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창의력은 □다 ③ 수리적 능력이다

아인슈타인, 에디슨, 스티븐 호킹, 빌 게이츠, 뉴턴의 공통점은 수리적 능력을 바탕으로 창의력을 발휘했다는 점이다. 국가수리과학연구소 초대 소장을 역임한 이화여대 조용승(수학과) 교수와 국내외 창의력 대회에서 수상을 휩쓸고 있는 문미혜(수원시 조원고 3)양은 “창의력은 생활 속 수학적 원리를 깨닫는 데서 시작한다”며 창의력과 수리 능력의 관계를 설명했다.

김소엽 기자

수원 조원고 3학년 문미혜양은 “생활 속 모든 현상이 수리적으로 설명이 되며 그 속에서 새로운 점을 찾는 것이 바로 창의력”이라고 말했다. [김경록 기자]

수원 조원고 3 문미혜=문양은 ‘거꾸로 되돌아 움직이는 물체’를 발명해 주목을 받았다. 주변에서 흔히 볼 수 있는 집게를 활용해 무동력으로 물체를 만들어 관심을 끈 것이다. 이 아이디어 덕에 지난해 대한민국 학생창의력 챔피언대회에서 세계지식재산권기구 총장상을 거머쥐었다. 이 행사는 5~7명이 한 팀을 이뤄 수리적·과학적 지식을 응용해 과제를 해결하는 대회다.

문양은 “물체가 거꾸로 되돌아오려면 탄성이 필요하다”고 생각했다. “탄성을 만들기 위해선 고무나 스프링이 필요한데, 이때 탄성의 힘이 어디까지 작용할 수 있는지를, 이동 거리와 돌아오는 힘의 상관관계를 수학적으로 계산해야 했다”고 회상했다. “계산 결과 무동력으로 물체를 만드는 것이 주어진 과제였기 때문에 돌아오는 거리와 힘을 계산해 풍선이나 고무줄보다 탄성이 더 센 집게를 활용했다”고 덧붙였다.

초등학교 5학년 땐 햇볕의 양을 조절하는 항아리 뚜껑을 만들어 특허출원하기도 했다. 엄마가 항아리에 넣어둔 된장과 고추장이 시간이 지날수록 수분이 빠져 양이 줄어드는 모습을 보고 이를 보완한 장치다. 문양은 “햇빛의 양을 조절할 수 있는 항아리 뚜껑을 만들면 수분이 증발하는 것을 줄일 수 있을 거라고 생각했다”며 당시 기억을 떠올렸다. 이를 위해 “태양열·노출시간·빈도 등을 계산해 뚜껑의 기능을 만들게 됐다”고 설명했다.

문양은 “수학·과학·창의력이 서로 유기적인 관계를 맺는 사고력을 갖는다면 문제를 해결하기 위해 어떻게 생각해야 하는지, 상상을 어떻게 구체화시켜야 하는지를 알게 된다”고 설명했다.

이 같은 능력을 기르는 한 방법으로 문양은 “발명품 속에 숨어 있는 수학의 원리를 이해하는 법부터 시작해 볼 것”을 권했다. 이와 함께 “수학을 공부하는 데 있어 학년 구분이라는 틀에 생각의 범위를 가두지 말 것”을 주문했다. “중·고교 수학의 원리와 개념을 다지는 공부를 하면 생활 속에 숨어 있는 수학적 법칙과 현상을 찾을 수 있을 것”이라고 조언했다.

수학서 찾은 광양자 가설, TV 발명에 영향

이화여대 조용승(수학과) 교수
=수학에 대해 “단순한 숫자의 계산이 아니라 만물의 법칙과 본질을 이해하는 도구”라고 설명했다. 출퇴근 시간을 단축하려면 지하철 운행 배치 시간을 어떻게 짜야 하는지, 공부의 효율성을 높이려면 공부 시간을 어떻게 계획하는 것이 좋은지 등 일상의 곳곳에 수학의 원리가 숨어 있다는 설명이다.

그 사례로 그는 수학 학자들이 경제나 과학 분야에 남긴 발자취들을 제시했다. 미국 수학 박사인 존 내시는 응용 수학의 한 분야인 게임이론으로 경제 분야의 문제를 진단해 노벨 경제학상을 수상했다. 뉴턴은 수학과 물리학·천문학을 넘나들며 수학에서는 미·적분법을 만들고, 물리학에선 역학체계를 확립했다. 여기서 활용한 수학적 방법은 훗날 자연과학의 모범이 됐으며 역학적 자연관으로 철학 분야에서도 영향을 끼쳤다.

물리학자인 아인슈타인은 물리적 개념과 법칙을 수학에서 발견하기도 했다. 예를 들어 음주측정기에는 아인슈타인에게 노벨상을 안겨준 광양자 가설의 원리가 담겨 있다. 음주측정기 안에 있는 가스가 알코올과 만나면 푸른 가스로 변한다. 이 가스에 든 빛의 알갱이는 에너지가 높아 금속에 쬐면 금속 안의 전자가 튀어나오게 된다. 이 전기 신호를 측정하면 혈중 알코올 농도를 측정할 수 있는 것이다.

광양자 가설은 수많은 발명품의 탄생으로 이어졌다. 텔레비전·태양전지·도난경보기·자동문처럼 빛이 전기로 전환되는 광전 효과에 영향을 줬다. 조 교수는 “생활 모든 것에 호기심을 갖고 그 해답을 풀어가는 과정 자체가 바로 수리적 탐구”라고 말했다. “해결 방안을 유추하다 보면 새로운 능력을 발견하게 되는데 그것이 바로 창의력”이라고 했다.
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‘북한의 급변사태와 안정화 전략’을 주제로 북한학 박사를 받았다. 국방연구원 안보전략연구센터ㆍ군사기획연구센터와 고려대학교 아세아문제연구소 북한연구센터에서 군사ㆍ안보ㆍ북한을 연구했다. 2016년부터는 중앙일보에서 군사ㆍ안보 분야 취재를 한다.