과학과 기술 : 산업혁명 Lecture 22

전통적 과학과 기술의 관계 최근 과학과 기술은 밀접한 관계 역사적으로 과학과 기술이 관계를 갖게 된 것은 근대 산업혁명 이후에 들어와서 이고 특히 20세기에 밀접한 관계를 갖게 됨. 과학과 기술은 다른 종류의 활동 - 과학: 자연현상에 대한 체계적 지식 추구. 근본적 원리 추구 20세기 이전 과학자는 대학, 지식층, 부유층 등 사회의 상층에 속함 - 기술: 인간의 물질생활에 도움이 되는 방편 추구. 효용과 디자인 20세기 이전 기술자는 실제 생산활동에 종사하는 낮은 계층에 속함. 전통적으로 교육받지 않은 장인들의 업적. 산업혁명기 이전의 기술적 업적은 발명가가 알려지지 않음. 근대 이전에 과학과 기술의 상호작용이 어려웠던 이유 - 수준과 성격 때문에 둘 사이의 상호작용이 거의 불가능 - 생산기술과 관련된 과학적 기반이 매우 복잡하고 많은 변수에 의하여 작동되기에 당시 과학적 수준으로 이해가 힘듬. - 기술 분야에서는 과학적 지식보다는 경험과 시행착오로 발전함. - 실질적으로 기술의 문제를 당시 수준의 과학이 해결해 줄 수 없었기 때문

전통적 과학자와 기술자 과학자: 자연에 대한 보편적인 체계에 대한 믿음. 현상을 분석하여 일관성, 합리성, 정확성, 체계성을 가지고 설명. 연구결과의 지식을 발표하여 다른 과학자 동료(일반 대중이나 실제적 효용이 아닌)로 부터 인정받기 원함. 서적, 학술잡지에 연구결과 발표. 17세기 부터 형성 기술자: 부과된 문제를 풀어내며 꼭 일관성, 합리성이 중요하지 않고 실용성이 중요함. 기술적 지식을 감추며 특허와 같은 제도를 통하여 다른 사람이 사용하는 것을 막음. 19세기이후형성

전통적인 과학과 기술 차이 가치와 교육방법 과학: 자연 합리적이해, 근본적원리추구 기술: 효용과 디자인, 응용가능성 대상object 과학: 자연nature 기술: 인공artifact 동기motivation 과학: 지적 호기심 기술: 실질적 유용성 과정procedure 과학: 가설연역적 검증 기술:가설응용 실현 목적aim 과학: 자연이해 기술: 인공물제작과 개량

과학과 기술의 차이와 접점 전통적 관점 현대적 관점 과학 : 지식 축적, 이론, 정신노동산물, 순수과학 기술 : 물건 탄생. 실천, 육체노동산물, 응용과학 현대적 관점 기술발전에 의한 과학을 위한 실험기구발전. 과학에서도 장인적 전통과 암묵적 지식 특징 기술이 지식일수 있고 과학이 실천일수 있음 다양한 수준에서의 지식, 실험, 숙련, 디자인 등의 복합체로서 생각하면 다양한 접점에서 과학과 기술이 만남 과학적 발견이 기술적 응용되기까지 시간: 19세기 40-50년, 70-80년대 기술혁신 연구결과 평균 7년 정도

산업 혁명 이전의 증기기관 I 산업혁명 이전의 증기기관 16세기에 광산에서 일하던 장인들은 빨 펌프로 물을 10m이상 올릴 수 없다는 사실을 알았음 E. Torricelli(1608-47) 대기압의 존재를 확인. 1661년 게리케는 공기압을 이용한 기관 1673년 Huygens의 화약기관

산업 혁명 이전의 증기기관 II 1698년 Thomas Savery의 증기펌프 1706년 드니 파펭(Denis Papin)의 고압 펌프 1712년 Thomas Newcomen (1663-1729)의 대기압 증기기관 많은 광산에 도입 철 생산기술 발전 기반 커다란 열손실이 문제 물을 많이 소비

산업혁명 산업혁명의 진행 18세기 중엽에서부터 19세기사이(1760-1840) 영국에서 시작. 19세기 유럽,미국 20세기 전세계 개도국 1. 농업상의 혁명 선행 2. 공장제도의 발전 농업.가내수공업 공장제 공업 : 노동분업 3. 철 생산의 급증 A. Darby,(코크스 용선법) B. Huntsman(도가니 제강법), Henry Cort(압연기술, 정련기술(연철생산)) 4. 식량생산 증가에 의한 급격한 인구증가 5. 동력상의 혁명 : 증기기관 6. 방적, 방직산업 – 표백, 염료 산업으로 이어짐 7. 토목기술(철교와 같은)과 운송수단(기차, 증기선)

산업혁명의 요인 인구증가가 가져온 큰 시장과 노동력 : 시장(수요)? 노동력(공급)? 인구증가가 가져온 큰 시장과 노동력 : 시장(수요)? 노동력(공급)? 모험적 산업에 매력을 느끼게 하는 낮은 이자율 영국의 지주, 자본가들의 기업정신 - 자본주의 새로운 것, 능률, 개선, 경제성 기계, 기술, 공정의 고안과 개선 : 연구가 아닌 경험과 시행착오 대영제국의 팽창과 교역의 증가 직물수요의 증가 기술혁신이 가져온 물품의 가격인하와 수요증가 경제발전을 촉진한 계속된 전쟁 기술혁명이 산업혁명의 한 원인이기는 했지만 지주나 자본가 계층이 지녔던 새로운 것을 추구하고 능률 및 경제성을 중요하게 여기는 기업가정신이 가장 중요한 역할

James Watt의 증기기관 방직공업은 산업혁명의 주역 Newcomen의 대기압기관의 결점 수동식 방사기계가 수력, 증기력에 의해서 대체 E. Cartwright (1743-1823)의 역직기(power loom) 직물 생산고의 격증 표백, 염색 등과 같은 화학공업의 발전을 촉진 Newcomen의 대기압기관의 결점 제작비는 쌌지만, 석탄을 많이 소비하고 유지비가 많이 듦 물가이면서 석탄 생산지가 가까운 곳에서만 설치 가능 James Watt (1736-1819)의 개량 분리응축기(seperate condenser) 고안 실린더의 열을 그대로 유지한 채 그 속의 증기만 냉각시키는 방법으로 1765년 증기기관 발명. 연료소비의 경감, 공장입지 선정 용이 방직공업과 연결 산업혁명이 강력하게 진행되게 됨 제임스 와트의 증기기관

산업혁명기의 과학과 기술 관계 : 결론은 거의 무관 산업혁명기의 과학과 기술 관계 : 결론은 거의 무관 염소표백 당시 염소에 관한 연구는 주로 프랑스에서 이루어졌음 1799년 글래스고에서의 염소표백분의 생산과 무관 문제가 된 것은 주로 경제적인 생산방법과 공정에 관한 것 소다 산업 Nicholas Leblanc(1742-1806) 가장 화학적 지식이 뒤떨어졌던 사람 증기기관 Watt가 과학자 Joseph Black(1728-99)의 잠열 이론을 알아서 분리응축기를 개발한 것은 아님. 나중에 합리화에 활용

산업혁명기의 과학과 기술의 연결 : 합리적, 체계적, 정리, 분석 태도 기여 산업혁명기의 과학과 기술의 연결 : 합리적, 체계적, 정리, 분석 태도 기여 산업의 자연사 과학자들이 기술을 위해 한 일은 기술에 관한 자료를 수집, 정리한 것. 예: 백과전서 운동 이보다 좀더 적극적으로 기술의 공정, 기계에 관한 지식을 연구하여, 이에 과학적인 이론과 설명 부여 기술이 과학에 연구 대상 제공 Sadi Carnot: 열기관의 효율 연구 열역학의 발전

영국의 과학과 기술 과학과 기술의 결합 Birmingham의 Lunar Society 지방에 과학자와 기술자들이 만날 수 있는 광범위한 공간 존재 Birmingham의 Lunar Society Erasmus Darwin, Matthew Boulton, Joseph Priestley, James Watt, Josiah Wedgwood 등 활동 Wedgewood의 경우 비록 플로지스톤이론에 바탕했지만, 정확한 온도조절과 같은 정량적 방법도 도입해서 도자기 문제를 해결. Manchester의 Literary and Philosophical Society Dalton, James Joules 등 활약 과학이 신흥부르주아의 새로운 가치 및 자기 표현수단으로 부상. 이외 에딘버러, 글래스고우, 더블린 등에 학회 존재 과학자와 기술자들의 교류

과학과 기술의 만남 19세기말 주로 독일과 미국에서 과학과 기술의 체계적이 결합이 나타남 전통적인 산업 분야가 아닌 새로운 유기화학공업과 전기공업 분야에서 나타남 학문 분야도 새로운 과학 분야인 유기화학과 전자기학에서 19세기 중반 섬유산업에서 콜타르에서 나오는 염료를 사용하기 시작 처음 1850년대와 60년대에 화학염료산업은 영국과 프랑스가 앞서 있었음 1890년 경에는 독일의 화학염료공업이 유럽에서 지배 이 과정에서 과학이 기술과 산업체에 적극적으로 기여하게 됨.

유기화학 공업의 시작 Bayer, Hoechst, BASF, Agfa 1843년 기센대학의 리비히 연구실 석탄으로부터 나오는 콜타르로부터 여러 물질을 발견 August Wilhelm Hofmann은 1845년 영국에 이 연구법을 전함 Royal College of Chemistry에서 연구 1857년 Perkin의 자주색 유기염료 aniline 발명 이후 영국과 프랑스에 작은 유기염료공장이 설립됨. 영국과 프랑스 콜타르 염료 산업 쇠퇴 프랑스에서 1860년대 말 영국에서도 1873년부터 쇠퇴 독일 염료 산업은 반대로 성장: 국가적 지원, 산업적 연구정착 Bayer, Hoechst, BASF, Agfa

독일 유기화학 공업 성장 요인 정부의 산업 후원 정부의 보호주의 정책 독일의 기술교육정책이 적절히 작용 과학자들을 활발하게 유치 1870년대초 호프만을 비롯한 2,30명의 독일화학자들이 독일로 돌아 옴. 정부의 보호주의 정책 전문기술인력에 관한 통제, 파업 금지 자유경쟁 대신에 기업합병을 권장 나중에 4개의 염료회사는 I.G. Farben으로 통합 1876년 새로운 특허법이 발효 화학적 발명을 보호 독일의 기술교육정책이 적절히 작용 Technische Hochschule 대학과 화학공업회사간의 연계 강화 독일의 화학공업회사들은 화학교수들에 자문을 구하고 심지어는 거액의 돈을 들여 과학자들을 유치

영국과의 비교 영국의 경제체제 영국의 교육 제도 자유주의 경제체제 영국의 교육은 신사와 천재들을 만들어 내는 데에는 적합 정부로부터 진흥책이 별로 없었음. 기업들이 모험이 뒤따르는 새로운 분야에 들어가려 하지 않았음 전문적인 지식을 갖춘 화학자들을 유치할 수 없었음 영국의 교육 제도 영국의 교육은 신사와 천재들을 만들어 내는 데에는 적합 영국의 교육제도는 다수의 전문인력을 공급하는 데 부적합

19세기 말 이전의 기업과 기술 기업연구소에 대한 개념 부재, 실재 부재 전문지식은 구매대상, not 투자대상 주요 사내연구소는 ‘시험연구소’ 과학이 직접적으로 기술발전, 산업발전으로 연결된다는 생각은, 19세기 말 독일의 화학산업, 20세기 미국 전기산업에서부터 시작.

사내 연구개발의 탄생 19세기말-20세기 초 화학, 전기 산업에서 특허 등록 및 사용권 획득을 위한 경쟁 치열 기업의 성패가 달려있는 연구개발을 기업 내로 포섭 GE 특허 담당자의 회고, “만약 누군가가 우리를 앞질러 새로운 수은 증기등을 개발한다면, 우리는 특허를 매입하는 데 엄청난 자금을 소비해야 한다. 만약 우리가 스스로 그러한 업적을 달성한다면 특허 구매의 필요성은 없어질 것이다.”

Bayer의 연구소의 설립과 성장 1876년 Friedrich Bayer & Co. 최초로 산업체 내에 연구실 설치 1877년 특허법 발효 대학의 실험실을 모방 처음에는 초보적인 형태로 존재 대학을 갓 졸업한 박사들이 1, 2년 연구하는 단기적인 연구형태로 대학교수가 연구를 지도, 통제 장기적인 연구는 수행 불가능 Carl Duisberg의 노력 기업체 연구실을 평생직장으로 생각하는 화학자들이 형성 1891년 장기적인 연구를 수행할 수 있는 새로운 연구소가 설립되고 연구가 제도화

직업적 발명가 시대 과학과 추상적 이론에 입각해서 발명을 한 것이 아니라 실제 실험, 경험, 직관에 의존해서 했음 과학과 추상적 이론에 입각해서 발명을 한 것이 아니라 실제 실험, 경험, 직관에 의존해서 했음 Thomas A. Edison(1847-1931) The Wizard of Menlon Park 기계공, 화학자, 모형 제작자들을 고용해서 조직적 발명을 했음 Lee de Forest(1873-1961) 3극진공관(Audion) Edwin H. Amstrong (1890-1954) feedback circuit, superheterodyne circuit, FM

산업적 연구의 시작 General Electric 연구실과 Bell Telephone Lab. 1890년대말 이 두 회사의 특허가 소멸 정부의 반트러스트 법안의 강화 따라서 합병을 통한 독점적 지위를 유지하기가 어려웠고, 기술적 우위를 점함으로써 자신의 독점적인 지위를 유지하려고 함 처음에는 특허를 사들이다가 점차로 기업체 내에 연구소를 설립해서 적극적으로 연구개발을 함 이 두 산업체 연구소의 성공은 전기 공업 분야에서 산업적 연구의 정착이라는 역사적 의미를 지님

GE 와 Bell Lab GE lab: 19세기말 조명등 연구를 위한 화학연구소 설립(1900) - 휘트니(MIT), 쿨리지(MIT), 랭뮤어(네른스트제자, 후에 노벨상 수상) 고용 Bell lab : 처음에는 측정, 검사목적 - 장거리 전화 독점 필요성. 카티 책임자, 푸핀(교수출신), 주윗(밀리컨제자), 아놀드(밀리컨제자) – 고진공 증폭관 개발성공 동서대륙전화통화가능 - 데이비슨, 저머 전자회절실험(노벨상 수상) - 산업체의 1930년대 이후 기초연구의 메카 - 쇼클리, 바딘, 브래튼(트랜지스터 효과, 3인공동 노벨성 수상), 기브니, 무어, 피어슨 – 20세기동안 과학과 기술을 접목시킨 과학기술혁명

듀퐁의 화학공업과 과학 Du Pont : 1802년 설립. 화약, 다이나마이트 생산회사 1902년의 100개가 넘는 작은 회사 합쳐 거대회사 탄생 1차세계대전으로 인하여 독일로 부터 화학약품공급중단에 따라 화학제품회사로 변신. 처음 통합적인 연구소가 1921년 연구개발 분산정책. 기초연구중심 스타인이 하바드 캐로더스 고용. 그러나 목적중심의 볼턴의 독려에 의하여 나일론 합성 성공. 캐로더스의 5-10이 아닌 볼턴의 6-6나일론 성공 연구개발 관리 능력 : 기초연구결과에 공정을 개선하는 전략으로 비단을 대체하는 나일론의 전략이 이차대전 발발과 함께 성공 2차대전 중 맨해튼 계획에 참가. 플루토늄 대량 생산 성공 반독점법에 대한 준비로서 기초연구 강화 1970년대 이후 기초연구는 장기적 투자에 의한 것이 라는 관점에서 기초과학 중심 전략 포기

20세기 후반 기업 연구개발 조직 중앙연구소 + 개발연구소 중앙연구소 : 전반적이고 전략적인 연구 개발연구소 : 사내 사업부 소속 사내연구소를 설치한 대기업 – 이미 제품시장을 확보하고 있고, 장기적인 안목을 가지고 혁신전략을 추진할 수 있는 재정능력 있음 하이테크 중소기업 – 과학단지에 입주하는 등의 기술 전략 구사. 재정기반 취약으로 아이디어를 대기업에 판매하는 경우 종종 발생함.