물리학과 첨단기술 March 2011 39 국가 노벨 물리학상 노벨 화학상 노벨생리․ 의학상 계 인구* (만명) 미국 86 57 92 245 31,465 독일 31 28 22 81 8,216 영국 23 26 29 78 6,156 프랑스 10 7 12 29 6,234 일본 6 5 1 12 12,715 스위스 5 5 8 18 756 네덜란드 9 3 3 15 1,659 스웨덴 4 4 5 13 924 덴마크 3 1 5 9 547 주 * 국가별 인구통계(통계청) 2009년 통계이며 한국은 4,874만 명이다. 표 1. 주요 국가별 노벨과학상 수상 현황(1901~2009). [2] 저자약력 이충희 박사는 서울대학교에서 학사(1958년, 물리학)와 석사(1962년, 물리학) 학 위를 취득했으며 Brown University에서 박사(1969년, 물리학) 학위를 취득했 다. 경희대학교 교수(1971-1977), 한국표준연구소 책임연구원, 온도연구실장, 부소장, 소장, 연구위원 등을 역임했다(1977-1999). 한국물리학회 회장(1993- 1995), 한국과학기술한림원 종신회원, 총괄부원장, 이사, 원로회원(1994-현재) 등을 역임했으며 현재 한국과학기술정보연구원 전문연구위원(2002-)으로 첨단 기술동향 분석과 정책포럼에 종사하고 있다. ([email protected]) 창의력 있는 인재양성을 위한 기초과학 육성전략 -노벨과학상 수상자를 배출한 원동력- 이 충 희 참고문헌 [1] “All Nobel Prizes in Physics”, Nobelprize.org, http://nobelprize. org/nobel_prizes/physics/laureates/index.html?print=1. [2] “List of Nobel laureates by country”, http://en.wikipedia. org/wiki/List_of_Nobel_laureates_by_country. 창의력을 가진 과학자의 대표적인 사례가 노벨과학상 수상 자이므로 여기서는 노벨과학상 수상자를 배출한 원동력이 무 엇인지를 알아보고 창의력 있는 인재양성을 위한 기초과학 육성전략을 제시하기로 한다. 노벨과학상 수상자를 배출한 원 동력은 1) 개인의 창의력, 2) 초, 중등학교에서의 창의력 교 육, 3) 세계적 수준의 창의력 있는 대학과 연구환경, 4) 기초 과학의 중심인 기초과학연구기관 등이다 . 기초과학의 뿌리 한국은 경제규모 세계 12위권, GDP 대비 과학기술투자 세 계 4위권이지만 현재까지 노벨과학상 수상자를 배출하지 못 하는 이유는 기초과학의 뿌리가 미약하고 창의력 있는 인재 양성과 세계적 수준의 대학 및 기초과학연구원이 부재하기 때문이라고 생각된다. 영국, 독일, 프랑스, 미국, 스웨덴, 일본 등 주요 기초과학 강국들은 130~350년 전에 창의성을 가진 최고의 석학으로 구성된 과학한림원(Academy of Sciences) 을 설립하여 학술활동과 기초과학 발전의 중심체 역할을 하 였으며 수많은 노벨과학상 수상자를 배출하였다. 과학한림원 은 그 나라 기초과학 발전의 뿌리라 볼 수 있다. 반면에 한 국은 영국, 독일, 프랑스, 미국, 일본, 스웨덴보다 80∼300년 후인 1954년에 대한민국학술원이 설립되었고, 17년 전인 1994년에 한국과학기술한림원이 설립되었다. 단적으로 일본 에 비하여 기초과학의 뿌리가 80년 후에 내리기 시작한 것 이다. 주요국의 과학한림원은 영국왕립협회(Royal Society) (1662년~), 독일Leopoldina자연과학한림원 (1652년~), 베를 린-브란덴부르크과학 ․ 인문한림원 (1700년~), 프랑스과학한림 원(1666년~), 미국과학한림원(NAS)(1863년~), 스웨덴왕립과 학한림원(RSAS)(1739년~), 일본학사원(1879년~), 일본학술 회의(1949~) 등이다. 주요 국가별 노벨과학상 수상현황 노벨상은 1895년 스웨덴의 알프레드 노벨 (Alfred B. Nobel) 의 유언에 의해 제정된 후 1901년부터 시상하기 시작하였다. 노벨상에는 노벨물리학상, 노벨화학상 , 노벨생리학 ⋅ 의학상의 노벨과학상과 노벨문학상 , 노벨평화상이 있으며 노벨경제학상 은 후에 제정되었다. 1901~2009년 기간에 시상된 노벨물리 학상은 50여 개국 187명에게, 노벨화학상은 157명에게, 노 벨생리학상은 195명에게 수여되어 전체 노벨과학상 수상자 수는 539명이다. [1] 여기서는 미국 , 독일, 영국, 프랑스, 일본 등 인구 6,000만 이상이고 노벨과학상 수상자가 많은 주요국 가와 인구 (500만~1,600만)는 적지만 노벨상 수상자가 많은 국가인 스위스 , 네덜란드, 스웨덴, 덴마크 등을 연구의 대상으 로 선정하였다 (<표 1> 참조). 대표적 노벨과학상 수상자에 대한 창의력 관련 과학교육과 독창성을 발휘할 수 있는 연구환경 분석 물리학, 화학 분야의 대표적인 노벨상 수상자에 대한 유년시 절, 초, 중, 고, 대학 등 성장과정과 연구환경 등 독창성을 발휘
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물리학과 첨단기술 March 2011 39
국가노벨
물리학상노벨
화학상노벨생리 ․의학상
계인구*(만명)
미국 86 57 92 245 31,465
독일 31 28 22 81 8,216
영국 23 26 29 78 6,156
프랑스 10 7 12 29 6,234
일본 6 5 1 12 12,715
스위스 5 5 8 18 756
네덜란드 9 3 3 15 1,659
스웨덴 4 4 5 13 924
덴마크 3 1 5 9 547
주 * 국가별 인구통계(통계청) 2009년 통계이며 한국은 4,874만 명이다.
표 1. 주요 국가별 노벨과학상 수상 현황(1901~2009).[2]
저자약력
이충희 박사는 서울대학교에서 학사(1958년, 물리학)와 석사(1962년, 물리학) 학위를 취득했으며 Brown University에서 박사(1969년, 물리학) 학위를 취득했
할 수 있는 원동력이 무엇인지를 분석하 다. 노벨과학상 수상자는 학의 생리학 교수인 부친이나 수학,
물리학 교사인 부친 에서 성장하여 물리학, 화학에 한
심과 연구를 하게 된 닐스 보어(Niels Bohr, 1922년 노벨물
리학상)와 마리 퀴리(Marie Curie, 1903년 노벨물리학상, 1911년 노벨화학상) 같은 경우도 있으나, 어니스트 러더퍼드
(Ernest Rutherford, 1908년 노벨화학상)와 같이 농부의 아
들로 성장한 경우도 있어 출생과 가문이 반드시 학문연구에
기여했다고 말하기는 곤란한 것 같다. 따라서 본인의 자연
상에 한 뛰어난 찰력과 창의 탐구력 는 미지의 세계
에 한 끈질긴 도 정신과 성장시 학문 연구환경이 독창
결과를 가져오게 한 원동력이 되었다고 단된다. 닐스 보
어는 덴마크에서 국의 캠 리지(Cambridge) 캐번디시연구
소(Cavendish Laboratory)의 그 당시 세계정상 물리학자이
며 노벨상 수상자인 조셉 존 톰슨(J. J. Thomson)과 어니스
트 러더퍼드 에서 자와 원자핵의 구조에 한 연구와 지
도를 받고 교류한 것이 자극제가 되어 러더퍼드의 원자핵 구
조와 막스 랑크(Max Planck, 1918년 노벨물리학상)의 양
자론을 용하여 독창 인 아이디어와 이론 개로 양자론
인 보어의 원자모형 이론을 확립할 수 있었다고 생각한다. 즉
세계정상 노벨과학상 수상자의 지도를 받거나 교류하여 자
극을 받고 창의 아이디어를 개발, 독창 인 결과를 내도록
해야 할 것이다.마리 퀴리는 어려운 역경을 극복하고 소르본(Sorbonne
Paris) 학에서 물리학, 수학에 수석 졸업을 할 정도로 우수
하 으며 그 당시 방사능을 발견한 앙투안 베크 (Antoine Henri Becquerel) 교수 지도로 1903년 박사학 를 받고 같
은 해에 박사학 논문 내용으로 베크 교수, 남편인 피에르
퀴리(Pierre Curie)와 함께 노벨물리학상을, 그 후에 끈질긴
탐구정신으로 새로운 원소인 폴로늄과 라듐을 발견하게 되어
노벨화학상을 받게 되었다. 마리 퀴리가 수상하게 된 원동력
은 세계정상 의 지도교수를 만나고 본인의 창의력과 끈질긴
탐구정신이라 생각한다.어니스트 러더퍼드가 캐번디쉬 교수로 재직시 지도한 제자들
가운데 후에 7명의 노벨과학상 수상자를 배출했다는 것은 시사하
는 바가 크다. 즉 노벨과학상 수상자 에서 지도를 받거나 공동
연구를 하면 노벨상 수상 확률이 크다는 것이다. 그것은 정상
학문 세계, 연구 환경에 익숙하여 학문 성숙성을 체험할 수
있다고 생각된다. 이러한 경우는 닐스 보어의 아들인 아게 보어
(Aage Bohr)나, 마리 퀴리의 딸인 이 졸리오퀴리(Iréne Joliot-Curie)와 사 인 데릭 졸리오퀴리(Frédéric Joliot- Curie)가 부친과 모친의 학문 향을 받아 후에 노벨과학상을
받게 된 것도 같은 맥락으로 생각할 수 있다. 한 과학 진보
는 박사학 를 받기 후의 은 과학자들에 의해 이루어지고 있
다. 를 들면 마리 퀴리의 ‘방사능 연구’에 한 박사학 논문(앙투안 베크 지도)과 일리노이 학교(Univ. of Illinois)의 ‘BCS 이론’에 한 존 슈리퍼(John Robert Schrieffer)의 박사학 논
문(존 바딘(J. Bardeen) 지도)으로 후에 이들은 각각 노벨물리학
상을 수상하게 된 것이다.
노벨과학상 수상자를 다수 배출한 대학
인구 547만 명의 작은 나라 덴마크에 노벨과학상 수상자가
9명이나 나왔는데(<표 1> 참조) 그 원동력이 무엇인지를 9명
수상자들의 출신 학과 연구 활동을 한 학을 심으로 검
토한 결과, 9명 8명이 코펜하겐(Copenhagen) 학교(세계
학순 51 [5])를 졸업하고 박사학 를 받거나 교수를 역임
하 음을 발견했다.[2] 코펜하겐 학이 배출한 노벨과학상 수
상자 8명은 닐스 뤼베르 핀센(Niels Ryberg Finsen, 1903년
생리학상) 등 생리학상 5명, 닐스 보어(1922년 물리학상), 아게 보어(1975년 물리학상), 스 스코우(Jens Christian Skou, 1997년 화학상) 등이다.인구 756만 명의 작은 나라 스 스가 노벨과학상 수상자
18명(<표 1> 참조)을 배출할 수 있는 원동력은 취리히연방공
과 학교(ETH Zurich)[3]와 같은 세계 수 (세계 학순
20 )의 학에서 창의력 있는 인재를 양성했기 때문인 것으
로 생각한다. ETH는 노벨과학상 수상자 12명을 배출했으며, ETH를 졸업하고 독일, 오스트리아 등에서 노벨과학상을 수상
한 사람은 9명이다. 그 에는 노벨상 제정 후 ‘X선 발견’으로 1901년에 최 로 노벨물리학상을 수상한 독일의 빌헬름
뢴트겐(Wilhelm Conrad Röntgen)과 ‘ 효과’로 1921년에
노벨물리학상을 수상한 독일 태생의 알버트 아인슈타인(Albert Einstein)이 포함되어 있다. ETH를 졸업했거나 교수직을 가
진 사람으로 노벨과학상을 수상한 명단은 다음과 같다. •노벨물리학상: 1901년 빌헬름 뢴트겐(졸업, 독일), 1921년
알버트 아인슈타인(졸업, 교수, 독일태생), 1945년 볼 강
울리(Wolfgang Pauli, 교수, 오스트리아), 1987년 칼 뮐
러(Karl Alexander Müller, 졸업) 등 9명. •노벨화학상: 1913년 알 트 베르 (Alfred Werner, 교수), 1936년 피터 디바이(Peter Debye, 교수, 네덜란드), 1938년 리하르트 쿤(Richard Kuhn, 교수, 독일), 1991년
리하르트 에른스트(Richard Ernst, 졸업, 교수), 2002년
쿠르트 뷔트리히(Kurt Wüthrich, 교수) 등 10명.
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노벨상수상자가 제일 많이 졸업한 대학 노벨상수상자가 교수로 제일 많이 재직한 대학
순위 대학명 (세계대학순위)[5] 노벨상 졸업생 수 순위 대 학 명 노벨상 교수 수
1 Univ. of Cambridge (2) 61 1 Columbia Univ. 58 2 Harvard Univ. (1) 48 2 Univ. of Cambridge 51 3 Columbia Univ. (11) 37 3 Univ. of Chicago 45 4 Univ. of Paris 34 4 Harvard Univ. 39 5 Univ. of Chicago (7) 29 5 Stanford Univ. 38 6 MIT (9) 26 6 MIT 32 6 Univ. of California, Berkeley (39) 26 7 Univ. of Oxford 26 7 Univ. of Oxford (5) 25 8 Univ. of California, Berkeley 25 7 Univ. of Munich 25 9 Yale Univ. 23 8 Yale Univ (3). 17 10 Cornell Univ. 22 8 CALTECH (10) 17 10 Univ. of Göttingen 22 9 Johns Hopkins Univ. (13) 15 11 Johns Hopkins Univ. 2010 Univ. of Göttingen 14 12 Univ. of Munich 1411 Princeton Univ. (8) 13 13 Univ. of Paris 1311 Cornell Univ. (15) 13 14 CALTECH 1212 ETH Zurich (20) 12 15 Univ. of Pennsylvania 1212 École Normale Supérieure (28) 12 15 New York Univ. 1213 Univ. of Illinois (63) 11 16 Univ. of Heidelberg 1113 Univ. of Wisconsin (61) 11 16 ETH Zurich 1113 Technical Univ.of Munich (55) 11 16 Univ. of Minnesota 1114 New York Univ. (52) 9 17 Univ. of Freiberg 1015 Stanford Univ. (16) 8 17 Univ. of Illinois 1015 Uppsala Univ. (75) 8 18 Univ. of Manchester 715 Univ. of Manchester (26) 8 18 Uppsala Univ. 715 Univ. of Tübingen 8 19 Univ. College London 616 Univ. of Heidelberg (57) 7 19 Univ. of Copenhagen 616 Univ. of Copenhagen (51) 7 19 Univ. of Wisconsin 616 Univ. of Michigan (19) 7 20 Technical Univ. of Munich 516 Univ. of Minnesota 7 21 Univ. of Tokyo 417 Univ. of Pennsylvania (12) 6 21 Kyoto Univ. 417 Univ. College London 6 2217 Univ. of Freiberg 6 2318 Univ. of Tokyo (22) 6 2419 Kyoto Univ. (25) 5 25
표 2. 노벨과학상 수상자가 제일 많이 졸업했거나 교수인 대학 현황.[4]
참고문헌
[4] “List of Nobel laureates by university affiliation”, http://en.
[5] “Times Higher Education-QS World University Rankings
2009, Top 200 World Universities”, http://www.timeshigher
education.co.uk/Ranking2009-Top200.html.
노벨과학상 수상자가 제일 많이 졸업했거나 노벨상을 받기
교수 거나 직 교수로 노벨과학상을 제일 많이 수상한
학 황을 조사하 다(<표 2> 참조). 노벨과학상 수상자를
제일 많이 배출한 20 권의 학들은 세계 수 의 학들
로서 ‘타임즈(Times)의 고등교육 2009년도 세계 학순 ’[5] 75 내에 들어가는 학들이다. 노벨과학상 수상자를 제일
많이 배출한 세계 10 권 학은 캠 리지 학교(Univ. of Cambridge), 하버드 학교(Harvard Univ.), 컬럼비아 학교
(Columbia Univ.), 리 학교(Univ. of Paris), 시카고 학
교(Univ. of Chicago), 매사추세츠공과 학교(MIT), 캘리포니
아 학교 버클리캠퍼스(Univ. of California, Berkeley), 옥스
퍼드 학교(Univ. of Oxford), 뮌헨 학교(Univ. of Munich), 일 학교(Yale Univ.), 캘리포니아공과 학(CALTECH), 존
스홉킨스 학교(Johns Hopkins Univ.), 괴 겐 학교(Univ.
of Göttingen) 등이다. 한국 주요 학의 2009년도 세계 순
는 서울 가 47 , KAIST가 69 , 포항공 가 134 , 연세
가 151 이다.
기초과학 발전의 중심체인 기초과학연구기관
국, 독일, 랑스, 미국, 일본 등 기 과학 강국들은 기
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석좌교수명 석좌교수 재직년도(기간) 연구업적
James Clerk Maxwell 1871~1879년 (8년) 전자기학이론확립(노벨상 전)
Lord Rayleigh 1879~1884년 (5년) 1904년 노벨물리학상
J. J. Thomson 1884~1919년 (35년) 1906년 노벨물리학상
Ernest Rutherford 1919~1937년 (18년) 1908년 노벨화학상
William Lawrence Bragg 1938~1953년 (15년) 1915년 노벨물리학상
Nevill Mott 1954~1971년 (17년) 1977년 노벨물리학상
Brian Pippard 1971~1984년 (13년) 초전도체이론
Sam Edwards 1984~1995년 (11년) 응집물질물리연구
Richard Friend 1995~ (15년~) 트랜지스터 등 연구
표 3. 역대 캐번디시 석좌교수 현황.[6]
참고문헌
[6] “Department of Physics, Cavendish Laboratory-History of
the Cavendish” (http://www.phy.cam.ac.uk/history/).
[7] Max Planck Gesellschaft: 2009 Annual Report.
노벨과학상 수상자명 연도, 분야 노벨과학상 수상자명 연도, 분야
Lord Rayleigh 1904년 물리학 Francis Crick 1962년 생리학
J. J. Thomson 1906년 물리학 James Watson 1962년 생리학
Ernest Rutherford 1908년 화학 Max Perutz 1962년 화학
William L. Bragg 1915년 물리학 John Kendrew 1962년 화학
Charles Barkla 1917년 물리학 Dorothy Hodgkin 1964년 화학
Francis Aston 1922년 화학 Brian Josephson 1973년 물리학
Charles Wilson 1927년 물리학 Martin Ryle 1974년 물리학
Arthur Compton 1927년 물리학 Anthony Hewish 1974년 물리학
Owen Richardson 1928년 물리학 Neville Mott 1977년 물리학
James Chadwick 1936년 물리학 Philip Anderson 1977년 물리학
George Thomson 1937년 물리학 Pjotr Kapitsa 1978년 물리학
Edwad Appleton 1947년 물리학 Allan Cormack 1979년 생리학
Patrick Blackette 1948년 물리학 Aaron Klug 1982년 화학
John Cockcroft 1951년 물리학 Norman Ramsey 1989년 물리학
Ernest Walton 1951년 물리학
표 4. 캐번디시연구소가 배출한 노벨과학상 수상자 현황.[6]
과학 발 의 심체인 기 과학연구기 을 70~136년 에
설립하여 수많은 노벨과학상 수상자를 배출하 다. 를 들면
국의 캐번디시연구소(Cavendish Laboratory)에서 29명, 독일의 막스 랑크연구 회(Max-Planck Gesellshaft, MPG)에서 32명, 랑스의 국립과학연구센터(National Center for Scientific Research, CNRS)에서 15명의 노벨과학상 수상자
를 배출하 다.국의 캐번디시연구소(Cavendish Laboratory)[6]
는 1874년 캠 리지 의 물리학과에 실험물리학을 발 시키기 해
설립되었다. 캐번디시 석좌교수로 자기학 이론을 완성
한 제임스 맥스웰(James Clark Maxwell)이 임명되었다. 캐번디시 석좌교수는 연구소 소장이며 물리학과 학과장을 겸임
하고 있다(근래에 역할이 분리되었음).역 의 캐번디시 석좌교수는 <표 3>과 같이 물리학의 세계
구에서 비롯된다. 정부는 MPG에 자율성을 철 히 보장한다. 신 MPG는 연구소들의 성과 리 출연 사용의 당 성
을 확보하기 하여 내부평가시스템을 운 하고 있다.MPG는 기 연구분야를 연구소(Institute: MPI)로 나눠 각
연구소간 력을 진한다. MPG는 사실상 각 연구소장의 집
단 지도체제로 운 된다. 소장들은 학교수의 직 를 가지며, 연구소 인근의 학들과 자연스럽게 긴 한 력 계를 유지
한다. MPG는 세계에서 최고의 과학자들을 유치하여 최고수
의 연구를 수행하게 하고 이들을 통해 연구소를 운 하는 시
스템이다. MPG의 구성원(scientific members), 즉, 정규연구
원이 되는 것은 매우 어려우며, 세계 연구 성과를 보일 때
선발 차에 의해 결정된다. 한 최고수 의 연구인력을 MPG의 연구요원으로 확보하기 해 잠재력이 뛰어난 신진과학자
들의 유치와 훈련에 많은 노력을 기울인다. 최근 MPG 운 의
특징 인 은 은 연구자들의 육성을 한 노력이다. 기 연
구에서 창의 인 연구성과는 많은 경우 은 과학자에 의해
달성되기 때문이다. 1969년 이후 MPG는 은 과학자들과 연
구자들에게 막스 랑크 연구그룹( , Independent Junior Max Planck Research Groups)을 통해 그들의 독립 인 연
구성과의 잠재력을 키우도록 기회를 제공하고 있다.랑스의 국립과학연구센터(National Center for Scientific
Research, CNRS)[8]는 1939년에 랑스 정부에 의해 설립된
국립연구기 으로 랑스의 연구부 산하 기 이다. CNRS는
랑스 기 과학연구의 심기 으로 15명의 노벨과학상 수
상자와 9명의 필드메달 수상자를 배출하 다. 노벨물리학상
수상자는 장 페랭(Jean Perrin, 1926년, CNRS 설립자), 알드 카스틀 (Alfred Kastler, 1966년), 루이 네엘(Louis Néel, 1970년), 피에르 질 드 젠(Pierre-Gilles de Gennes, 1991년), 조르주 샤르 크(Georges Charpak, 1992년), 클로드 코엔 타