한국항공우주연구원

  본 보고서는 우주분야에서의 기술혁신의 한계점을 분석하고 미국과 유럽에서 기술혁신을 모색하기 위해 추진한 NASA Institute for Advanced Concepts(NIAC) 및 ESA의 Advanced Concepts Team(ACT)를 비교분석한 Summerer(2012) ‘Evaluating research for disruptive innovation in the space sector’, L. Summer, 2012, Acta Astronautica 논문을 요약하였다.

○ 선진국 중심으로 추진되었던 우주개발 초창기에 정부 연구기관들은 국가적으로 계획된 임무들을 위해 높은 실패 위험도를 감수하면서 수많은 혁신적인 신기술 개발을 추진하였다. 그러나, 냉전시대 이후 우주기술 개발이 정부 주도, 전략적 목적, 안보와 군수 중심가 아닌 경제성과 시장성을 고려하는 방향으로 변화하기 시작하였고, 우주기술 개발 투자를 책임지고 있는 정부 연구기관(우주청)들은 혁신적 기술개발 전략을 다양화시키면서 이러한 환경 변화에 적응해가고 있다.
○ 우주기술은 유사한 활용성을 가진 지상용 기술들과의 경쟁에서도 경쟁력을 유지하기가 쉽지 않다. 정보통신기술 산업은 소비자 및 시장 중심의 변화 가속화, 무어의 법칙으로 인하여 다양하고 역동적으로 발전해가는 혁신적인 기술들을 탄생시키고 있고, 시스템 특성상 주기적인 업데이트 필요성과 극심한 경쟁관계 속에서 지속적으로 새로운 제품을 내놓아야 하는 시장의 압박 속에 혁신적 기술을 발전시켜 가고 있다.
○ 정보기술과 달리 우주시스템은 개발기간이 길고, 주요 고객은 개발 위험을 기피하는 경향이 높으며, 우주시스템 운영 기간 동안에는 기술 변경이 불가능하여 이미 개발 단계에서 선택된 기술로 경쟁해야하는 한계점들이 있다. 또한, 우주 시장은 정부가 주요 고객인 반독점시장이며 시스템부터 부품 개발까지 일부 기업에 집중화되고 수직적으로 통합된 산업구조의 특성을 갖고 있어, 다른 새로운 기업이 우주기술 R&D에 투자하려는 유인이 적으며 기존 기업들도 잠재적 혁신기술(disruptive innovation) 투자 유인이 적다.
○ 우주기술을 ‘우주분야에만 적용되는 기술(space-only)’, ‘우주분야에서 개발되어 타 분야에서도 활용되는 기술(space-led)’, ‘타 분야에서 개발되어 우주분야에서도 활용되는 기술(space-also)’로 분류할 수 있으며, 세 가지 유형의 기술 비중은 다음과 같이 변화해 왔다. 우주산업과 기술이 성숙해갈수록 ‘space-only’ 기술은 상대적으로 그 비중이 줄어들었고 타 산업 기술과의 spin-off(기술파급)와 spin-in(타분야의 기술활용)이 복합적으로 작용하는 단계로 접어들고 있다. 이러한 변화들로 인해 우주청들 우주기술 개발 프로그램들에 점진적인 변화를 시도하고 있고, 우주산업은 다른 첨단기술 분야와 마찬가지로 기존기술의 개선(sustaining or incremental innovation)과 혁신(disruptive or radical  innovation)의 복합적 관리가 필요하게 되었다.        
○ ‘개선’은 기본적인 컨셉의 변화는 없고 작은 변화들을 동반한 점진적 혁신으로서 제품의 성능 개선 등을 일컬으며, ‘혁신’은 기존과는 다른 엔지니어링과 과학적 원리를 기반으로 하는 큰 규모의 변화로서 새로운 시장이나 새로운 응용기술을 탄생시키는 급진적 변화라고 할 수 있다. 점진적 개선과 급진적 혁신 모두 기존 제품의 성능을 개선하는 방향으로 작용할 수 있으나, 오랜 기간 시장을 점유해온 기업의 경우에는, 기존 시장의 주류 고객이 중요하게 고려하는 성능을 중심으로 개선하기 때문에 점진적 개선에 치우치게 된다. 급진적 혁신은 비록 주류 시장에서 가치를 두어온 성능 기준에는 미흡하지만 비주류 고객에게 가치를 창출할 수 있는 새로운 기능이나 성능을 제시한다. 이로 인해 급진적 혁신 기술은 기존에 가치를 두어온 기능과 성능 기준과 지표를 바꿈으로써 시장의 경쟁 환경에 변화를 일으키며 새로운 수요자에 맞춘 새로운 기술이 탄생된다.
○ 기존 시장을 점유해온 기업들에게 급진적 혁신은 쉽지 않다. 혁신 결과의 불확실성, 혁신이 제품에 미칠 영향에 대한 기존 고객들의 부정적 반응이 그 이유이다. 이러한 메카니즘은 기술 혁신에 대한 위험성을 오히려 더욱 높이고 투자 대비 수익을 낮출 수 있다. 이로 인해, 기업이나 조직은 기술 혁신이 가능하거나 일어나고 있다는 사실은 인지 할 수 있으나 이를 신속히 대응하고 조직의 방향을 재조정시키기는 어렵다.
○ 기술 혁신을 신속히 연구사업 포트폴리오에 포함시켜 대응하기 위해서는 조직 경영자의 판단과 역할이 매우 중요한 영향을 끼치기도 하지만, 기존 고객과 시장에 대응하기 위해 쌓아온 역량 등이 오히려 적절한 시기의 변화를 방해하기도 한다. 기존 고객의 구매 규모와 전체 사업에서 차지는 비중이 클수록 고객은 의사결정에 큰 영향을 끼친다. 기술혁신을 위한 역량을 보유하고 있다고 해도 새로운 고객층을 대상으로 이윤 감소를 감수하고 새로운 기술개발을 위한 투자방향을 바꾸는 것이 어렵다.
○ 따라서, 높은 시장 점유율을 보유한 거대 조직보다는 낮은 수익률을 감수하면서 비즈니스 모델을 시도해보는 신생기업이나 특정 기술 분야에 전문화된 기업이 기술혁신의 기회를 이용하여 시장에 진입할 수 있다. 그러나, 기존 조직들도 조직의 큰 비중을 차지하는 사업 조직에서 분리된 독립적인 부서 구성하여 기술혁신을 꾀하기도 한다.
○ 정부기관의 경우 공공재원 특성상 기존 조직을 강화하고 현재의 인력과 역량 유지하면서 이미 알려진 노선에 따른 사업들을 선호하는 경향이 있다. 우주산업에 종사하는 민간기업도 자체 자금으로 모든 기술을 개발하고 성숙시키려는 동기가 부족하여 민간기업 차원의 혁신 기술개발도 쉽지는 않다. 따라서, 우주기술 개발은 정부 프로그램이나 로드맵으로 정하여 추진되며 정부는 혁신과 점진적 개선의 균형을 유지하며 추진해야 하는 압력을 받는다.

NASA Institute for Advanced Concepts(NIAC) 프로그램
○ NASA가 1998년부터 착수한 NIAC은 혁신적인 항공우주 기술의 개념(concept) 연구에 외부를 참여시켜 NASA의 기술혁신 활동을 보완하는 개방적인 프로젝트이다. NIAC을 통해 개발된 기술 개념들은 NASA의 향후 프로그램에 반영되도록 하고 있다. 이 프로그램은 10년간 진행된 후 2007년에 종료되었으나, 이후 NASA의 Office of Chief Technology에서 재추진되고 있다.
○ (재원 및 과제 규모) NIAC은 연간 4백만 달러, 총 3천6백만 달러를 지원받았으며, 이 중 75%는 외부에 펀드로 지원되었고 25%는 NASA의 관리 조직(2007년 당시 6명 규모) 운영에 소요되었다. 기술 성숙도에 따라 프로그램을 2단계로 구분하고 있는데, Phase 1은 6개월간 50 달러~7만5천 달러 지원을, Phase 2는 Phase 1을 성공적으로 완수한 프로젝트를 대상으로 선정하여 2년간 50만 달러까지 지원하여 개념 단계의 연구를 발전시켰다. 제안된 과제수는 총 1300개이며, 이 가운데 168개가 선정·지원되었다. 
○ (운영 조직) NIAC은 National Academy of Science이 구성한 민간 비영리 조직인 Universities Space Research Association(USRA)에서 운영하였다. NIAC은 미국 항공우주 관련 군 기관과도 연계되었고 NIAC은 국방부(DoD)에서 수 십년간 개발된 다양한 성과와 자원들에 접근할 수 있었다. NASA는 NASA의 임무들과 기관의 연구필요분야를 관리하는 최고 경영층이 관여하였는데, 이후 특정 미션을 수행하는 조직으로 편입되면서 NASA의 전반적인 임무과의 연계성이 약해지는 결과가 나오기도 했다.
  - NASA 내부인력은 NIAC 과제제안에 참여할 수 없도록 하고 있는데, NIAC 착수 당시에는 NASA 내에 미래 지향적인 혁신 기술을 개발하는 재원이 별도로 있었기 때문이다. 이 재원은 NIAC에서 연구된 아이디어들을 NASA의 임무에 부합하도록 후속 개발하는데 사용되었으나 점차 축소되어 갔다.
○ (성과) 일반적으로 NIAC의 연구주제들은 10년에서 40년의 기간을 필요로 하는 과제들이었기 때문에 많은 연구결과들이 NASA의 임무 목표나 구체적 프로젝트로 연계되지 못했다. 그러나, NASA와 USRA간 계약에서 NIAC 연구과제들의 최소 5~10%는 NASA의 장기 계획에 포함되도록 하고 있었다.
  - NIAC에서 연구결과가 후에 다른 재원을 통해 연구가 계속 진행된 경우도 있는데, 14개의 과제가 NIAC 펀딩 종료 이후 다른 기관으로부터 2천3백만 달러를 지원받아 연구가 지속되었다고 보고되고 있다. Phase 1을 거친 Phase 2의 과제 42개 가운데 12개는 NIAC 외에 다른 재원을 추가로 지원 받았고 대부분은 NASA의 다른 재원을 통해 연구가 지속되었다.  
  - NASA의 장기 계획에 NIAC 연구결과가 얼마나 반영되었나를 살펴보면 3개의 연구주제가 NASA 장기계획 주제에 영향을 끼쳤고, 2개는 미래 NASA 임무를 제안하는 NRC의 Astronomy and Astrophysics Decadal Survey에 반영되고 있다.
  - 네트워크 측면에서 살펴보면, NIAC은 초기단계의 혁신기술 아이디어 발굴을 중심으로 연구자, 발명자, 기업간 커뮤너티가 형성되는데 기여하였다. 126개의 Phase I 과제들에 참여한 연구자들이 500~600여명으로 추정되며, 1309개의 후보과제로 제안한 것까지 고려하면 13,000명 정도의 연구자들이 아이디어를 제안하면서 네트워크를 구성했을 것으로 추정할 수 있다.     

ESA Advanced Concepts Team(ACT) 프로그램
○ ESA의 ACT는 2002년에 착수되었고 목표는 우주시스템 선진화, 혁신 개념 및 방법론에 대한 모니터링, 발전, 촉진이다. ACT팀은 우주 외의 분야까지 아우르며 혁신 개념들을 평가하는 업무를 추진하였다. 2002년 당시 ESA의 미래 전략을 수립하는 전략본부(Strategic and External Relations) 내에 설치되다 보니, 연구 자체를 수행하기는 것이 아니라 본격적인 연구 추진 이전 단계의 기술혁신 모니터링 등 정보를 제공하는 역할을 수행하였다. 만약 다른 부서에서 관련된 주제의 본격적 연구를 수행하기 시작하면 ACT 팀은 연구하던 주제를 중단하고 다른 주제를 선정한다.
○ (재원 및 과제 규모) ESA의 General Studies Programme의 재원으로 충당되며 연 백만 유로가 내부 인건비와 외부 연구수탁비로 사용되었다. 외부 참여자로는 대학교만 포함시켰는데 small/standard/extended로 재원을 구분하여 지원되었다, 이는 기술의 성숙도 개념으로 구분된 것이 아니라 필요한 연구개발 기간과 규모를 기준으로 나눈 것이다.
○ (운영 조직) ACT팀은 박사후 과정의 연구자, 다양한 학문적 배경을 가진 석사 수준의 젊은 연구자들로 구성되었고 1~2년마다 인력들을 교체하여 팀 역량에 변화를 주어 다양한 관점이 업무에 반영되도록 하였다. 연구주제는 내부 인력이 제안하는 주제에 중점을 두었으며 이를 중심으로 대학과의 공동연구가 진행되었다. 젊고 새로운 연구 인력을 기반으로 자유롭게 연구주제가 탄생되고 그때마다 새로운 외부 인력과의 공동연구를 추진하다 보니 그 자체로 새로운 개념과 혁신이 발생할 수 있는 환경이 조성되었다.  
○ (성과) ACT 프로그램에 참여한 대학에 약 1.9백만 유로가 공동연구비로 투자되었는데, ACT 이후 후속 연구를 위해 5.3백만 유로가 ESA외에서 추가 지원된 것으로 보고되고 있다. 그러나, 대학과의 공동연구는 ACT 전체 예산에서 24% 정도만 차지하고 있어 대학의 후속 연구비를 ACT 성과 기준으로 보기에는 한계가 있다.  
  - NIAC과 달리 ACT는 ESA의 장기 목표에 반영하도록 하는 것이 ACT의 임무에 구체적으로 명시되어 있지 않다. 또한, 핵심적인 연구본부 밖에 위치하여 있으며 조직의 의사결정을 담당하는 상위조직 하에 위치하였기 때문에 주로 전략을 수립하기 위한 정보를 제공하는 싱크탱크의 역할을 하고 있다. 따라서 트렌드, 새로운 연구 추세 등을 탐지하고 미래 영향을 분석하는 내부 보고서의 형태로 산출되며 선정된 기술들은.  기술로드맵과 기술전략 보고서로 준비된다.
  - 네트워크 측면에서 보면 ACT은 ESA내부에서 팀으로 운영되었기 때문에 대학 연구자간 네트워크가 주로 형성되었다. 연구주제가 우주 뿐 아니라 다양한 학문까지 포괄하고 있기 때문에 다양한 학문에 걸친 네트워크가 형성되었다.

NASA NIAC과 ESA ACT 분석 결과

○ 프로그램을 운영한 조직 모두 각 조직내의 기술연구를 수행하는 핵심부서와는 분리되어 있어, 기관의 주류 기술 로드맵, 계획, 우선순위에서 분리되어 독립적으로 연구할 수 있는 위치에 있다. 융통성과 자율성, 합의를 만들어 가는 과정, 커뮤니케이션이 필요한 유기적 조직 환경을 기반으로 할 수 있었다. 이는 기술혁신을 위해서는 조직내에서 중심적 위치를 차지하고 있는 연구조직과 물리적 또는 문화적으로 구분된 별도의 조직 구성하여 추진하는 것이 필요함을 의미한다.
○ ACT는 내부의 몇몇의 연구자 중심으로 연구가 추진되었으나 NIAC은 모든 연구 주제가 외부로부터 자유롭게 오기 때문에 연구 주제가 훨씬 광범위하다. 또한, ACT는 선정된 연구주제를 ACT 프로그램을 통해 더욱 발전시키지는 않으나, NIAC은 초기 아이디어를 검증한 후 기술로 발전시키는 단계를 갖고 있어 유망한 아이디어들에 대한 추가 재원을 지원한다.

※ 이 글은 아래 링크의 기사를 참조하여 작성하였습니다.
‘Evaluating research for disruptive innovation in the space sector’, L. Summer, 2012, Acta Astronautica