현대 과학 성장률: 출판물과 인용 참고문헌을 통한 계량분석

초록

본 연구는 1650년대부터 2012년까지의 과학 성장률을 웹오브사이언스(WoS) 데이터베이스의 출판물 수와 인용 참고문헌 수를 이용해 계량적으로 분석한다. 분절 회귀(segmented regression) 기법을 적용해 성장률이 비슷한 구간을 식별했으며, 전체 과학, 자연과학, 의·보건과학을 별도로 조사했다. 인용 참고문헌 분석 결과, 과학은 세 단계의 성장기를 거쳤으며, 각각 이전 단계 대비 성장률이 약 3배씩 상승하였다: 18세기 중반까지 연평균 <1%, 두 차례 세계대전 사이까지 23%, 2012년까지 89%이다.

상세 분석

이 논문은 과학 성장에 관한 기존 연구들의 한계를 보완하기 위해 두 가지 주요 데이터를 동시에 활용하였다. 첫 번째는 WoS에 등재된 논문 자체를 연도별로 집계한 ‘소스 아이템(source items)’이며, 두 번째는 이 논문들이 인용한 참고문헌을 연도별로 재구성한 ‘인용 참고문헌(cited references)’이다. 소스 아이템은 실제 출판된 연구 성과를 직접 반영하지만, 데이터베이스에 포함되지 않은 오래된 저작이나 비영어권 출판물은 누락될 가능성이 있다. 반면 인용 참고문헌은 과거 연구 활동을 간접적으로 포착할 수 있어, 특히 19세기 이전의 과학 활동을 추정하는 데 유용하다.

연구자는 1650년대부터 2012년까지의 인용 참고문헌 시계열에 대해 분절 회귀 분석을 수행하였다. 이 방법은 시계열이 일정한 성장률을 유지하는 구간을 자동으로 탐지하고, 구간 전환점(‘breakpoint’)을 추정한다. 결과적으로 세 개의 구간이 도출되었으며, 각각의 연평균 성장률은 <1%, 23%, 89%로 크게 차이난다. 첫 번째 구간은 과학이 제도화되기 시작한 초기 단계로, 인쇄술 보급과 학술 저널 창설이 미미한 영향을 미쳤다. 두 번째 구간은 산업혁명과 근대 대학 시스템이 확립되면서 연구 인프라가 급속히 확대된 시기로, 과학 인력과 자금이 증가하면서 성장률이 상승한다. 세 번째 구간은 20세기 중반 이후, 특히 전자통신, 컴퓨터, 바이오테크놀로지 등 신기술이 폭발적으로 도입된 현대 과학의 ‘빅뱅’이라 할 수 있다.

자연과학과 의·보건과학을 별도로 분석한 결과, 두 분야 모두 동일한 세 단계 구조를 보였지만, 성장률의 절대값에서는 의·보건과학이 약간 높은 편이었다. 이는 의료 기술 혁신과 인구 고령화에 따른 연구 수요 증가가 반영된 것으로 해석된다. 또한, 논문 수와 인용 참고문헌 수 사이의 상관관계는 높은 편이었으나, 최근 10년간은 논문 수 대비 인용 참고문헌 수가 상대적으로 감소하는 현상이 관찰되었다. 이는 ‘과학 출판의 양적 팽창’과 ‘인용 문화의 변화’가 동시에 진행되고 있음을 시사한다.

한계점으로는 WoS가 주로 영어권 및 과학·기술 분야에 편중된 데이터베이스라는 점, 그리고 인용 참고문헌이 실제 연구 활동을 완전히 대변하지 못한다는 점을 들 수 있다. 또한, 분절 회귀 모델은 구간 전환점을 선형적으로 가정하므로, 급격한 외부 충격(예: 전쟁, 경제 위기)의 비선형 효과를 충분히 포착하지 못할 가능성이 있다. 그럼에도 불구하고, 이 연구는 장기적인 과학 성장 패턴을 정량적으로 제시함으로써 정책 입안자와 연구 관리자가 미래 연구 투자와 인프라 구축을 설계하는 데 중요한 근거를 제공한다.