다르파

다르파(DARPA)

다르파(DARPA)

다르파(DARPA)는 "Defense Advanced Research Projects Agency"의 약자로서, 미국 국방성 산하의 방위고등연구계획국을 말한다. 1958년 아르파(ARPA)라는 이름으로 설립되었고, 1969년 인터넷의 원형인 아르파넷(ARPANET)을 개발했다. 1972년 기관명 앞에 Defense를 붙여서 다르파(DARPA)로 변경했다. 1993년 기관명을 아르파(ARPA)로 잠시 되돌렸고 1994년 팀 버너스-리가 주도한 W3C의 설립을 후원했다. 1996년 기관명을 다시 다르파(DARPA)로 변경했다. 현재 상용화된 IT 관련 기슬들 중 상당수가 다르파의 전폭적인 지원 및 개발에 의해 탄생되었다.

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상세

다르파는 국방기술 개발을 전담하는 미국 국방부의 연구기구로 미국 버지니아주 앨링턴에 위치하고 있다. 1957년 소련이 세계 최초로 인공위성 스푸트니크(Sputnik)를 발사한 데 충격을 받은 미국이 이듬해 고등연구계획국(ARPA: Advanced Research Projects Agency)을 세우게 되는데, 이것이 다르파의 전신이다. 고등연구계획국이 항공우주국(NASA)에 우주개발 관련 업무를 이관하고 국방기술의 개발을 전담하면서 다르파가 1958년 2월 발족하였다. 설립 당시 군사기술과 우주기술에 중심을 두면서 핵전쟁 후에도 가동되는 컴퓨터 네트워크 아르파넷(ARPANet) 등을 개발하였다.

더 구체적인 활동 목적은 군사화에 뒤떨어져 있다고 생각되는 기술 분야, 개발위험도가 높더라도 전망이 큰 연구, 장래성 있는 기술에 혁신적 접근의 검증 등이다. 미국 국방의 기본이념인 예상 가능한 모든 공격에 대해 대처가 가능한 전쟁 억제수단으로서 무기체제 개발에 중점을 두고 있다. 연구·개발 요건은 현재 사용 중인 것보다 성능이 우수하고 조작·유지가 간단한 무기시스템에 연결된 기술 등이다. 또 긴급전개군의 전력 강화에 기여하는 효과적인 감시, 목표물 포착, 전력 컨트롤 등 시스템의 중점 개발, 돈과 시간이 많이 들더라도 장차 군사적 충격을 가져올 가능성과 기술적으로 창의적 의의를 띤 하이리스크페이오프(high risk payoff) 기술을 연구한다.

다르파는 따로 연구실을 두고 있지 않으며 대학, 기업, 연구소 등의 연구를 후원한다. 또한 다르파는 프로젝트 매니저와 연구 개발자의 2단계 상하구조를 통해 원활한 의사소통을 지향하고 각 과제는 3~5년만 진행해 뒤처진 기술을 개발하지 않도록 한다. 2014년 기준 4MM(4minute mile, 1마일을 4분 내에 주파하는 발), 이그재토(EXACTO, 원격조정장치를 단 기관총), 전술공격작전복(TALOS) 등의 연구에 투자하고 있으며, 세계 최초의 GUI(그래픽 사용자 인터페이스) 컴퓨터인 알토(Alto)를 개발한 로버트 윌리엄 테일러(Robert William Taylor), 구글(Google)의 빈트 그레이 서프(Vint Gray Cerf) 부사장과 레지나 듀건(Regina E. Dugan) 전 기술부문 부장 등이 다르파 출신이다.

설립배경

다르파의 조직 미션은 ‘예상되는 전략적 문제를 미리 발굴하고 해결책을 찾아서 증명하라’이다. 국가 전략적 차원의 우선순위 식별 기능이 최상위 미션이다. 국방부 산하 조직이기 때문에 국가안위를 위협할 수 있는 문제에 기술적으로 대비하기 위한 조직이다. 그러나 다르파는 오히려 민간 기술에 주목했다.

다르파는 1957년 소련(러시아)의 스푸트니크 위성 발사 다음해에 탄생했다. 미국은 핵을 먼저 개발한 나라였다. 그런데 소련이 원폭을 실어 미국 본토까지 날릴 수 있는 기술인 ICBM(대륙간탄도미사일) 기술을 위성발사라는 이름으로 세상에 먼저 내놓은 것이 스푸트니크 위성 발사였다. 당연히 미국 전체가 뒤집혔다. 바로 다음 해인 1958년, 미국은 우주기술을 개발하는 항공우주국(NASA)와 함께 고등연구계획국(ARPA)을 설립하였다. 이 두 조직의 핵심적 특징은 바로 군, 국방이라는 명칭과 칸막이를 걷어내고 민간의 역량을 결합하고 동원하는 조직을 만들었다는데 있었다.

항공우주국은 기존의 육군과 해군의 미사일연구소를 대신해 우주개발과 ICBM 기술 개발이라는 미션을 부여받았다. 고등연구계획국의 목표는 더 근본적이었다. 항공우주국이 소련 스푸트니크에 대한 맞대결 성격이라면, 고등연구계획국는 적국으로부터 오는 기술적 충격을 미연에 방지하기 위한 미래 기반기술 개발이 목표였다. 설립 때 명칭은 ‘D(Defence)’가 빠진 아르파였다. 기술 자체에는 민간과 군의 구분이 없기 때문에 민간(대학과 기업 연구소)의 역량을 총동원하자는 취지였다. 고등연구계획국는 외국의 학술대회에 참석하여 기술 동향을 수집하고, 외국의 연구자에게 연구 과제를 주는 등 글로벌 차원에서 민간의 과학기술 지식과 역량을 흡수한다는 방침이었고 이것은 지금도 그대로 유지되고 있다.

다만 다르파의 구체적인 역할과 협력 대상은 시대에 따라 변하였다. 설립 초기에는 기초연구(신소재 개발) 지원에 치중하다가, 국가적으로 산업 경쟁력이 중시되던 1980년대에는 국방력과 산업경쟁력 강화를 동시에 추구하는 민군겸용 기술(Dual-Use Technology) 연구에 집중하였다. 이어 다른 부처들이 별도 연구소를 설립함에 따라 다시 국방에 집중했고 이름도 ‘D’를 붙여 지금의 다르파가 되었다.

최근 연구분야

최근 다르파는 다양한 최첨단 기술 분야에서 활발한 연구를 진행하고 있다. 이러한 연구는 인공지능, 머신러닝, 생명공학, 사이버 보안 등 여러 분야를 아우르며, 미래의 군사적 및 민간적 도전을 대비하는 데 중점을 두고 있다.

인공지능 및 머신러닝

다르파는 인공지능의 발전을 위해 AI 넥스트(AI Next) 캠페인을 시작했다. 이 캠페인은 인공지능의 새로운 가능성을 탐구하고, AI 시스템의 신뢰성, 안전성, 효율성을 향상시키는 것을 목표로 한다.

• 설명 가능한 AI(Explainable AI, XAI) : 다르파는 AI 시스템의 결정 과정을 인간이 이해할 수 있도록 설명 가능한 인공지능을 개발하고 있다. 이는 AI의 투명성을 높이고, 인간과 AI 간의 신뢰를 구축하는 데 중요하다.
• 자기 학습 AI(Self-Learning AI) : 자기 학습 AI는 인간의 개입 없이 스스로 학습하고 적응할 수 있는 AI 시스템을 목표로 한다. 이는 군사 작전에서 실시간으로 변화하는 상황에 대응할 수 있는 AI를 개발하는 데 중요한 역할을 한다.
• AI 안전성 및 보안 : 다르파는 AI 시스템의 보안성을 강화하고, 적대적 공격에 대비할 수 있는 기술을 연구하고 있다. 이는 AI 시스템이 적의 공격에 의해 오작동하지 않도록 보장하는 데 중요하다.

생명공학 및 바이오메디컬

다르파의 생물기술 사무국은 생명과학과 생물기술 연구를 통해 군사적 및 민간적 응용을 모색하고 있다.

• 유전자 편집 기술 : 다르파는 CRISPR-Cas9과 같은 유전자 편집 기술을 이용해 병원체에 대한 면역력 강화, 질병 치료 등 다양한 응용을 연구하고 있다. 이는 군인들의 건강을 보호하고, 생물학적 위협에 대비하는 데 중요한 역할을 한다.
• 인간 성능 강화(Human Performance Enhancement) : 다르파는 인간의 신체적, 정신적 성능을 강화하기 위한 연구를 진행하고 있다. 이는 군인의 체력, 인지 능력, 회복력을 향상시키는 데 중점을 둔다.
• 합성 생물학 : 합성 생물학을 통해 새로운 생체 물질과 생물 시스템을 개발하고 있다. 이는 바이오 연료, 바이오 센서, 바이오 약물 개발 등 다양한 분야에서 혁신을 이끌고 있다.

사이버 보안

정보혁명 사무국은 사이버 보안, 데이터 분석, 인공지능 등 정보 기술 혁신을 주도하고 있다.

• 사이버 방어 기술 : 다르파는 네트워크와 시스템의 보안성을 강화하기 위해 자동화된 사이버 방어 기술을 개발하고 있다. 이는 적의 사이버 공격에 신속하게 대응하고, 시스템의 안정성을 유지하는 데 중요하다.
• 신뢰할 수 있는 소프트웨어 : 소프트웨어의 신뢰성을 향상시키기 위한 연구를 진행하고 있다. 이는 소프트웨어가 예상치 못한 상황에서도 안정적으로 동작하도록 보장하는 데 중점을 둔다.
• 데이터 보안 및 프라이버시 : 데이터 암호화, 프라이버시 보호 기술 등을 개발하여 개인정보와 기밀정보를 안전하게 보호하는 데 주력하고 있다.

양자 컴퓨팅

다르파는 양자컴퓨터와 양자 정보 과학 분야에서 혁신적인 연구를 진행하고 있다. 양자컴퓨터는 기존의 컴퓨터가 해결할 수 없는 복잡한 문제를 해결할 수 있는 가능성을 제공한다.

• 양자 컴퓨터 개발 : 다르파는 양자컴퓨터의 하드웨어와 소프트웨어를 개발하고, 양자 알고리즘을 연구하여 고성능 양자컴퓨팅 시스템을 구축하고자 한다.
• 양자 통신 : 양자 통신 기술을 통해 해킹이 불가능한 통신 시스템을 개발하고 있다. 이는 군사 통신의 보안을 강화하는 데 중요한 역할을 한다.

우주 기술

전술 기술 사무국은 우주 기술 개발을 통해 군사 작전의 효율성을 높이고, 우주에서의 작전 능력을 강화하는 연구를 진행하고 있다.

• 소형 위성 : 다르파는 소형 위성의 개발과 배치를 통해 우주에서의 정보 수집, 통신, 정찰 능력을 강화하고 있다. 소형 위성은 비용 효율적이고, 빠르게 배치할 수 있어 유연한 우주 작전을 가능하게 한다.
• 우주 환경에서의 작전 기술 : 우주 쓰레기 제거, 우주 환경 모니터링 등 우주 환경에서의 작전 기술을 개발하여 우주의 안전성과 지속 가능성을 유지하고 있다.

무인 시스템

다르파는 무인항공기와 로봇 기술을 통해 군사 작전의 효율성과 안전성을 높이고 있다.

• 무인 항공기 : 다르파는 다양한 무인항공기(UAV)를 개발하여 정찰, 감시, 공격 등의 임무를 수행할 수 있도록 하고 있다. 이는 전투 상황에서 인간의 위험을 최소화하는 데 중요한 역할을 한다.
• 지상 로봇 : 다르파는 지상 로봇을 통해 위험한 지형에서의 작전 능력을 강화하고 있다. 이는 폭발물 제거, 구조 작업, 정찰 등 다양한 임무를 수행할 수 있다.

다르파 모델의 3요소

다르파의 프로젝트는 과학과 공학기술 발전을 통해 존재하는 난제를 해결하거나 새로운 기회를 창출하는 것을 목표로 한다. 예를 들어, GPS 개발은 난제를 해결하기 위한 것이었고, 스텔스 기술은 새로운 기회 창출이 된 사례다. 이 때, 해결하고자 하는 과제는 과학을 극도로 추진하거나 개발하지 않으면 해결이 안 될 정도로 도전적이어야 한다. 긴급하고 필요성이 높은 과학난제일수록 연구자들의 집중력과 창의성이 발휘되기 때문이다. 혁신을 위해서는 첫째는 원대한 목표가 중요하다.

다르파 모델의 3요소 중 또 다른 하나는 임시로 운영되는 프로젝트 팀이라고 할 수 있겠다. 다르파는 산업계와 학계의 세계적인 전문가들을 모아 비교적 짧은 기간의 프로젝트를 진행한다. 해당 분야에서 탁월한 리더십 역량을 보유한 기술 매니저가 팀원을 구성하고 관리한다. 과제 기간 종료와 동시에 임기도 종료되며 오피스 디렉터를 포함해 연간 25%의 인력을 교체함으로써 혁신의 지속성을 유지한다. 다르파 프로젝트가 제공하는 강렬함, 명확한 목표, 한정된 운영 기간은 세계 최고 수준의 인재들에게 매우 매력적으로 작용한다. 또한 이러한 도전적 프로젝트는 평소와는 다른 협업을 불러일으키기도 한다. 즉, 이 프로젝트는 탁월한 사람들이 다른 탁월한 사람들과 거대한 문제를 해결하도록 고안되었으며, 지속적인 신규 인력 유입을 통한 신기술 적용으로 과거의 실패과제를 해결한다.

셋째는 독립성이다. 다르파는 프로젝트를 선택하고 실행하는데 있어 자율성과 독립성을 보장한다. 독립성을 보장함으로써 조직은 위험을 대담하게 감수하며 빠르게 움직인다. 또한 뛰어난 인재 합류에도 긍정적으로 작용한다.

역할

문제해결 기술로의 발전

다르파 기획자들은 미래의 지휘관들이 무엇을 요구하는지, 앞으로 예상되는 문제와 기술적으로 해결해야 할 과제는 무엇인지를 조사하여 해결 방안을 찾는 시스템이다. 예를 들어 인터넷은 핵 공격으로 통신망이 손상되었을 때 어떻게 분산적으로 통신망을 유지할 수 있을 것인가의 문제를 풀기 위하여 시작된 과제에서 비롯됐다. 스텔스기는 한층 강화되는 소련의 방공망을 뚫기 위해서는 레이더에 안 잡히는 전투기가 필요하다는 문제의식에서 출발하였다. GPS 사례는 극적이라 할만 하다. 소련 스푸트니크 위성이 우주에서 지구로 보내는 주파수를 추적하던 2명의 대학원생이 도플러 원리(신호음이 기지국 관찰자와 가까워질 때는 커지고, 멀어지면 작아지는 물리학 원리)를 이용해 위성의 궤도를 추적했다는 신문기사가 났다. 이것을 본 미 해군연구소(NRL)의 소장은 도플러 효과를 거꾸로 이용하면 지구상 물체의 위치를 파악할 수 있을 것으로 생각했다. 이 과제는 17일 간의 심사과정을 거쳐 1958년 10월 다르파의 자금지원 결정이 내려졌다. 이것이 후에 민간에 개방돼 GPS 위성기술의 시대를 열었다..

다르파는 기초연구 결과(아이디어)를 바탕으로 단기간에 기술적 솔루션을 구현하는 가교 역할에 치중한다. 멀리 위치한 아이디어를 찾아내 최대한 신속히 가능성 있는 기술로 등장할 수 있도록 가까운 곳으로 이동시키는 다리 역할을 한다는 것이다. 이를 위해 제한된 시간(일반적으로 4년) 내에 모든 지식과 역량을 집중하여 기초연구로부터 도출된 과학적 개념을 발전시켜 문제를 해결할 수 있다고 기술적으로 증명(Proof-of-Concept)하는 역할에 치중한다. 기술적 증명이 되면 다르파의 역할은 끝나고 이 기술은 국방성의 각군 서비스 과학기술(Service S&T) 부서에 이전되어 파일럿 플랜트(pilot plant) 구축, 시험생산(test bed) 등의 과정을 거치거나 기업에서 생산하는 단계로 넘어가게 된다.

이와 같은 다르파의 역할을 미국의 과학기술 혁신 생태계에서 보면 다르파와 NSF(National Science Foundation, 미국과학재단)는 동전의 양면 같은 보완관계를 이루고 있다. NSF는 대학 등에 작지만 장기적인 연구지원을 통해 기초연구에 집중할 수 있은 환경을 제공한다. 다르파는 기초연구에서 나온 아이디어(기초 기술)를 발굴하여 매우 풍부한 연구비(NSF 지원 연구비의 3~10배)를 지급하여 매우 실용적인 문제해결 기술(상용화, 사업화 이전 단계)로 발전시키는 것이다. 이와 같이 NSF와 다르파는 서로 보완적인 관계에서 국가혁신시스템, 연구생태계를 구축하고 있으며, 다르파는 혁신생태계에서 대학, 기업, 정부를 연결하는 허브이자 산학연에 흩어져 있는 아이디어(기초연구 성과)와 인적, 물적 자원을 활용하여 혁신을 이뤄내는 산실 역할을 수행하고 있다.

기술공급자

다르파는 정부가 개발한 실용연구의 결과를 연구에 참여한 미국 첨단 기업들이 자유롭게 활용할 수 있도록 하거나 이전하는 주요 기술 공급자 역할을 동시에 수행하고 있다. 정부의 자금으로 개발된 기술이 민간에 이전되고 활용될 수 있도록 한데는 베이 돌법(Bayh Dole Act, 1980년)이라는 제도적 장치가 있었기 때문에 가능하였다. 정부 지원 자금으로 창출된 발명 특허라도 그것을 상업적으로 활용해 나오는 이윤은 실제 개발기관(대학, 연구소, 기업 등)이 소유하고, 정부는 무상으로 가져다쓸 수 있는 권리만 갖도록 하는 내용이다. 정부는 기술 필요를 충족하고 기업과 연구소에는 상업적 실리를 보장하는 방식이다. 대한민국도 이 법을 벤치마킹하였지만 정부와 개발자가 특허권을 공동소유하도록 하거나, 국방 관련은 공공기관만 소유하도록 해놓고 있어 민간의 역량을 결합시키는 데 한계가 있다. 이와 같은 제도적 장치는 군과 군수산업체, 일반 기업, 대학 등을 연결하는 기능을 함으로써 초기 실리콘밸리 생태계가 형성되는 데 큰 기여를 했다. 한편에선 이 군산학 복합체(military-industrial-academic complex)가 군수산업체의 이익을 우선시 한다는 비판도 받고 있다.

기획 프로세스 지원

다르파는 해결해야 할 과제가 선정되고 이를 책임질 PM이 뽑히면, PM의 주도하에 과제 기획 프로세스가 진행된다. PM은 연구 커뮤니티와의 협력 속에서 일을 진행한다. BAA(Broad Agency Announcements)를 발표하여 잠재적인 수행자가 달성해야 할 목표 제시한다. 콘퍼런스와 스폰서 워크샵 개최하여 기술 개발에 대한 정보 제공과 관심 분야를 알리는 활동을 한다. 연구 커뮤니티에 Requests for Information (RFI Special Notices)를 발송하여 해당 분야의 연구 정보 요청하고, 응답은 비공개로 처리하여 아이디어를 보호해 준다.

이와 같은 과정을 거쳐 잠재적인 기술을 발굴하면 본격적으로 과제 기획을 진행한다. 과제 기획은 다르파 부서인 기술 심의회(Tech Council)의 지원을 받아 준비한다. 아이디어를 과제로 기획하고, 승인(자금)을 받는 프리젠테이션 과정을 지원받게 된다. 프리젠테이션 자료를 작성하고 수정하는데 몇 달 간의 반복 과정을 진행하게 된다. 이때 준비하는 질문은 다르파 국장을 역임한 조지 해리 하일마이어(George Harry Heilmeier)의 교리문답이라고 한다.

특징

자체 연구소 부재

다르파의 가장 큰 특징은 자체 연구소가 없다는 점일 것이다. 기술에 민간과 군의 구분이 없듯이, 획기적인 기술은 어디서나 나올 수 있기 때문에 최고의 해결책을 찾아내기 위해서는 자체 연구소가 오히려 방해가 된다는 획기적인 발상에서였다. 사람은 망치를 들고 있으면 모든 것을 못으로 박아 해결 하려는 습성이 있다. 다르파 설립자들은 연구도 마찬가지라고 생각했다. 그래서 자체 기술에 경도되거나 전문가의 함정에 빠지는 것을 막고 칸막이를 걷어 치우기 위해서는 연구소가 없는 연구기관이 돼야 한다고 봤다. 다르파 최고의 혁신은 바로 이것이었다.

다르파는 전략적 우위를 차지하는 데 중요한 과제, 실패 가능성이 크지만 성공만 하면 획기적인 효과(Revolutionary Advantages)가 예상되는 과제에 집중해왔다. 흔히 말하는 고위험 고성과(High Risk, High Pay-off) 과제다. 문제는 기획 단계에서, 솔루션이 확인되기도 전에 그런 과제를 발굴하는 안목을 어떻게 확보하느냐다.

연구개발 리더십

다르파 과제의 경우 누구도 감수하려고 하지 않는 위험을 감당하며 장기적으로 운영되는 경우가 많다. 즉, 전략적 우위를 차지하는 게 중요한 과제, 실패 가능성이 크지만 획기적인 효과(Revolutionary Advantages)가 예상되는 고위험 고성과(High Risk, High-Pay off) 과제에 집중한다. 다르파의 국방기술은 연구자의 호기심이 아닌 국가안보 및 국민 생명과 직결된 문제해결에 초점을 맞춰 개발된다. 이렇게 개발된 국방기술은 민간이전(Spin-off)을 통해 산업계 혁신을 유발한다. 다르파 혁신의 성공요인으로는 다양한 것들이 언급되고 있으나, 가장 혁신적인 요소로는 과제책임자(Program Manager, PM) 중심의 R&D 운영이 꼽힌다.

다르파에서는 PM에게 상당한 권한이 부여된다. PM에게 R&D 운영 관련 전권을 부여함으로써 연구 친화적 환경을 제공하는 것이다. 과제 발굴 및 과제 획득, 연구팀 조직, 예산 운용, 연구 종료 등의 권한이 부여되며, PM에게 무한한 자율성(autonomy)을 보장하되 선제 조건으로 신뢰를 강조한다. 최고책임자(Director)가 프로젝트를 승인하면 PM에게는 장기적으로 예산이 지원되고 운영에 대한 재량권도 허용되는 것이다. 다만 PM은 프로젝트를 수행하는 과정에서 CEO, COO, CTO 및 CFO 등 다양한 역할을 맡아야 하며 전반적 책임을 지게 된다.

그런데 실제로 다르파에서 진행되는 프로젝트 중 다수는 성공하지 못한다. 대개 5~10% 정도만이 목표를 달성한다. 그러나 다르파는 이를 실패라고 인식하지 않는다. 단지 원래 설정한 비전을 달성하지 못한 것이다. 수정·보완된 프로그램으로 성공할 수도 있으며 기술적으로 한계에 도달하는 과정에서 귀중한 교훈을 얻기도 한다. 다르파에서 실패는 참여자들이 근면하지 못한 경우나 PM이 문제 및 목표에 대한 정확한 정의를 비롯해 효과적인 성과측정 기준을 제시하지 못하고, 관련 리스크를 해소하는 방안을 모색하지 못했을 때 발생한다. 즉, 당면한 문제 자체가 해결하기에 너무 어렵기 때문이 아니라 기술전문가 및 PM이 적절한 업무 수행을 못했을 경우를 실패로 정의한다.

PM은 아이디어 발굴 및 지원뿐 아니라 의사소통 및 커뮤니티 구축까지 수행해야 한다. 과제목표 달성에 필요한 예산‧일정 감독, 기술 및 계획상 문제 해결 지원, 연구 그룹 간 의사소통 및 협력 관리 등 필요 업무가 해당된다. 이때 PM은 주어진 과업의 실패를 두려워하거나 내재된 리스크를 회피하는 것을 경계해야 한다. 어렵고 파급력이 큰 프로젝트는 리스크가 항상 수반되기 때문이다. PM은 리스크를 정확히 파악하고 이를 해결하기 위한 방안을 찾기 위해 적극적으로 대처해야 한다. PM에겐 기술개발에 대해서는 낙관하면서도 관련된 모든 것에 철저히 의문을 제기하는 태도가 요구된다. 면밀하게 분석하고 질문을 던지지 않으면 문제의 본질과 해결방안을 낼 수 없기 때문이다. 다르파에서는 수많은 사람들이 새롭고 참신한 아이디어를 제시하지만 근본적인 문제가 있는 경우가 많았다. 사실, 새롭고 좋은 아이디어, 획기적인 제안은 드물기 때문이다. PM은 어떤 아이디어가 유망하고, 어떤 것은 그렇지 않은지 분별하고 새로운 해결방안이 효과적인지를 파악할 수 있어야 한다.

또한 다르파 PM 업무 수행 시 가장 중요한 역량은 의사소통 역량이다. 기본적으로 다른 사람들의 아이디어를 존중해야 한다. 오랫동안 지속된 믿음과 관행에 도전하는 아이디어는 여러 가지 문제를 동반한다. 그 때문에 PM은 새로운 아이디어의 취약성을 쉽게 간파할 수 있을 것이다. 잠재적인 결함을 파악하고 균형 잡힌 접근법을 취하면서 아이디어를 살펴볼 수 있어야 한다. 더욱이 아이디어의 실체, 근거가 되는 과학적 함의를 살펴봐야 한다. 연구자가 아이디어를 제시할 때 PM이 결점에만 집중하거나 조롱한다면 주변 사람들은 그에게 접근하기 어려워 할 것이다. 결국 PM의 업무는 자신의 아이디어를 추진하는 것뿐 아니라 제안된 좋은 아이디어를 선별하고 육성하는 것이다.

다르파는 단순 조사연구원이 아닌 프로젝트를 운영할 수 있는 인재를 원한다. 최종 결과로 논문 제출 및 발표 등과 같이 이론만 제시하는 것에 만족하지 않고 미래를 보여줄 수 있는 프로토타입 개발과 같은 가시적인 결과를 창출하는 것을 목표로 하기 때문이다. 예를 들어, 벽을 오르는 로봇에 대한 논문보다 실제로 벽을 오르는 프로토타입을 세계에 선보인다면 사람들은 해당 연구의 미래 가능성을 믿을 것이다. 또한 사람들은 새로운 아이디어에 접근하는 방식 역시 체계적이길 원한다. 이 때문에 PM은 해당 아이디어가 과학적 측면에서 타당하다는 것(Proof of Concept)을 보여주어야 한다. 프로그램을 본격적으로 시작하기에 앞서 소규모 탐색연구(seeding)가 이루어지는데, 이때 아이디어에 대한 다양한 증거 및 가능성이 제시될 수 있다. 이를 통해 적어도 한 가지 이상의 기술적 접근방식을 구체화하고 소요되는 비용과 일정을 추정한다. 물론 누락된 영역이 있을 수 있지만 가능한 방식임을 보이고 진행 단계를 측정하기 위한 지표를 개발할 수 있으면 된다. 성공적인 프로젝트에서는 한 가지 접근방식에 머무르지 않고 다양한 접근법이 시도되는 것이다.

PM 특성

다르파 모델의 성패는 PM의 손에 달려 있다고 해도 과언이 아니다. PM은 분명하지 않은 상황에서 명확하지 않은 작업을 진행시켜야 하기 때문이다. 이를 해결하기 위해 우선 PM은 네트워크를 구성하고 효과적인 의사소통자 혹은 조정자가 되어야 한다. 빠르게 변화하는 산업 분야에서 훌륭한 인재는 불확실성이 존재하는 상황에서도 과제를 성공적으로 수행해야 한다. 다르파 모델을 성공시키려면 진짜 좋은 PM이 필요하다. 그들은 정해진 영역에서 체계적으로 한계를 찾아낼 수 있다. 이러한 사람을 찾기 위해서는 다음과 같은 특징이 요구된다. 이러한 특징을 지닌 PM은 서류상으로는 찾아낼 수 없기 때문에 다르파에서 PM 채용을 할 때는 아주 유연한 방식으로 적정 인물을 찾으려 노력한다.

• 특정 분야에서 전문성을 가지지만 그 분야의 전문가로 인정되지 않은 사람이 필요하다. 기반이 있거나 권력을 가진 전문가를 요구하는 것이 아니라 심층적인 지식이 있는 사람이 필요하다는 것이다.
• 혹은 특정 분야에서 인정받지만 그 분야 기관의 외부인 즉, 비주류 인사를 찾아봐야 한다.
• 정해진 과제에서 체계적으로 한계를 찾아낸 적이 있는 인물을 찾을 수도 있다. 이때 모든 문제를 마구 지적하는 사람이 있을 수가 있어 해당 방법은 다소 위험할 수 있다.

다르파의 PM의 주요 업무는 네트워크 구축이다. PM은 존재하는 네트워크를 연결하기 보다는 새로운 네트워크를 만들어내야 한다. PM은 관심 분야를 비롯하여 이와 관련된 영역에서 다양한 아이디어를 갖고 있지만 서로 유사점이 없는 사람들을 모아 소규모 워크숍을 개최한다. 워크숍에서 불가능해 보이지만 노력한다면 가능성이 있는 것을 분석하고 이를 구현하는데 필요한 것이 무엇인지 심층적으로 모색한다. 뿐만 아니라 실무자들끼리 만날 수 있도록 회의를 주재하고 각 영역의 담당자가 PM에 의존하지 않고도 아이디어의 효과성을 판단하고 논의할 수 있는 네트워크를 구축한다. 예를 들어, J. C. R. 리클라이더(J.C.R. Licklider)는 인간중심 컴퓨팅에 열정적인 사람들을 한 자리에 모으고 최초의 컴퓨터과학 실험실 그룹을 탄생시키는데 기여했다. 더욱이 PM은 정부, 학계, 신생 기업 및 대기업과 같은 다양한 조직에 속한 사람들과도 네트워크를 구축한다. 이 네트워크를 활용하면 실험실의 기술이 상품으로 출시될 가능성을 높일 수 있다.

다르파의 PM은 스스로 생각하고 호기심이 많으며 자기중심적이지 않아야 한다. 프로젝트를 진행하면서 PM은 현명하고 독단적인 사람들에게 둘러싸여 있을 확률이 높은데, 그들의 견해를 무비판적으로 100% 수용하기 쉽다. 그들은 잘 정돈된 견해를 유창하게 제안하기 때문이다. 이때 PM은 독자적인 사고를 통해 이러한 함정을 피해가야 한다. 만약 제대로 파악하지 못할 경우 자신의 지식과 다르다는 이유로 휘둘리기 쉽다. 뿐만 아니라 PM은 누구도 묻지 않은 질문을 하고 진정한 호기심을 가져야 한다. 관련 분야를 완전히 이해하기 위해 필요한 자질이다. 한편, PM이 자기중심적 성향이 강하다면 프로그램 진행 과정에서 자신의 의지만을 강조하고 다른 이들의 호기심을 잘라버려 그들이 제기하는 솔루션을 수용하지 못한다.

한편 다르파의 PM은 4~5년의 임기를 갖는다. 이렇게 짧은 임기기간을 부여하는 것은 다음과 같은 이유가 있다. 우선 짧은 기간 업무를 수행하기에 PM은 지나치게 안정적이거나 반대로 도박적인 운영을 하지 않게 된다. 프로젝트 성공 여부와 상관없이 기간이 지나면 자리에서 물러나야 하기 때문이다. 그들의 목표가 프로그램을 제대로 구현하는 것임을 항상 명심하는 것이 바람직하다. 명시적으로 PM 자리에는 다른 선택지를 가진 사람들이 장려된다. 해당 프로젝트에만 집요하고 제한적 능력을 가진 사람은 성공여부에 집착하게 될 수 있다. 또한 명확한 임기는 불확실한 임기에 대한 초조함과 긴장을 없애준다. 더욱이 정기적으로 PM을 바꾸는 것은 아이디어가 회전될 수 있다는 것을 의미한다.

많은 이들이 다르파의 PM이 되고자 한다. 경력과 수입 측면에서만 본다면 PM은 상당히 힘든 일이다. 그러나 학계의 보수적인 성격으로 인해 좌절한 사람들에게는 하나의 출구가 될 수 있으며, 보수적인 프로젝트와 달리 관리 및 감독 없이 고액의 자금을 통제할 수 있는 권한은 무척 매력적이다. 이때 특히 애국심은 중요한 요소로 작용하기도 한다. 더욱이 PM이 되면 소규모 엘리트 동료 그룹에서 존경을 받을 수 있다. 마지막으로 자신이 세상에 제시하고픈 기술적 비전을 실현할 수 있기에 이것이 커다란 동기부여가 되기도 한다.

연구자금 제공 제도

대체로 다르파가 연구자금을 제공하는 목적은 상업화의 가능성이 있는 임무를 지원하는 기술 개발을 실시하는 것이다. 군용 기술을 상업화하는 협정을 체결함으로써 대개의 경우, 군에 코스트 삭감이나 개발 촉진 등의 편익이 가져오고 있다.

• 조달 계약(Procurement contract) : 다르파는 제안서 모집이나 BAA에 따른 제안을 받아 새로운 기술을 획득하기 위해 민간기업과 계약을 맺는다. 조달 계약은 현재 진행중인 연구의 경우는 비용 환급 베이스, 완성 기술을 입수하는 경우는 정액 베이스로 체결할 수 있다.
• 연구 조성(Grant) : 다르파는 BAA에 따른 제안을 받아 기한부 연구 프로젝트에 일정액을 조성한다. 이 조성은 일반적으로 학술 기관에 대해 행해진다. 예외로서 상업화 초기 단계의 기술에 대해서 행해지는 중소기업 기술 혁신 연구(SBIR; Small Business Innovative Research)의 조성과 상업화 가능한 기술의 학술 연구기관에서 중소기업으로 이전 등에 대해 행해지는 중소기업 기술 이전(STTR; Small Business Technology Transfer)의 조성이 있다.
• 그 밖의 거래(Other transactions) : 미국 의회는 1993년에 이 특별한 구분을 증설해 연구나 상품화를 위한 시작품의 작성에 대해 다르파가 보다 유연하게 코스트 분담의 협정을 맺을 수 있도록 했다. 시작품의 개발을 목표로 하는 경우의 협정은 「845」이다. 이 구분이 증설됨에 따라 지금까지 다르파와의 제휴에 소극적이었던 기업 또는 기관과의 제휴나 연구개발 계약이 촉진되었다.
• 상금(Prizes) : 2003년에 의회는 기술아카데미(National Academy of Engineering) 보고서의 제언에 따라 군사 사용의 가능성이 있는 연구, 기술개발 및 시작품 개발에 있어서의 뛰어난 공적에 대해, 다르파가 최대 1,000만 달러의 상금을 수여할 수 있도록 인정했다. 이 상은 2004년에 민간에 의한 유인 비행으로는 처음으로 우주 공간에 도달한 스페이스십원(SpaceShipOne)을 개발한 스케일드 콤포짓(Scaled Composites)사에게 수여되었다.

주요 성과

다르파의 여러 성과들은 현대과학 기술 발전에 큰 영향을 미쳤으며, 오늘날에도 다양한 분야에서 중요한 역할을 하고 있다. 다르파의 혁신적 연구와 개발은 미국의 국가 안보와 기술적 우위를 유지하는 데에도 기여하고 있다.

인터넷

인터넷의 기초가 된 알파넷(ARPANET)은 1969년 다르파에 의해 개발되었다. 알파넷은 패킷 교환 네트워크의 개념을 처음으로 실현한 네트워크로, 오늘날 인터넷의 기반이 되었다. 알파넷의 핵심 아이디어는 데이터를 작은 패킷으로 나누어 전송하는 패킷 교환 방식이다. 이러한 방식은 데이터 전송의 효율성을 크게 향상시켰고, 네트워크의 안정성을 높였다. 1969년 10월 29일, UCLA와 스탠포드 연구소 사이에 최초의 알파넷 연결이 이루어졌다. 이 연결을 통해 두 컴퓨터 간의 데이터 전송이 가능해졌다. 알파넷은 이후 여러 연구 기관과 대학으로 확장되었으며, TCP/IP 프로토콜의 개발로 더욱 발전했다. TCP/IP는 오늘날 인터넷의 기본 프로토콜로 사용되고 있다.

GPS

GPS는 전 세계 어디에서나 정확한 위치 정보를 제공하는 시스템으로, 1970년대에 다르파의 연구와 개발을 통해 기초가 마련되었다. 냉전 시기, 미군은 적의 미사일을 정확하게 탐지하고 추적하기 위해 정확한 위치 정보 시스템이 필요했다. 다르파는 이를 해결하기 위해 위성 기반의 위치 시스템을 개발하기 시작했다. GPS는 여러 인공위성에서 발신되는 신호를 이용하여 수신기의 위치를 삼각 측량 방식으로 계산한다. 최소 4개의 위성 신호를 수신하여 정확한 3차원 위치(위도, 경도, 고도)를 결정할 수 있다. 1990년대 이후 GPS는 군사적 용도뿐만 아니라 민간 분야에서도 널리 사용되기 시작했다. 오늘날 GPS는 내비게이션, 스마트폰 위치서비스, 항공기와 선박의 항법 시스템 등 다양한 분야에서 필수적인 기술이 되었다.

자율주행 자동차

다르파는 자율주행 기술의 발전을 위해 2004년과 2005년에 다르파 그랜드 챌린지(DARPA Grand Challenge)를 개최했다. 이 대회는 자율주행 차량의 연구와 개발을 촉진시키는 중요한 계기가 되었다. 다르파 그랜드 챌린지는 자율주행 차량이 정해진 경로를 인간의 개입 없이 주행할 수 있는 기술을 개발하도록 장려했다. 이 대회는 연구 기관, 대학, 민간 기업들이 자율주행 기술을 실제 환경에서 테스트할 수 있는 기회를 제공했다.

2004년 첫 대회에서는 참가 차량 중 어느 것도 완주하지 못했지만, 자율주행 기술의 한계를 이해하고 개선할 수 있는 중요한 교훈을 제공했다. 2005년 두 번째 대회에서는 여러 팀이 성공적으로 코스를 완주하였고, 이는 자율주행 기술의 큰 진보를 보여주었다. 특히, 스탠포드 대학의 스탠리(Stanley) 팀이 우승하면서 자율주행 기술의 가능성을 입증했다. 다르파 그랜드 챌린지는 자율주행 기술 연구의 촉매제가 되었으며, 오늘날 구글, 테슬라 등 여러 기업이 자율주행 자동차를 상용화하는 데 큰 영향을 미쳤다.

로봇공학

다르파 로봇 챌린지(DARPA Robotics Challenge)는 재난 대응 로봇의 개발을 촉진하기 위해 2012년에 시작되었다. 이 대회는 로봇이 인간이 접근하기 어려운 위험한 환경에서 작업할 수 있는 능력을 갖추도록 하는 것을 목표로 했다. 2011년 일본 후쿠시마 원전 사고 이후, 다르파는 재난 상황에서 인간을 대신해 작업할 수 있는 로봇의 필요성을 인식하고, 이를 위한 기술 개발을 추진했다. 참가팀은 다양한 임무를 수행할 수 있는 로봇을 설계하고 개발해야 했다. 임무에는 차량 운전, 장애물 제거, 밸브 조작, 드릴 사용, 계단 오르기 등이 포함되었다. 다르파 로봇 챌린지는 여러 혁신적인 로봇 기술의 개발을 촉진했으며, 로봇의 이동성, 조작 능력, 자율성 등을 크게 향상시켰다. 이는 재난 대응뿐만 아니라 다양한 산업 분야에서도 활용될 수 있는 기술 발전을 이끌었다.

스텔스 기술

다르파는 레이더에 탐지되지 않는 스텔스 기술의 개발을 통해 군사 항공기의 생존성을 크게 향상시켰다. 냉전 기간 동안, 미국은 소련의 레이더망을 뚫을 수 있는 기술이 필요했다. 다르파는 레이더 반사면적(RCS, Radar Cross Section)을 줄이는 연구를 시작했다. 스텔스 기술은 항공기의 형상을 레이더 반사를 최소화하도록 설계하고, 흡수재를 사용하여 레이더 신호를 흡수한다. 이는 적의 레이더 시스템이 항공기를 탐지하기 어렵게 만든다. F-117 나이트호크(Nighthawk)와 B-2 스피릿(Spirit) 스텔스 폭격기는 다르파의 연구 결과물 중 일부로, 스텔스 기술의 성공을 입증했다. 이 항공기들은 레이더 탐지를 회피하여 임무 수행의 성공률을 높였다.

한국형 다르파

과학기술과 연구, 첨단기술 분야에서 미국의 다르파만큼 언급되는 기관은 없다. 실리콘밸리도 다르파가 아니었다면 지금의 모습이 아니었을 것이다. 세상을 바꾼 압도적 기반기술들이 DARPA의 연구에서 시작됐다. 인터넷(알파넷), 마우스, 전자레인지, GPS, 탄소섬유, 수술로봇, 드론, 음성인식 기술(애플 시리), 자율주행차 등 셀 수 없이 많다. 인터넷의 기원인 알파넷(ARPA Net)은 다르파의 설립 당시 명칭인 아르파의 이름을 딴 것이다.

그렇기 때문에 세계의 거의 모든 연구소들이 다르파를 모방하고 따라잡기 위해 지금 이 순간에도 애쓰고 있다. 심지어 미국 내 다른 부처들 조차 다르파를 따라서 ARPA-E(에너지부), I-ARPA(정보부), HSARPA(국토안보부) 등을 설립하였다. 대한민국도 산업부의 R&D전략기획단, 국방부 국방과학연구소(ADD)의 국방첨단기술연구원 등이 ‘한국형 다르파 구축’이라는 목표로 다르파의 조직 또는 다르파의 PM(Program Manager) 시스템을 벤치마킹 해왔다. 과학기술정보통신부도 2018년 3월 연간 1000억원씩을 투입해 이 시스템을 도입하겠다고 했다.

이에 한국에서도 다르파처럼 선도형 연구를 통해 혁신적 성과를 창출하기 위한 '혁신도전 프로젝트'가 추진됐다. 한국과학기술기획평가원은 2020년 6월 23 <혁신도전 프로젝트(K-DARPA) 사업>의 기획 수행과 전체 프로젝트 총괄 관리를 담당할 '혁신도전 프로젝트 추진단(KARPA, 단장 정민형)' 현판식을 가지고, 본격적인 업무를 시작했다. 혁신도전 프로젝트는 부처간 칸막이를 넘어 국가 차원의 초고난도 연구개발을 통해 국가적 문제를 해결하고 미래 혁신선도산업을 창출하기 위해 추진되는 사업이다. 기획 사업을 통해 문제해결형 연구테마에 대한 임무목표 설정, 세부 포트폴리오 구성, 연구조직 구성 및 성과창출 방안 등을 기획하고, 기획 사업 후속으로 추진되는 R&D 사업은 부처 간 협업을 통해 수행한다.

한계도전 연구개발(R&D) 1호 프로젝트는 물에 잠긴 상태에서도 엔진처럼 큰 힘을 낼 수 있는 기술을 개발하는 사업으로 결정됐다. 최근 집중호우나 태풍으로 인한 수재가 잇따르면서 침수 피해를 막기 위한 재난대응 시스템의 마련이 시급한 상황이다. 이 기술이 개발되면 침수된 건물 지하나 지하도에 크레인이나 굴착기 같은 장치를 바로 투입할 수 있어 인명 피해를 줄이는 데 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 2호 프로젝트와 3호 프로젝트는 각각 ‘식물에서 배우는 그리너지’와 ‘기억의 미스터리를 푸는 열쇠’가 선정됐다. 2호 프로젝트는 한국화학연구원의 최원춘 책임연구원이 책임PM을 맡았다. 최 책임PM은 화석에너지에서 배출되는 배기가스로 수소를 이송할 수 있는 시스템을 만들 계획이다. 3호 프로젝트는 삼성전자 전략혁신센터 디지털헬스 신사업팀장을 지낸 박은성 책임PM이 맡았다. 박 책임PM은 의료기기 기술사업화 플랫폼을 제공하는 디씨메디컬 대표를 맡고 있기도 하다. 박 책임PM이 이끌 프로젝트는 뇌 기억 분야의 국내 연구 수준을 세계 최고 수준으로 끌어올리는 게 목표다.

참고자료

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• 〈방위고등연구계획국〉, 《시사상식사전》
• 〈스페이스십원〉, 《위키백과》
• 〈The Heilmeier Catechism〉, 《DARPA》
• 나노전략, 〈미국, DARPA의 R&D 현황 米国国防高等研究事業局(DARPA)の研究開発への取組〉, 《한국재료연구원, 국가나노기술정책센터》, 2008-03-12
• 유은영 기자, 〈미국 유명 공학자 레지나 듀건, 구글 뿌리치고 페이스북 간 이유〉, 《월요신문》, 2016-04-15
• 이장혁 IT칼럼니스트, 〈전설의 GUI 머신…제록스 알토 복원된다〉, 《테크홀릭》, 2016-06-24
• 김지현 기자, 〈인터넷 발명의 선구자, 로버트 윌리엄 테일러 별세〉, 《세계일보》, 2017-04-17
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• 이동욱, 〈한국의 DARPA를 꿈꾼다 K-DARPA 추진단 발족〉, 《한국과학기술기획평가원》, 2020-06-24
• 사무국, 〈과학난제 해결을 위한 DARPA의 연구개발 리더십과 PM 특성〉, 《국가과학난제도전협력지원단》, 2020-12-22
• 성재경 기자, 〈현대차, UAM사업부에 ‘벤 다이어친’ CTO 영입〉, 《월간수소경제》, 2021-02-24
• 김동훈 기자, 〈IT혁명의 영웅들: 인터넷 문법의 창안자, 빈트 서프〉, 《요즘아이티》, 2021-05-26
• 사무국, 〈혁신의 융합 가속화를 추진한다, 미국 국립과학재단 TIP 이사회(directorate) 설립〉, 《국가과학난제도전협력지원단》, 2022-04-20
• 이종현 기자, 〈(단독) ‘한국형 DARPA’ 연구 1호 프로젝트는 ‘물 속에서 작동하는 엔진’〉, 《조선비즈》, 2023-08-23

같이 보기

• 아르파넷
• 인터넷
• W3C
• 다르파 로봇 챌린지
• 다르파 그랜드 챌린지

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