지난 글에서는 복잡한 기술을 어떻게 바라볼 것인가에 대해 살펴봤다. 사이먼은 복잡한 인공물을 단순한 부품의 합으로 보지 않고, 그 안에 담긴 설계 의도를 하나의 체계, 곧 ‘아키텍처’라는 관점을 가지고 이해해야 한다고 보았다.
사이먼의 이론적 틀은 1990년대에 이르러 실제 산업 분석에 적용되며 더욱 구체화되었다. 특히 ‘제품 아키텍처(product architecture)’의 변화가 어떻게 기존 강자들의 몰락을 가져오는지가 핵심 연구 주제로 떠올랐다. 바로 이 지점을 실증적으로 탐구한 대표적인 연구자가 헨더슨(Rebecca M. Henderson)이다.
헨더슨은 반도체 산업의 핵심 공정인 노광기(photolithography) 분야를 분석하면서, 기술 세대의 교체가 단순한 성능 향상의 문제가 아니라 기존 기업의 조직 능력과 설계 방식 변화와 맞닿아 있다는 점을 강조했다. 이번 글에서는 헨더슨의 이론을 바탕으로, 왜 기존의 강자들이 새로운 기술에 막대한 투자를 하고도 도태되었는지, 그리고 어떤 구조적 변화가 산업의 지형을 바꾸었는지를 살펴보고자 한다.
참조: 레베카 헨더슨(Rebecca M. Henderson) MIT에서 기계공학 학사(1978–1981)를 마치고, 하버드대에서 Business Economics 박사(1983–1988)를 취득했다. 이후 MIT 슬론 경영대학원에서 교수로 활동했으며, 2011년부터는 하버드 경영대학원(HBS) 교수로 재직 중이다. 기술혁신과 기업 전략, 지속가능성 분야의 세계적 연구자로, ‘아키텍처 혁신’ 개념을 정립한 인물이다.
I 헨더슨이 주목한 노광기 산업의 독특한 패턴
헨더슨이 주목한 것은 노광기* 산업에서 나타난 독특한 패턴이었다.
* 노광기 : 반도체나 TFT LCD 등 회로 공정이 필요한 제조라인에서 사용하는 장비로, 미리 설계된 회로가 담긴 포토마스크에 빛을 쪼여 반도체 웨이퍼나 TFT LCD 유리기판에 회로를 그려주는 장비
1960년대부터 1980년대까지 약 20년간, 이 산업은 5번의 기술 세대 교체를 겪었는데, 놀랍게도 각 세대마다 시장을 지배하는 기업이 완전히 바뀌었다. <도표1>은 각 세대별 노광기 시장의 점유율을 보여준다. 접촉식(Contact) 세대에서는 Cobilt(44%)와 Kaspar(17%)가 시장을 주도했지만, 근접식(Proximity) 세대로 전환되자 Canon이 67%라는 압도적 점유율로 시장을 장악했다. 스캐너(Scanner) 세대에서는 Perkin-Elmer가 78%로 독점에 가까운 지배력을 행사했으나, 이후 스테퍼1(Step-and-Repeat 1, S&R1) 세대에서는 GCA가 69%로 새로운 강자로 부상했다. 마지막으로 스테퍼2(Step-and-Repeat 2, S&R2) 세대에서는 Nikon이 55%의 점유율로 시장을 주도하게 되었다.
* S&R(Step-and-Repeat)은 웨이퍼 위를 일정 구간씩 반복(step) 이동시키면서 동일한 패턴을 반복적으로 노광하는 방식
더욱 주목할 만한 것은 이전 세대의 지배 기업들이 다음 세대로 전환될 때마다 시장에서 밀려났다는 점이다. 그렇다고 이들이 결코 안일했던 것은 아니다. 새로운 기술 개발에 막대한 자금을 투자했고, 우수한 엔지니어를 보유했으며, 시장에 대한 깊은 이해를 갖추고 있었다. 그럼에도 신규 진입자에게 번번이 자리를 내주었다.
이러한 역설적 현상은 기존의 경영 이론으로는 설명하기 어려웠다. 자본, 기술, 시장 지배력 등 모든 면에서 유리한 위치에 있던 기업들이 왜 반복적으로 실패했을까? 헨더슨은 노광기의 기술적 변화를 면밀히 분석한 결과, 각 세대의 전환이 단순한 부품의 성능 향상이 아니라 부품들 간의 연결 구조, 즉 제품 아키텍처 자체가 바뀌는 변화였음을 발견했다.
I 복잡한 기술 시스템의 지식 체제
헨더슨은 박사학위 논문에서 ‘복잡한 기술 시스템의 지식 체제’를 <도표2>과 같은 개념도로 설명했다. 그는 복잡한 제품 설계를 부품(Components), 시스템(System), 사용자 성능(Performance in Use) 세 가지 영역으로 나눴다.
가장 왼쪽은 개별 부품의 기술적 특성을 나타내는 부품 파라미터(X)이다. 각 부품은 고유의 기술과 물리적 속성을 가지며, 이는 자동차로 치면 엔진, 변속기, 차체 등의 기술 요소에 해당한다. 기업은 이 부품 단위의 특성을 파악하고 각 파라미터(X₁, X₂, …, Xₙ)를 어떻게 설계하고 최적화할지를 이해해야 한다.
그다음 단계는 이러한 부품들이 결합되어 전체 시스템이 어떤 성능 특성을 갖게 되는지를 이해하는 것이다. 이는 시스템 파라미터(Y)로, 수식으로는 Y = f(X)로 표현된다. 즉, 각각의 부품 특성들이 상호작용 해 전체 시스템 수준의 기능이나 성능을 만든다. 세 번째 단계는 시스템 수준에서 도출된 특성들이 실제로 사용자의 필요(Z)를 얼마나 충족시키는가를 파악하는 것이다.
I 부품 연결 구조(Y=f(X))와 노광기 산업이 연구 대상으로 적합한 이유
헨더슨은 기술 혁신 과정에 있어서, 각 부품의 파라미터(X₁, X₂, …, Xₙ) 자체 보다 각 부품이 어떻게 연결되는지, 즉Y = f(X)의 구조에 주목했다. 이 개념을 쉽게 이해하기 위해 먼저 자동차를 예로 들어보자. 자동차의 엔진, 구동축, 바퀴는 각각의 부품(X), 이들이 어떻게 연결되어 동력을 전달하는가 하는 방식은 Y=f(X)에 해당된다. <도표3(a)>는 엔진의 동력이 뒷바퀴로 전달되는 후륜구동, <도표3(b)>는 앞바퀴로 바로 전달되는 전륜구동 방식을 보여준다. 같은 부품을 사용하더라도 연결 구조가 다르면 시스템의 특성이 달라진다.
헨더슨이 수많은 산업 중에서 노광기를 연구 대상으로 선택한 데는 특별한 이유가 있었다. 첫째, 노광기 산업은 고도로 기술 집약적임에도 불구하고 각 세대마다 시장 지배 기업이 완전히 교체되는 독특한 패턴을 보였다. 둘째, 더욱 흥미로운 점은 세대 간 전환에도 불구하고 핵심 기술 요소들—광원, 렌즈, 마스크, 정렬 시스템 등—의 본질은 크게 변하지 않았다는 것이다. 즉, 코어 기술은 유지되면서도 이들의 배치와 상호작용 방식, 곧 아키텍처만 달라졌다. 셋째, 비교적 젊은 산업이어서 기업들의 기술 개발 과정과 조직 변화에 대한 자료가 잘 보존되어 실증 분석이 가능했다. 마지막으로, 노광기 제조업체들은 대체로 체계적인 조직 관리와 문서화된 경영 구조를 갖추고 있어, 기존의 조직 체계가 어떻게 새로운 아키텍처 수용을 방해하는지를 분석하기에도 적합했다.
I 노광기 아키텍처 변화가 만든 산업 전환
이제 Y=f(X)의 변화, 즉 부품 간 연결 방식의 변화가 노광기 산업에 어떤 영향을 주었는지 살펴보자.
<도표4>는 노광기의 두 가지 다른 구조를 보여준다. 접촉식(Contact) 노광기는 최초로 상용화된 방식으로, 마스크와 웨이퍼를 직접 접촉시켜 마스크의 패턴을 전사했다. 단순하고 빠르지만, 직접 접촉으로 인한 마스크 손상과 웨이퍼 오염이 문제였다. 이를 개선하기 위해 1973년 근접식(Proximity) 노광기 방식이 개발되었다.
근접식은 마스크와 웨이퍼 사이에 미세한 간격을 두는 방식이다. 겉보기엔 단순한 변화 같지만, 실제로는 전체 시스템의 작동 원리를 근본적으로 바꾸었다. 간격이 생기면서 마스크를 통과한 빛이 퍼져 선명도가 떨어지자 이를 보완하기 위해 모든 부품들이 새로운 방식으로 상호작용해야 했다. 정렬 시스템은 간격에 따른 광학적 왜곡을 보정해야 했고, 기계 시스템은 미세한 간격을 일정하게 유지하는 정밀 제어가 필요했으며, 제어 시스템은 이 모든 요소를 실시간으로 조율해야 했다.
그러나 접촉식 노광기를 주도했던 기존 기업들(Cobilt, Kaspar)은 근접식의 등장을 심각한 위협으로 받아들이지 않았다. 그들의 관점에서 근접식은 단지 자신들의 기술을 ‘복사’하여 약간 변형한 것에 불과했다. 실제로 핵심 부품들—광원, 마스크, 렌즈, 정렬 시스템—은 모두 동일했기 때문이다. 하지만, 근접식에서는 간격을 어떻게 정밀하게 제어할 것인가와 같이 각 부품의 상호작용 방식, 즉 Y=f(X)가 근본적으로 달랐고, 바로 이 지점이 새로운 기업들의 경쟁력이 되었다.
I 혁신의 네 가지 유형과 아키텍처 혁신의 의의
헨더슨은 그의 지도 교수 킴 클락(Kim Clark)과 함께, 1990년 저널에 「Architectural Innovation」이라는 논문을 발표하며, 노광기 산업의 혁신을 설명할 프레임워크를 제시했다. <도표5>에서 보듯 혁신은 두 가지 축으로 구분된다. 첫 번째 축은 핵심 설계 개념(Core Concepts)의 변화 여부로, 제품의 구성요소 수준에서 기존 기술을 유지하는지 아니면 다른 기술로 대체되는지를 나타낸다. 두 번째 축은 구성요소 간의 연결 관계, 즉 아키텍처의 변화 여부를 의미한다
이 두 축을 교차시키면 네 가지 혁신 유형이 도출된다. 점진적 혁신(Incremental Innovation)은 핵심 개념과 아키텍처 모두 유지되는 경우로, 기존 제품의 성능을 개선하는 수준이다. 급진적 혁신(Radical Innovation)은 핵심 개념과 아키텍처 모두 변화하는 파괴적 변화를 의미한다. 자동차 산업에서는 내연기관이 있는 자동차가 갑자기 배터리와 모터로 움직이는 자동차로 변화하는 것이 대표적인 예이다. 모듈러 혁신(Modular Innovation)은 기존의 부품 연결 관계가 크게 변화하지 않으면서 핵심 구성요소가 변화하는 것을 의미한다. PC에서 CPU 업그레이드나 자동차에서 에어백이 장착되는 것이 대표적인 사례이다.
헨더슨이 특별히 주목한 것은 바로 아키텍처 혁신(Architectural Innovation)이다. 이는 구성요소의 핵심 기술은 유지하면서 이들 간의 연결 관계만을 변화시키는 혁신이다. 자동차 산업에서는 앞서 언급했던 1980년대 일어난 전륜구동(FF) 방식으로의 전환이 대표적인 예다. 엔진 자체는 크게 변하지 않았지만, 자동차 구동 시스템의 연결 구조가 근본적으로 바뀌었다. 이때 기존 후륜구동(FR) 중심의 유럽 기업들과 달리 신흥 기업(한국, 일본)들은 빠르게 전류 구동으로 차량의 구조(아키텍처)를 변화시켰다.
I 맺음말
헨더슨과 클락은 왜 기존 기업들이 아키텍처 혁신에 특히 취약한지를 두 가지 지식 체계로 설명한다. 하나는 제품의 구성요소 자체에 대한 컴포넌트 지식이고, 다른 하나는 구성요소를 연결하는 방법에 대한 아키텍처 지식이다.
컴포넌트 지식의 변화는 비교적 대응하기 쉽다. 각 부품을 담당하는 부서가 명확히 있어, 새로운 기술이 필요하면 해당 부서를 강화하거나 새로 만들면 된다. 반면, 아키텍처 지식의 변화는 훨씬 어렵다. 특정 제품 아키텍처가 자리 잡으면, 조직 구조와 개발 과정 그에 맞춰 굳어진다. 부서 간 역할 분담, 소통 방식, 정보 전달 흐름 등이 모두 기존 아키텍처에 최적화되어 있기 때문이다. 이런 익숙한 업무 방식은 평소에는 효율성을 높여주지만, 아키텍처가 바뀔 때는 오히려 혁신을 가로막는 장애물이 된다.
아키텍처 혁신이 일어나면 기존 부서 간의 역할 분담과 협업 방식이 맞지 않게 되고, 결국 제품 개발 조직 전체의 재편성이 불가피해진다. 그러나 기존 기업들은 이미 확립된 조직 구조와 프로세스에 갇혀, 새로운 아키텍처가 요구하는 변화를 인식하지 못하거나 인식하더라도 실행하기 어렵다. 이것이 바로 노광기 산업에서 기술의 핵심 요소는 그대로인데도 기존 강자들이 반복적으로 실패한 구조적 이유였다.
정리하자면, 노광기 산업의 사례는 기술의 핵심 요소가 그대로임에도 불구하고, 부품 간 연결 방식의 변화가 기업의 운명을 갈랐음을 잘 보여준다. 그렇다면 왜 기존 기업들은 이러한 아키텍처 혁신 앞에서 번번이 무너졌을까? 막대한 투자와 기술력을 갖추고도 새로운 구조를 받아들이지 못한 이유는 무엇일까? 다음 글에서는 바로 이 질문을 중심으로, 아키텍처 혁신이 기존 조직에서 왜 어려운지를 노광기 산업의 변화에 대해서 조금 더 자세히 다루기로 하겠다.
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