권호: 제25호
저자: 안세정, 이준영

• 최근 미국과 중국을 중심으로 글로벌 기술패권 경쟁이 심화되는 가운데 특히, 우리나라의 경우 핵심 주력산업인 반도체, 디스플레이 등 관련 산업이 큰 영향을 받고 있음. 무역, 외교, 산업 등 여러 측면에서 글로벌 기술패권 경쟁에 대한 연구와 논의들이 활발하게 이루어지고 있으나, 학술논문 데이터를 대상으로 한 연구는 다소 부족한 실정임. 학술논문은 첨단 산업 발전의 토대가 되는 기초연구의 핵심 성과로서 기술의 발전 방향을 살피고 예측해 볼 수 있는 실마리임.

• 본 연구에서는 Web of Science(WoS) 논문 데이터와 라이덴 클러스터링 알고리즘 기반의 개별 문헌 단위 분류체계인 「인용주제(Citation Topics)」를 활용하여 반도체 분야 연구 영역을 정의하였음. 총 2,457개의 인용주제 중에 반도체와 관련된 100개의 마이크로 단위 인용주제를 선별하고, 해당 인용주제에 매칭된 WoS SCIE 1,926,890건(2000-2021년) 논문을 분석함.

• 분류 임베딩 정보 기반의 클러스터링과 매핑으로 반도체 관련 연구 분야의 글로벌 연구지형을 도출하고, 연구 활동도지수와 백분위기반 인용영향력지수를 통해 주요 국가들의 연구 현황과 수준을 비교·분석함. 이를 통해 각국의 집중 연구주제와 영향력을 확인하였음. 또한 미·중 경쟁 상황을 메소, 마이크로 단위에서 분석하고 반도체 관련 연구의 글로벌 국가 간 협력 현황을 조망함과 동시에 주요국의 양자 협력 관계를 고찰하여 반도체 기술을 둘러싼 기초연구분야에서의 글로벌 기술패권 경쟁을 살펴봄.

• 반도체 관련 연구 분야로 선정한 100개 인용주제에 대하여 클러스터링과 매핑을 수행한 결과, 5개의 클러스터로 구분된 것을 확인할 수 있으며, 각 클러스터는 「(C1)유기 반도체 소재 및 응용」, 「(C2)반도체 설계 및 제조」, 「(C3)고효율 저전력 반도체 소재」, 「(C4)반도체 물성」, 「(C5)반도체 광 소자」로 나타남.

• 분석 기간을 5-6년 단위의 4개 시구간으로 구분하여 논문수, Top10%, Top1% 논문 수 현황을 통해 중국의 괄목할만한 성장을 확인하였음. 한국은 연구 규모와 수준이 성장하고 있으나, 양적 성장에 비해 질적 성장 속도는 더딘 것으로 나타남.

• 미·중 경쟁 구도를 엑셀런스 지수를 활용하여 각 분야별로 중점적으로 분석한 결과, 나노입자, 유기반도체, 광촉매 등의 분야에서는 중국이 이미 미국을 능가하는 연구 성과를 보이는 것으로 나타났고, 2차원 물질, 나노전자기계시스템, 계산 모델, 페로브스카이트 태양 전지 등을 필두로 많은 분야에서 중국이 양적, 질적 측면 모두 미국을 맹추격하고 있는 것으로 나타남.

• 주요국들의 연구 집중도와 수준을 각각 활동도 지수와 영향력 상위 10% 엑셀런스 지수를 적용하고 이를 결합하여 살펴본 결과, 미국, 영국, 독일, 프랑스 등의 국가들은 영향력 상위 10% 엑셀런스 지수와 활동도 지수 모두 기준보다 상위인 1사분면에 비교적 많은 인용주제가 위치하였으나, 일본, 한국, 인도, 러시아, 대만 등은 1사분면에 위치한 인용주제가 상대적으로 적은 것으로 나타남. 중국은 「(C1)유기 반도체 소재 및 응용」 클러스터의 연구주제 위주로, 미국은 장기간의 투자와 집중이 필요한 분야들인 「(C2)반도체 설계 및 제작」, 「(C4)반도체 물성」 클러스터의 연구주제 위주로 연구 활동 및 성과가 우수한 것으로 나타남.

• 글로벌 협력 패턴 분석을 통하여 각국의 연구 협력 관계가 변화되고 있는 것을 확인함. 전반적으로 국제협력논문의 비율과 국제협력 대상국 수가 증가하는 경향을 보였으며, 중국은 국제협력논문 비율이 20% 내외로 비교대상 10개국 중 가장 낮으나, 국제협력 대상국 수가 급격히 증가하여 현재, 전세계에서 가장 많은 국가(2021년 기준 113개 국가)와 협력하고 있음.

• 한편, 주요국의 양자 협력 관계를 미국, 중국, 한국을 중심으로 살펴봄. 중국과의 협력이 증가하고 있는 국가로는 일본, 독일, 한국, 인도, 영국, 러시아, 대만 등 대부분의 국가들이며, 미국과의 협력은 대부분의 국가에서 유지되거나 감소하는 경향을 보임. 한국을 주요 협력대상국으로 하는 국가는 인도, 미국, 일본으로 나타남. 학술논문을 분석한 본 연구 결과는 전 세계 반도체 산업을 지배하던 미국의 입지가 점차 줄어들고 반도체 강국이 되기 위한 중국의 광범위한 투자가 반도체 분야 기초 연구에서부터 성과로 나타나고 있음을 보여줌. 이는 연구 내용과 수준에서 뿐만 아니라, 협력 관계에서도 나타나고 있으며, 양적 확대 및 질적 성장, 상호협력의 다양성 증대 등 반도체 관련 연구 분야에서 몸집을 키워나가는 중국과 이를 견제하려는 미국, 그 사이에서 출구를 찾아야하는 한국의 현황에 주목해야 함을 시사함.

• 현재, 한국은 전반적으로 다양한 분야에서 연구를 수행하고 있으나, 연구 집중도와 영향력 측면에서 세계 선도국 수준에는 미치지 못하는 상황으로 판단되며, 한국이 반도체 분야에 대한 중장기 경쟁력 확보를 위해서는 국가차원에서 연구영역 포트폴리오에 점검과 조정이 필요한 상황으로 보임. 최근, 한국 정부는 반도체 분야 경쟁력 확보를 위한 국가차원의 다양한 정책을 수립하고 있으나, 무엇보다도 급변하는 글로벌 기술패권 경쟁에서 한국이 반도체 기술 경쟁력을 갖추기 위해서는 제조산업 측면에만 그치지 말고, 기초원천 분야에 전략적이고 과감한 투자를 통한 돌파구 마련이 시급함.