대한민국의 첫 과학 노벨상 수상자를 기다리며… 특허법률전문가 문환구 변리사의 발명과 노벨상에 관한 놀랍고 생생한 이야기 올해에도 우리나라의 노벨상 수상 소식은 들려오지 않았다. 이 책에도 등장하는 다나카 고이치(11번째 이야기)와 나카무라 슈지(24번째 이야기)를 포함해 일본은 벌써 23명의 수상자를 배출했고, 중국과 대만도 3명씩의 수상자를 배출해 냈다.(공동 수상 포함) 심지어 파키스탄과 아제르바이잔조차도 각각 1명씩의 물리학상 수상자가 나온 바 있다. 코로나19 팬데믹이 지구를 휩쓴 2020년에도 세계에서 네 번째로 많은 국제특허 출원을 기록한 나라, 대한민국에서 기다려 마지않는 노벨상 수상자는 과연 언제 나올까. 《발명, 노벨상으로 빛나다》는 노벨상을 수상한 과학 연구의 성과와 그것이 실생활에서 활용된 과정을 쉽고 재미있게 설명한다. 특허법률전문가인 저자는 노벨의 유지를 씨줄로, 자신의 전문 영역인 특허를 날줄로 삼아 귀중한 노벨상 수상 업적을 응집력 있는 서사로 풀어낸다. 놀라운 발견과 발명이 이루어졌던 현장을 생생하게 들여다보자.

저자 : 문환구 두리암특허법률사무소 대표변리사 연세대학교 물리학과를 졸업하고 동 대학원 물리학과에서 석사학위를, 고등기술연구원(IAE)과 아주대학교 협동과정에서 시스템공학 박사과정을 수료했다. 삼성전자 반도체연구소와 고등기술연구원에서 반도체, 정보통신 분야를 연구했으며, 연세대학교 학부대학 학사지도교수를 지냈다. 《세상의 모든 X》(2020) 등의 책을 썼다.

머리말 ㆍ 5 제1부 ‘인류의 건강 개선을 위하여’ 헌신하다 01 집단질병의 공포를 몰아낸 비타민 ㆍ 17 02 당뇨병 치료의 서막을 연 인슐린 ㆍ 28 03 말라리아와 티푸스 매개체의 살충제, DDT ㆍ 39 04 세균 감염을 치료하는 항생제 ㆍ 50 05 암의 진단과 치료 ㆍ 59 06 암치료를 위한 양성자가속기 ㆍ 76 07 인체 내부를 입체영상으로 보는 CT와 MRI ㆍ 89 ■ mRNA 기반 코로나19 백신 개발의 영웅, 커리코 ㆍ 98 제2부 ‘해 아래에 새것’을 만들다 08 비료와 독가스 ㆍ 106 09 유전자변형과 유전자가위 ㆍ 115 10 새로운 탄소 신소재, 그래핀 ㆍ 125 11 유기고분자의 질량분석 ㆍ 133 12 핵무기와 원자로 ㆍ 139 ■ 미래의 이산화탄소 포집기술 ㆍ 151 제3부 ‘아주 작은 것’ 전자를 찾아내다 13 전기 연구의 새 장을 연 가이슬러관 ㆍ 157 14 맨살을 통과하는 광선, X-선 ㆍ 169 15 전파를 이용한 장거리 무선전신 ㆍ 178 16 원자를 보여 주는 전자현미경 ㆍ 187 ■ 슈뢰딩거 고양이와 양자얽힘 ㆍ 197 제4부 ‘전자의 실크로드’ 회로를 연결하다 17 반도체 시대의 출발, 트랜지스터 ㆍ 203 18 수의 횡포를 극복한 집적회로 ㆍ 217 19 자기장을 이용한 기억장치 ㆍ 226 20 전기가 통하는 플라스틱 ㆍ 237 ■ 인공지능은 발명자가 될 수 있을까? ㆍ 247 제5부 ‘색 감각의 근원인 빛’을 다루다 21 그림을 대신한 평면사진, 조각상을 대신한 입체사진 ㆍ 253 22 필름을 대체한 디지털 영상소자 ㆍ 262 23 인류가 만들어 낸 빛, 레이저 ㆍ 273 24 고효율 조명, LED ㆍ 284 ■ 영상데이터 압축과 표준특허 ㆍ 295 맺음말 ㆍ 297 주 ㆍ 299 찾아보기 ㆍ 314

17세기 이후 유럽에서는 당뇨병이 광범위하게 퍼졌고, 이로 인해 인슐린 저항을 쉽게 일으키는 유전자를 가진 사람은 일찍 죽어서 후손을 남기지 못하는 비율이 높아졌다. 생존하는 사람은 당뇨병에 강한 유전자를 가진 비율이 높아지는 진화의 선택압력을 받은 셈이다. 유럽인과 유럽인의 후손인 아메리카 거주 백인이 비만 유무를 떠나 아시아계 인종에 비해 당뇨병에 덜 걸리는 이유다. 20세기 후반부터 식량이 풍족해진 한국을 비롯해서 인도, 중국 등 아시아 국가에 당뇨병 환자가 특히 많은 이유는 인슐린 저항을 쉽게 일으키는 유전자에 진화의 선택압력이 작용했던 경험이 짧기 때문이다.
- 30쪽, 〈02 당뇨병 치료의 서막을 연 인슐린〉

이미 만들었지만 별 쓰임새를 찾지 못한 채로 남아 있던 것의 유용성을 새롭게 찾아낸 용도발명은, 결국 원래 있던 것의 단순한 발견이어서 특허 대상 여부를 놓고 다툼이 생기기도 한다. 하지만 새로운 물질의 발명 못지않게 기존의 물질에 대한 새로운 용도를 발견하는 것도 중요한 일이어서 각국의 「특허법」은 용도발명을 특허 대상으로 인정한다. 용도발명은 주로 의약을 중심으로 활발히 특허 출원이 이어지고 있으며, 최근의 예로는 협심증 치료제로 연구하던 실데나필을 발기부전 치료제로 개발한 비아그라가 있다.
- 48~49쪽, 〈03 말라리아와 티푸스 매개체의 살충제, DDT〉

전체 유전정보에 이미 포함되어 있는 종양 유전자는 조용히 지내다가 화학적·기계적 자극 혹은 바이러스에 의해 발현되어야 정상세포를 암세포로 만든다. DNA에는 종양 유전자가 포함되어 있지만, 다행히 암 발생을 막아 주는 종양 억제유전자도 함께 있다. 문제는 종양 억제유전자에 변이가 생기는 경우에도 암이 발병하고, 종양 억제유전자 변이도 자극으로 생길 수 있다는 사실이다. 이렇게 세포에 어떤 자극을 가해 암을 발생하게 만드는 물질이 발암물질이다. 발암물질의 작용기전은 2단계설이 유력한데, 유전자의 변형을 시작하게 하는 초발인자와 변형을 지속적으로 유지하게 하는 촉진인자로 나누어 설명한다. 초발인자와 촉진인자를 모두 포함하고 있는 대표적인 발암물질은 담배연기다.
- 65쪽, 〈05 암의 진단과 치료〉

농업 연구의 산업화는 생각보다 빨라서 유전자변형작물은 이미 우리 식탁의 상당 부분을 차지한다. 2015년에만 한국은 1,023만 7,000톤의 유전자변형농산물을 수입했으며, 품종으로는 콩, 옥수수, 감자, 토마토, 면화, 유채 등에 걸쳐 있다. 유전자변형 방식은 원래 품종이 가지고 있던 유전체에 외래 유전자인 DNA 조각을 인위적으로 삽입했다는 사실 때문에 환경단체로부터 인체 부작용과 환경 문제에 대한 안전성이 검증되지 않았다는 비판을 받고 있다. 그렇다면 외래 유전자를 삽입하지 않고 원래 품종이 가지고 있던 유전체에서 문제가 될 수 있는 일부 유전자를 제거해 버리면 어떨까? 유전병을 예방하거나 치료할 수 있을 거라는 희망적인 분석과 기대가 더해져서 치열한 연구개발에 이어 특허 분쟁이 진행되고 있다.
- 121쪽, 〈09 유전자변형과 유전자가위〉

원자력발전은 원료의 고농축을 통한 핵폭탄 제조의 위험 못지않게 발전소 자체의 안정성이 여전히 문제가 되고 있다. 미국 스리마일섬사고, 구소련 체르노빌사고에 이은 일본 후쿠시마원전사고는 원자력발전의 안정성에 대해 심각한 의문을 던지고 있다. 사고가 나지 않더라도 쌓여만 가는 핵폐기물 자체로도 골칫거리여서 안전비용 때문에 원자력발전소 건설비용은 점점 더 비싸지고 있다. 2006년에 미국의 원자력발전소 건설회사인 웨스팅하우스를 인수했던 일본의 도시바는 원자력발전소 건립비용의 증가로 2017년 웨스팅하우스가 파산하자 반도체 사업의 지분 50%를 매각하는 등 그룹 해체 상황에 내몰려서, 2021년 상반기에는 해외 사모펀드의 인수 제안을 받는 처지로 몰락했다.
- 150쪽, 〈12 핵무기와 원자로〉

영국 의회가 경도법을 제정하면서 경도 측정에 내걸었던 현상금은 시계공 존 해리슨의 항해용 정밀시계를 탄생시켰고, 1790년 나폴레옹이 내걸었던 음식물 장기보관법 현상금은 니콜라 아페르의 병조림과 피터 듀란트의 주석 깡통 통조림 특허를 인류에게 선물했다. 기후위기 해결에도 현상공모와 특허가 다시 한번 힘을 합쳐서, 재생에너지로 이산화탄소 발생을 없애고, 포집기술로 과잉 배출된 이산화탄소를 줄일 수 있기를 기대한다.
- 152쪽, 〈■ 미래의 이산화탄소 흡수기술〉

과학기술의 합리적 사유방식을 방해하는 장애물로는 종교적 맹신도 있지만 비뚤어진 애국심도 있다. 그러나 객관적 진리를 탐구하는 과학기술에서 억지왜곡이 자리를 오래 차지하기는 어렵다. 그 과정에서 약간의 지체가 있을 뿐이다. 전자는 정전기에서 양극과 음극을 정할 때는 그 존재 자체를 알지 못하다가, 음극선관 연구를 통해 입자라고 정리되었다. 이렇게 정리될 때 전자의 극성은 논의의 대상도 되지 못할 정도로, 양극과 음극의 위치는 이미 확정적이기도 했다.
- 168쪽, 〈13 전기 연구의 새 장을 연 가이슬러관〉

X-선의 발견은 물리학은 물론이고 의학과 공학에까지 영향을 미친 획기적인 사건이었다. 뢴트겐은 특허를 통해 큰 이권을 확보할 수도 있었는데 특허를 취득하지 않아서 X-선이라는 원천기술 자체는 누구나 사용할 수 있게 되었다. 그러나 지멘스나 GE 등이 후속 연구를 통해 제품화하면서 해당 기업의 특허 속에 포함되었다. 뢴트겐의 특허 거부는 미담이지만, 독일이 제1차 세계대전에 패배하여 엄청난 인플레이션을 겪던 시절에 말년을 맞은 그는 경제적 파산상태였으니 아쉬움이 남는다.
- 176쪽, 〈14 맨살을 통과하는 광선, X-선〉

노벨상보다 마르코니를 더 유명하게 만든 사건은 1912년 타이타닉호 침몰이다. 타이타닉호에는 마르코니의 무선전신회사 소속의 통신기사가 탑승해서 침몰 순간에 구조신호를 보낼 수 있었다. 마르코니는 이 관련 자료를 법원에 제출했고 구조된 사람들의 목숨을 구한 사람으로 칭송받았다. 1913년에는 ‘해상에서 생명안전을 위한 국제회의’가 소집되어 선상 무선전신이 24시간 가동되어야 한다는 조약이 제정되었다. 마르코니는 타이타닉호 무료승선을 제안받았는데, 급하게 처리해야 할 서류 때문에 3일 전에 출항하는 배를 탔던 사실도 호사가들 사이에서 회자되었다.
- 183쪽, 〈15 전파를 이용한 장거리 무선전신〉

학술적인 기여 없이 논문에 편승한 공짜 저자를 가리키는 선물 저자와 유사한 선물 발명자가 많은 것이 한국의 현실이지만, 미국에서는 공동 발명자를 잘못 추가한 경우는 누락한 경우와 함께 특허 권리를 무력화할 수 있는 일이다. 한때 한국에서는 책임자라는 이유로 발명자에 끼어들어가는 사람이 흔해서 실제 미국에서 한국 기업과 특허 분쟁이 벌어지면, 상대방 측에서는 발명자 명단을 파악해서 가짜 발명자를 찾는 일도 드물지 않았다.
- 210쪽, 〈17 반도체 시대의 출발, 트랜지스터〉

미국은 특허제도에서 세계 표준이 된, 먼저 특허 출원한 사람에게 권리를 인정하는 선출원주의를 취하지 않고 오랫동안 실제 발명일을 따져서 특허를 주는 선발명주의를 취해 왔다. 이는 실질적인 발명자를 보호한다는 취지에는 적합하지만, 발명의 조속한 공개를 유도하고 공개에 대한 반대급부로 독점권을 보장한다는 「특허법」의 이상에 비추어 보면, 발명을 하고도 공개를 가급적 미루려는 태도를 용인하는 문제가 있다. 또한 실질적인 선발명자를 가리는 것이 연구 노트를 통해 증명할 수 있다고 해도 연구 노트 조작 등 이에 따른 법적 분쟁이 끊이지 않았다. 결국 특허제도의 국제적 통일화 흐름에 따라 미국도 2013년 3월 16일부터는 선출원주의를 채택했다.
- 222쪽, 〈18 수의 횡포를 극복한 집적회로〉

대학에 재직 중인 교수나 연구소에 근무하는 연구원은 새로운 연구결과의 실용성이 인정된다면 이를 논문으로 발표하기 전에 먼저 특허 출원을 하는 것이 바람직하다. 특허는 출원 당시를 기준으로 새로운 발명에 주어지는 것인데, 자신의 연구결과라 하더라도 특허 출원 전에 미리 발표했다면 더 이상 새로운 것이 아니어서 등록할 수 없기 때문이다. 기업체 연구소나 정부출연 연구소에 소속된 연구원뿐 아니라 대학교수의 발명도 전공과 관련된 것이라면 직무발명으로 인정되어 발명자 이름으로 출원할 수 없다. 특허권자는 대학이나 연구소가 되고 발명자인 교수나 연구원은 발명자로만 기재된다.
- 289쪽, 〈24 고효율 조명, LED〉

한국의 과학기술자들은 코로나19 팬데믹 상황에서도 2020년 세계에서 4번째로 많은 2만 건이 넘는 국제특허 출원을 기록했다. 한국인이 노벨 과학상 무대에 오를 날이 머지않았다.
- 298쪽, 〈맺음말〉

우리가 노벨상을 수상하지 못한 까닭은… 한국의 첫 과학 노벨상 수상자는 언제쯤 배출될까. 매년 단풍이 물들기 시작할 때쯤이면 올해에는 우리나라에서도 첫 노벨상 수상자가 배출될지에 대한 기대가 신문 지면을 가득 채운다. 그러나 120년 넘게 기다려 온 한국의 첫 노벨상 수상자는 아직이다. 정말 우리는 기초과학이 빈약한가. 그래서 기초 연구에 꾸준한 투자만 지속하면 결국 노벨상을 수상할 수 있을까? 상을 만든 노벨 자신도 다이너마이트라는 실용적인 결과물로 큰돈을 벌었다는 사실을 상기해 보자. 노벨상은 1회 수상자부터 실제로 인류에게 실용적인 도움을 준 이들에게 상을 주었다. ‘인류에게 가장 큰 혜택을 준’ 사람을 시상하는 노벨상에는 위대한 발명가들이 연이어 수상자 명단에 올랐으며, 그들의 특허는 수많은 후속 특허와 논문에 인용되며 과학 발전의 계기가 되었다는 사실을 잊지 말자. 인슐린, 항생제, X-선, CT, MRI, 무선전신, 현미경, 반도체, LED… 의 공통점은? 이 책은 5가지 큰 주제 아래 24편의 작은 이야기들로 구성되어 있다. 비타민, 살충제, 비료, 유전자, 신소재, 원자로, 집적회로, 레이저 등 24편의 이야기를 통해서 기술의 발견과 발전, 노벨상 수상자와 그에 얽힌 비화, 그리고 발명과 특허의 배경이 되는 과학이론까지 이해하기 쉽게 풀어썼다. 오늘날 우리 삶은 과학기술의 기여와 혜택을 빼놓고는 설명할 수 없다. 생활 방식을 송두리째 바꾸어 놓은 첨단과학기술은 모두 지난 120년 동안의 노벨상과 특허의 결과물에 다름 아니다. 일상에서 궁금했던 과학기술 문제들은 물론 노벨상과 발명, 특허의 역할에 대해서까지 알기 쉽게 설명하였다. 노벨상의 대상이 된 과학기술과 의미, 수상자에 대해 궁금하다면, 나아가 우리나라에서는 언제, 어떻게 해야 노벨상을 받을 수 있을지 알고 싶다면 지금 바로 펼쳐 보자. 한국인 첫 노벨상 수상자 발표가 머지않았다 우리의 상식과 달리 노벨상은 기초과학을 중시했지만 응용과학도 결코 소홀히 대하지 않았다. 기업과 현장에서 응용 연구와 제품개발에 힘쓰고 있는 우리 과학기술자들의 노력은 기술 한국의 토대를 다지는 데 그치지 않고, 대한민국의 첫 노벨상 수상의 낭보를 전해 올 것이다. 발명과 발견, 특허와 논문으로 기록된 결과는 꾸준히 축적되면 언젠가는 빛을 보게 마련이다. 한국인이 노벨 과학상 무대에 오를 날이 머지않았다. 이 책은 지금 대학에서, 연구소에서, 그리고 기업과 현장에서 연구와 개발에 몰두하고 있을 훗날의 첫 한국인 노벨상 수상자를 기다리면서, 이름 모를 그에게 바치는 헌사다.