시점 – 사물이나 현상을 바라보는 눈 (8)   지난 호에서는 개별 관찰, 집단 관찰, 확률과 통계에 관한 주제의 두 번째 이야기로 ‘집단 관찰’에 관한 이야기를 소개하였다. 압력, 온도, 비중, 밀도의 개념에 관한 이야기를 시작으로 기체, 액체, 고체의 성질과 온도에 따른 수축·팽창 현상에 이르기까지 집단 관찰이라는 시각에서 자연현상을 생각해 보았다. 이번 호에서는 개별 관찰, 집단 관찰, 확률과 통계에 관한 주제의 세 번째 이야기로 ‘확률과 통계’에 관해서 생각해 보기로 한다. 통계는 장단점을 숙지하고 활용하면 매우 유용하지만, 가정과 약점을 이해하지 못하고 사용하게 되면 의도와는 다르게 엉뚱한 결론에 도달할 수 있다. 몇 가지 구체적 사례를 바탕으로 확률과 통계에 얽힌 이야기를 소개하고자 한다.   ■ 연재순서 제1회 호기심 제2회 암중모색 제3회 관찰의 시점과 관점 제4회 정적 이미지와 동적 이미지 제5회 변화와 흐름의 관찰 제6회 개별 관찰 제7회 집단 관찰 제8회 확률과 통계 제9회 작용, 반작용, 상호작용 제10회 무엇을 볼 것인가? 제11회 무엇을 믿을 것인가? 제12회 가설, 모델, 이론의 설득력의 시대성   ■ 유우식 웨이퍼마스터스의 사장 겸 CTO이다. 동국대학교 전자공학과, 일본교토대학 대학원과 미국 브라운대학교를 거쳐 미국 내 다수의 반도체 재료 및 생산 설비 분야 기업에서 반도체를 포함한 전자재료, 공정, 물성, 소재 분석, 이미지 해석 및 프로그램 개발과 관련한 연구를 진행하고 있다. 경북대학교 인문학술원 객원연구원, 국민대학교 산림과학연구소 상임연구위원, 문화유산회복재단 학술위원, 국제문화재전략센터 전문위원이다. 홈페이지 | www.wafermasters.com   그림 1. 확률은 때로는 호의적이고 때로는 적대적이다. 우연일까 필연일까?   확률 확률(probability)은 어떤 일이 일어날 가능성 또는 개연성으로, 일어날 가능성이 있는 비율이나 빈도로 표현한다.(그림 1) 확률은 수학적으로 계산된 확률과 실제로 일어난 일을 바탕으로 계산한 경험적 확률이 있다. 모든 경우의 수에 대해 그 일이 일어날 경우의 수를 수학적으로 계산한 것을 수학적 확률이라고 한다. 수학적 확률은 모든 경우의 수 중에서 어떤 일이 일어날 경우의 수를 비율로 나타낸다. 예를 들어 정육면체인 주사위는 6개의 동일한 크기와 각도를 가지고 있어 주사위를 던졌을 때 나타날 수 있는 눈의 모든 경우의 수는 6이다. 그중에 어떤 눈이 나올 확률은 1/6이다. 반대로 경험적 확률은 실제로 주사위 던지기를 무수히 반복했을 때 나타난 확률로 경험을 바탕으로 추측한 값이다. 수학적 확률은 물리학, 화학, 생물학 등의 과학 분야와 다양한 공학 분야를 비롯하여 스포츠, 도박, 복권 추첨과 같은 분야에서도 활용되고 있다. 다루는 대상이 무수히 많은 원자, 분자, 전자 등의 경우 통계 역학에서 이를 확률적으로 계산하고, 물질과 에너지의 상호 작용을 양자 역학에서는 확률로 계산한다. 확률은 비율로 표시하면 0에서 1 사이의 값을 갖는다. 확률 0은 그 일이 절대로 일어나지 않는다는 0%를 의미하고, 확률 1은 그 일이 100% 일어난다는 것을 의미한다.   수학적 확률   그림 2. 확률과 경우의 수   룰렛 돌림판과 정육면체 주사위를 사용하여 수학적 확률을 계산해 보자. 룰렛 돌림판은 6등분되어 있고 주사위도 6면이 있다.(그림 2) 따라서 룰렛의 화살이 어떤 영역에서 멈출 확률은 1/6이다. 주사위 또한 어느 눈이 나올 확률은 1/6이다. 물론 룰렛 돌림판의 축이 한 가운데 있어서 어느 특별한 곳이 멈추기 쉽게 되어 있지 않다는 것이 전제조건이다. 주사위 또한 마찬가지로 어느 특별한 눈이 나오기 쉽게 되어 있지 않다는 것이 전제된다. 확률 0은 정해진 경우의 수 가운데 어떤 일이 일어나지 않는다는 것을 의미하지만, 예상 외의 일이 일어날 가능성까지 없다고 할 수는 없다. 실제로 룰렛 돌림판의 점수는 가는 선으로 구획된 칸을 기준으로 계산되지만, 화살표가 칸 사이의 눈금에서 멈추는 일도 있다. 이런 일은 룰렛 돌림판의 점수 체계에서 계산된 수학적 확률은 0이지만, 실제 게임에선 종종 발생한다. 이것은 점수 체계가 각 칸의 점수로만 계산하고 화살표가 눈금 위에 멈추는 경우는 고려하지 않았기 때문이다. 눈금 선의 두께를 고려하여 화살이 선 위에 멈출 가능성까지 고려하여 확률을 계산할 수도 있다. 눈금의 두께는 다른 칸의 각도에 비해서 매우 작으므로 선위에 화살이 멈출 확률은 매우 작을 것이다. 비슷한 사례는 주사위의 한 면이 지면에 닿지 않고 기울어져 있는 경우를 들 수 있다. 윷놀이에서 경우의 수와 확률을 계산할 때도 윷가락이 완전하게 엎어지거나 젖혀지지 않아 판정이 애매한 일도 생긴다. 그런 애매한 조건까지 고려한 경우의 수를 정확하게 판단해서 확률을 계산하는 것은 쉽지 않다.   n 개의 주사위로 나올 수 있는 숫자 주사위 하나의 경우는 1부터 6까지 1/6의 확률로 나올 수 있으리라는 것은 쉽게 이해할 수 있다. 주사위 두 개를 던질 때의 경우의 수와 확률은 어떻게 될까? <그림 3>처럼 모든 숫자의 조합을 표로 정리해서 보면, 두 개의 주사위에서 나온 숫자의 합은 2부터 12까지의 숫자가 나올 수 있으며 숫자에 따라서 확률이 달라진다. 이것도 수학적 확률에 지나지 않는다. 실제로 두 개의 주사위를 던져 보면 왼쪽의 확률 분포가 되지는 않는다. 상당히 많은 실험을 해야 비슷한 분포가 될 것이다.   그림 3. 두 개의 주사위를 던져서 나오는 수의 합     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

시점 – 사물이나 현상을 바라보는 눈 (7)   지난 호에서는 ‘개별 관찰’, ‘집단 관찰’, ‘확률과 통계’에 관한 주제의 첫 번째 이야기로 ‘개별 관찰’의 의미에 관해서 소개하면서, 어떤 경우에 개별 관찰이 가능하며 효과적인지에 관해서 생각해 보았다. 그리고 이후 소개할 집단 관찰의 의미와 효과를 생각하는 발판으로 삼고자 개별 관찰의 어려움과 한계를 강조하였다. 이번 호에서는 집단 관찰에 관한 이야기를 다루고자 한다. 압력, 온도, 비중, 밀도에 관한 이야기를 시작으로 기체, 액체, 고체의 성질과 온도에 따른 수축·팽창 현상을 살펴본다.   ■ 연재순서 제1회 호기심 제2회 암중모색 제3회 관찰의 시점과 관점 제4회 정적 이미지와 동적 이미지 제5회 변화와 흐름의 관찰 제6회 개별 관찰 제7회 집단 관찰 제8회 확률과 통계 제9회 작용, 반작용, 상호작용 제10회 무엇을 볼 것인가? 제11회 무엇을 믿을 것인가? 제12회 가설, 모델, 이론의 설득력의 시대성   ■ 유우식 웨이퍼마스터스의 사장 겸 CTO이다. 동국대학교 전자공학과, 일본교토대학 대학원과 미국 브라운대학교를 거쳐 미국 내 다수의 반도체 재료 및 생산 설비 분야 기업에서 반도체를 포함한 전자재료, 공정, 물성, 소재 분석, 이미지 해석 및 프로그램 개발과 관련한 연구를 진행하고 있다. 경북대학교 인문학술원 객원연구원, 국민대학교 산림과학연구소 상임연구위원, 문화유산회복재단 학술위원, 국제문화재전략센터 전문위원이다. 홈페이지 | www.wafermasters.com   그림 1. 압력은 단위면적에 작용하는 힘을 관찰하는 것   집단 관찰공기를 구성하는 질소(N₂)나 산소(O₂) 분자, 물을 구성하는 물 분자(H₂O), 분자를 구성하는 원자, 원자를 구성하는 양성자, 중성자, 전자 등을 하나씩 구별해서 관찰할 수 있을까? 그런 것이 가능하다면 ‘개별 관찰’이라고 할 수 있을 것이다. 그러나 여러 가지 원소나 물질이 합쳐져 이루어진 집단(예를 들면 사람, 동물, 물건, 집, 책 등)에 인격을 부여해서 관찰한다면 그것은 엄밀하게는 ‘집단’의 특성을 관찰하는 것이므로 ‘집단 관찰’이라고 해야 할 것이다. 일반적으로는 ‘여러 개체가 모인 집단’의 특성을 관찰하는 것도 집단 관찰로 보아야 할 것이다. 지난 호에서도 소개했지만, 대기압 15℃에서 1㎣(1μL)에 들어 있는 공기 분자의 수가 2.69경(京, 1016) 개에 달한다. 심지어 눈에는 보이지도 않는다. 어떻게 개별 관찰을 할 수 있을까? 바람이 부는 것도 장소 간의 압력 차에 의해서 생기는 것이다. 그 바람 속에도 1㎣(1μL)에 2.69경 개의 공기 분자가 들어 있을 것이며 흐름을 따라서 이동한다. 우리는 하루에 약 1만 1000L의 공기를 호흡한다. 1만 1000L는 491mole(몰)에 해당하며 2.96× 1026개의 공기 분자를 호흡작용으로 우리 몸에 빨아들이고 있다. 우리 몸이 대용량 기체 펌프를 보유하고 있는 셈이다. 압력에 관해서 생각해 보자. 압력은 단위 면적 당 수직으로 가해지는 힘이다.(그림 1) 이상기체 법칙은 이상적인 기체를 가정해서 기체 분자의 운동과 온도, 부피, 압력, 분자량과의 관계를 나타낸다. <그림 1>의 왼쪽 아래를 보면 고온 고압의 수증기가 계속 나오는데, 시간이 조금 지나면 눈에 보이지 않게 되고 공기 속으로 사라져 버린다. 원자 또는 분자 하나하나의 특성과 행동을 파악하는 것은 기초과학의 분야에서는 매우 흥미로운 주제이지만 실용적이지는 못하다. 적어도 물을 끓여서 고압의 수증기를 만들어 증기기관의 동력으로 사용하여 산업혁명을 가능하게 했던 것은 집단 관찰 덕분이라고 할 수 있을 것이다.   파스칼의 법칙 - 주사기의 법칙 파스칼의 원리, 파스칼의 법칙 또는 유체압력 전달 원리는 유체역학에서 폐관 속의 비압축성 유체 집단의 어느 한 부분에 가해진 압력의 변화가 유체 집단의 다른 부분에 그대로 전달된다는 내용이다. 이 원리는 프랑스 수학자 블레즈 파스칼(Blaise Pascal)이 정립했다. 그는 과학자나 수학자로 알려졌지만 물리학자, 통계학자, 발명가, 심리학자, 철학자, 신학자, 작가로도 활동했으며, 철학과 신학에 더 많은 시간을 사용했다고 한다. 예전에는 자동차 정비소에 가면 압축공기를 사용해서 자동차를 들어올리는 기구를 많이 볼 수 있었으나, 요즈음에는 대부분 전기로 구동하는 리프트(lift)가 사용되어 이런 원리를 체감하기 어렵다.(그림 2) 자동차 핸들, 유압식 자동차 리프트, 포크레인 등 유압을 사용한 많은 설비에 이러한 원리가 사용되고 있다. 간단하게 이야기하면 넓은 면적에 압력을 가해서 좁은 면적으로 멀리 보내는 주사기의 원리와 같다. 간단한 주사기의 법칙에 여러 가지 가정을 하고 경계조건을 정하고 공식으로 만들어서 논리적으로 소개하니, 그럴 듯한 물리학의 중요한 법칙으로 탈바꿈한 셈이다.  사실 모든 것은 알고 나면 간단한 것인데 알아가는 과정이 쉽지만은 않은 것이 현실이다.   그림 2. 파스칼의 법칙 또는 유체압력 전달의 원리를 설명한 모식도     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

시점 – 사물이나 현상을 바라보는 눈 (6)   지난 호에서는 변화와 흐름의 본질부터 응용에 이르기까지 구체적인 사례를 소개하였다. ‘변화와 흐름의 관찰’ 방법과 관찰된 결과를 어떻게 가시화 또는 시각화하는지 구체적인 사례를 함께 생각해 보았다. 동영상의 활용, 열전달 경로, 소리(음파), 유체의 시각화 사례를 살펴보았다. 이번 호에서는 ‘개별 관찰’, ‘집단 관찰’, ‘확률과 통계’에 관한 이야기를 시작하면서, 첫 번째로 ‘개별 관찰’에 관해서 소개하고자 한다. ‘개별 관찰’은 어떤 경우에 가능하며 효과적인지에 관해서 생각해 보고, 다음 호에 소개할 ‘집단 관찰’의 의미를 생각하는 발판으로 삼고자 한다.   ■ 연재순서 제1회 호기심 제2회 암중모색 제3회 관찰의 시점과 관점 제4회 정적 이미지와 동적 이미지 제5회 변화와 흐름의 관찰 제6회 개별 관찰 제7회 집단 관찰 제8회 확률과 통계 제9회 작용, 반작용, 상호작용 제10회 무엇을 볼 것인가? 제11회 무엇을 믿을 것인가? 제12회 가설, 모델, 이론의 설득력의 시대성   ■ 유우식 웨이퍼마스터스의 사장 겸 CTO이다. 동국대학교 전자공학과, 일본교토대학 대학원과 미국 브라운대학교를 거쳐 미국 내 다수의 반도체 재료 및 생산 설비 분야 기업에서 반도체를 포함한 전자재료, 공정, 물성, 소재 분석, 이미지 해석 및 프로그램 개발과 관련한 연구를 진행하고 있다. 경북대학교 인문학술원 객원연구원, 국민대학교 산림과학연구소 상임연구위원, 문화유산회복재단 학술위원, 국제문화재전략센터 전문위원이다. 홈페이지 | www.wafermasters.com   그림 1. 개별 관찰의 목적은 무엇이며 어디까지 가능할까?   개별 관찰 개별 관찰은 개인이나 사물의 따로 구별해서 관찰하고 기록하는 작업이다. 사회과학, 교육, 의료 등 맞춤형 서비스가 필요한 다양한 분야에서 활용된다. 공장에서도 제품 검사와 공정 관리에서 개별 관찰은 필수이다. 개별 관찰이 적용되는 분야와 사례를 몇 가지 들어보면 다음과 같다. 유아 교육 : 아동의 발달, 관심 및 학습 스타일 조사 건강 관리 : 환자가 겪고 있는 문제나 어려움의 확인 사회과학 : 그룹의 문화, 신념 및 관행의 이해 제품 검사 : 공장에서 생산된 제품의 품질 검사 공정 관리 : 생산 공정 각 단계에서의 기준 관리 개별 관찰은 자신의 감정에 기반하기보다는 객관적이고 설명적이어야 하며, 주관적인 가치 판단은 피해야 한다. 관찰 내용을 구체적으로 설명하고 정량화할 수 있어야 하며, 반복적인 관찰로 재현성을 확인해야 한다. 이처럼 개별 관찰은 목적부터가 개체 간의 차이를 인정하는 것부터 출발한다.(그림 1) 모든 개체는 물질(substance)로 이루어져 있다. 모든 물질은 그것을 구성하는 원소(element) 또는 원자(atom)의 집합체이다. 물질을 이루는 기본적인 성분을 나타내는 원소는 추상적인 의미이고, 물질을 이루는 가장 작은 입자라는 구체적인 개념이면서 양을 셀 수 있는 것은 원자이다. 원소는 화학적 방법으로는 더 간단한 순물질로 분리할 수 없는, 모든 물질을 구성하는 기본적 요소라고 정의된다. 원자핵 내의 양성자 수로 원자 번호를 정하여 사용하고 있다. 원자핵 내의 양성자의 수와 원자 번호는 같다. 양자의 수는 같지만, 중성자의 수가 다른 동위 원소도 원자 번호는 같다. 중성 원자는 양성자의 개수와 전자의 개수가 같다. 현재까지는 원자 번호 1번인 가장 가볍고 작은 기체인 수소(H, Hydrogen)부터 준금속(semi-metal) 고체인 오가네손(Og, Oganesson)까지 118종이 알려져 있다. 원자 번호와 이름은 정해놓았지만, 아직 발견되지 않은 원소도 두 종류가 있다. 미발견 원소는 119번 우누넨늄(Uue, Ununennium)과 120번 운비닐륨(Ubn, Unbinillium)이다.   아보가드로의 법칙 아보가드로의 법칙으로 유명한 아메데오 아보가드로(Amedeo Avogadro)는 이탈리아의 물리학자이자 화학자이다. 아보가드로 법칙은 ‘온도와 압력이 같다면 일정 부피 안에 들어 있는 입자 수는 기체의 종류와 무관하다’는 법칙이다. 실제로는 이상 기체에서만 성립한다. 아보가드로 수(Avogadro constant)는 입자 수를 물질량과 관계짓는 비례상수로 6.02214076×10²³mol−¹이다. 1기압, 0℃ 조건에서 22.4L의 이상 기체의 원자의 수에 해당한다.(그림 2) 고체와 액체의 경우에는 원자량에 해당하는 무게가 되면 해당 원자가 아보가드로 수만큼 있다는 의미가 되고, 밀도에 따라서 체적이 정해진다. 아보가드로 수는 1865년 오스트리아의 과학자 요한 요제프 로슈미트(Johann Josef Loschmidt)가 이상 기체 법칙을 이용해 1㎤ 내에 들어있는 입자 개수를 계산한 값을 사용해서 구한 것이다. 이런 역사적 배경 때문에 아보가드로 수를 독일어권에서는 ‘로슈미트 수(Loschmidt constant)’라고 부르기도 한다.  아보가드로 수 : 1 mole(22.4L)의 기체 입자 수, 6.02×1023 개 로슈미트 수 1㎤(1mL)의 기체 입자 수, 2.69×1019 개 1㎣(1μL)의 기체 입자 수, 2.69×1016 개 비록 눈에는 보이지도 않는 공기이지만 1㎣(1μL)에 2.69경(京, 1016)개, 1㎤(1mL)에 2690경 개, 1 mole(22.4L)에 6020해(垓, 1020)개의 입자가 움직이고 있다. 평소에는 써 본 적도 없는 수를 동원해야 겨우 표현할 수 있는 어마어마한 개수의 입자가 있는 셈이다. 이렇게 많은 입자를 하나씩 구별해서 ‘개별 관찰’이 가능할까? 가능하다고 하더라도 얼마나 쓸모가 있을까?   그림 2. 아보가드로의 가설과 아보가드로 수     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

시점 – 사물이나 현상을 바라보는 눈 (5)   지난 호에서는 ‘정적 이미지’와 ‘동적 이미지’에 관하여 정의하고 두 이미지의 차이를 살펴보았다. 이미지 센서의 입장에서 바라본 ‘관찰의 시점과 관점’에 관한 몇 가지 사례를 들어가며 구체적으로 생각해 보았다. 또한 정적 이미지에 시간 요소를 비롯한 새로운 차원의 요소를 추가하는 방법의 고안과 활용의 필요성을 강조하였다. 이번 호에서는 정적 이미지와 동적 이미지의 활용이라는 측면에서 ‘변화와 흐름의 관찰’ 방법과 관찰된 결과를 가시화 및 시각화하는 구체적인 사례를 함께 생각해 보기로 한다. 변화와 흐름의 본질부터 응용에 이르기까지 구체적인 사례를 소개한다.   ■ 연재순서 제1회 호기심 제2회 암중모색 제3회 관찰의 시점과 관점 제4회 정적 이미지와 동적 이미지 제5회 변화와 흐름의 관찰 제6회 개별 관찰 제7회 집단 관찰 제8회 확률과 통계 제9회 작용, 반작용, 상호작용 제10회 무엇을 볼 것인가? 제11회 무엇을 믿을 것인가? 제12회 가설, 모델, 이론의 설득력의 시대성   ■ 유우식 웨이퍼마스터스의 사장 겸 CTO이다. 동국대학교 전자공학과, 일본교토대학 대학원과 미국 브라운대학교를 거쳐 미국 내 다수의 반도체 재료 및 생산 설비 분야 기업에서 반도체를 포함한 전자재료, 공정, 물성, 소재 분석, 이미지 해석 및 프로그램 개발과 관련한 연구를 진행하고 있다. 경북대학교 인문학술원 객원연구원, 국민대학교 산림과학연구소 상임연구위원, 문화유산회복재단 학술위원, 국제문화재전략센터 전문위원이다. 홈페이지 | www.wafermasters.com    그림 1. 당구공 움직임 궤적의 가시화   변화와 흐름의 본질‘변화’는 사물의 성질, 모양, 상태 따위가 바뀌어 달라지는 것을 의미하고, ‘흐름’은 흐르는 것, 또는 한 줄기로 잇따라 진행되는 현상을 비유적으로 이르는 말로 일상적으로 사용된다. 두 가지 개념 모두 시간과 관계가 있다. 시간 역시 흐름의 하나이다. 다만 시간은 불가역적으로 과거로 돌아갈 수 없다. 시간이 실재하는 것인가 하는 것은 철학적인 이야기에 가깝다. 다만 시간의 특성을 이해하고 여러 가지 현상을 관찰하면 변화와 흐름을 발견하게 된다. 우리도 시간의 흐름과 더불어 나이를 먹고 늙어 간다. 모든 생명체에게 공통된 현상이다. 눈으로 확인하기도 어려운 현상이나 추상적인 주제에 관해서 설명하기보다는 눈으로 확인할 수 있는 것이 이해하기 쉽다.  당구는 경도가 높은 압축 플라스틱 재질로 만든 공을 사용하는 경기이다. 당구공은 충돌 시의 반발계수가 1에 가까운 완전 탄성체이다. 따라서 당구공끼리 충돌하는 것은 두 물체가 부딪친 후에도 운동 에너지의 합이 변하지 않는 ‘완전 탄성충돌’에 가깝다. 정면에서 충돌할 경우 운동량 보전 법칙이 성립하여 공이 서로의 속도를 교환한다. 물리법칙을 이해하고 공을 치는 방향과 힘을 조절해서 다른 공을 맞히는 게임이다. 공을 치게 되면 공이 움직이게 되니 시시각각으로 위치와 속도가 달라진다. 즉 시간에 따른 위치 변화와 흐름이 발생한다.  <그림 1>은 당구대의 위쪽에 고정된 카메라로 노란 당구공을 쳐서 초록색 당구공을 오른쪽 위 귀퉁이에 넣는 장면을 촬영한 동영상에서 적당한 시간 간격으로 프레임을 발췌하여 합성한 이미지를 소개하였다. 하나의 이미지에서는 같은 시간 간격으로 프레임을 발췌하여 합성한 것이므로, 여러 개의 노란색 공의 위치는 같은 시간 간격으로 촬영된 것이다. 녹색 공 또한 마찬가지이다. 같은 색 공 사이의 간격이 넓은 것은 공의 이동 속도가 빨랐다는 것을 의미하고, 간격이 좁은 것은 그 공의 이동 속도가 빠르지 않았음을 의미한다. 공과 공 사이의 거리를 측정해서 프레임 간의 시차로 나누면 해당 구간의 속도를 구할 수도 있다. 고속으로 촬영해서 이미지를 합성하면 공이 전부 연결되어 공이 지나간 궤적을 그려낼 수 있을 것이다. 이러한 이미지를 합성해서 변화와 흐름을 시각화하는 방법을 포함해서 다양한 방법이 활용되고 있으며, 앞으로도 새로운 개념의 방법도 나타날 것으로 기대한다. 어떤 방법들이 고안되었으며 활용되고 있는지 살펴보도록 한다.   일상적으로 사용되는 흐름을 측정하는 기기 흐름에는 무엇이 있을까? 바람이 불면 공기의 흐름이 있고 강에는 물이 흐른다. 보도에는 사람들의 흐름이 있고 도로에는 차량의 흐름이 있다. 비가 오거나 눈이 내리는 것도 자연스러운 물의 순환(흐름)이다. 일상생활에서도 흐름을 측정하는 기기들이 셀 수 없이 많이 있다. 전류계, 전력량계(적산전력계), 수도 계량기, 도시가스 계량기, 온수 미터 등이다.(그림 2) 실험용 전류계는 실시간으로 흐르는 전하량을 전류로 표시하고 있다. 전체적으로 얼마나 사용했는지는 알 수 없다. 전류가 흐르지 않으면 그 순간 0을 표시하기 때문이다. 전체적인 흐름의 양을 알려고 하면 시시각각의 흐름을 적산해서 표시해야 한다. 전력량계(적산전력계), 수도 계량기, 도시가스 계량기, 온수 미터는 사용량을 적산하는 방식을 채용하여 사용량에 맞춰 요금을 부과하는 방식이다.  흥미롭게도 여기에서 소개한 흐름을 측정하는 모든 기기는 전선이나 배관을 통해서 흐르는 것이다. 전기는 누전되지 않는 한 전선을 벗어나서 흐르는 일이 없다. 물과 가스 또한 누수 또는 가스의 누출이 없는 상태에서 사용한다. 즉 모든 흐름의 측정은 폐쇄회로에서 이루어진다. 그런 의미에서 <그림 1>의 당구대 평면 상의 당구공 위치 변화를 동영상 정보를 바탕으로 추적한 사례는 특이한 경우로 볼 수 있다.    그림 2. 주변에서 흔히 볼 수 있는 흐름을 측정하는 기기     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

시점 – 사물이나 현상을 바라보는 눈 (4)   지난 호에서는 ‘관찰의 시점과 관점’이라는 주제로 사물을 바라볼 때 바라보는 위치, 방향, 각도에 따라서 우리 눈에 비치는 사물의 모습이 어떻게 달라지는지를 시점(視點)과 시각(視角)의 차이로 설명해 보았다. 보이는 것 자체는 아무런 의미나 의도가 없지만 보는 이의 관점(觀點)의 차이에서 다양한 해석이 나타날 뿐임을 이야기하였다. 이번 호에서는 ‘정적 이미지와 동적 이미지’의 차이를 살펴볼 예정이다. 정적 이미지와 동적 이미지에서 이미지 센서의 입장에서 바라본 ‘관찰의 시점과 관점’에 관한 몇 가지 사례를 들어가며 구체적으로 생각해 보도록 한다.   ■ 연재순서 제1회 호기심 제2회 암중모색 제3회 관찰의 시점과 관점 제4회 정적 이미지와 동적 이미지 제5회 변화와 흐름의 관찰 제6회 개별 관찰 제7회 집단 관찰 제8회 확률과 통계 제9회 작용, 반작용, 상호작용 제10회 무엇을 볼 것인가? 제11회 무엇을 믿을 것인가? 제12회 가설, 모델, 이론의 설득력의 시대성   ■ 유우식 웨이퍼마스터스의 사장 겸 CTO이다. 동국대학교 전자공학과, 일본교토대학 대학원과 미국 브라운대학교를 거쳐 미국 내 다수의 반도체 재료 및 생산 설비 분야 기업에서 반도체를 포함한 전자재료, 공정, 물성, 소재 분석, 이미지 해석 및 프로그램 개발과 관련한 연구를 진행하고 있다. 경북대학교 인문학술원 객원연구원, 국민대학교 산림과학연구소 상임연구위원, 문화유산회복재단 학술위원, 국제문화재전략센터 전문위원이다. 홈페이지 | www.wafermasters.com   정적 이미지와 동적 이미지 시간이 지나더라도 변화하지 않는다면 정물이다. 시간의 흐름에 따라서 모양이 변화하는 것은 정물이 아니다. 촬영된 이미지는 모두 촬영된 순간의 촬영 조건에서 기록된 정적 이미지이다. 시간에 따라서 변화하는 어떤 사물의 이미지를 촬영하면 언제 어떤 모습을 하고 있을 때 촬영했는지가 중요하다. 빠르게 변화하는 사물을 변화에 비해서 느린 속도로 촬영하게 되면 변화 전과 변화 후의 모습이 중첩되어 보인다. 사물이 변화하더라도 그 변화 속도가 촬영 시간 내에서 거의 변화가 없다면 정물처럼 촬영될 것이다. 촬영 대상의 성질을 고려해서 촬영 조건을 선택해야 한다. 여기에서 말하는 변화는 사물 자체의 변화에 한정되지 않는다. 사물과 촬영 기기의 상대적인 위치, 각도, 조명 조건, 촬영 조건의 변화를 포함한다.   그림 1. 고드름이 생기는 속도는 늦고 녹는 속도는 빠르게 느껴진다.   변화의 속도가 느린 것 지난 겨울은 유난히 눈도 많이 내렸고 강추위도 여러 번 찾아왔다. 눈 내린 지붕에서 햇볕으로 녹은 눈이 물방울이 되어 처마로 떨어지며 차가운 공기로 얼음이 되어 고드름이 형성된다. 고드름 또한 기온이 올라가면 조금씩 녹으면서 고드름 끝에서 물방울이 떨어진다.(그림 1) 고드름의 형성과 소멸 과정은 비교적 천천히 진행된다. 물론 기온이 많이 올라가면 눈이 녹더라도 고드름은 형성되지 않는다. 이미 고드름이 만들어진 경우에도 기온이 올라가면 고드름이 녹는 속도도 빨라져, 고드름 끝에서 떨어지는 물방울의 숫자도 속도도 늘어난다. 그 결과 눈과 고드름은 사라진다. 물이 고체–액체–기체로 변화하면서 물의 순환이 이루어지는 것이다. 고드름은 겨울철에나 볼 수 있는 현상이지만 불과 몇 달 만에 반복되는 과정이다. 이것에 비해서 석회암 동굴에서 볼 수 있는 종유석, 석순, 석주는 석회암이 지하수에 녹아 조금씩 동굴에 스며들어 동굴 천장에서 떨어지면서 생겨나는 매우 속도가 느린 반응이다. 종유석은 동굴의 천장부터 아래 방향으로 자라는 것이고, 석순은 위에서 떨어지는 물방울에 포함된 석회 성분이 석출되어 동굴 바닥에서 위로 자라는 것이다. 종유석과 석순은 서로 마주 보고 자란다. 종유석과 석순이 서로 닿게 되면 석주가 만들어진다.(그림 2)   그림 2. 석회암 동굴에서 오랜 시간에 걸쳐 생성되는 종유석, 석순, 석주   종유석, 석순, 석주는 지하수에 녹아있던 석회 성분이 고체 상태로 석출되면서 수백 년, 수천 년 이상의 오랜 기간에 걸쳐 형성되는 것이다. 이렇게 서서히 일어나는 변화라면 거의 정적 이미지라고 보아도 무방하다. 오늘 촬영하거나 내일 촬영하거나 그 모양이 크게 변화하지 않기 때문이다. 다만 고드름 끝에 달린 물방울처럼 종유석 끝에 달린 석회 성분을 포함한 당장이라도 떨어질 듯한 지하수 방울을 촬영하는 경우라면 다른 이야기가 될 수도 있다.   변화의 속도가 빠른 것 이번에는 변화의 속도가 고드름이나 종유석보다 조금 빠른 것을 살펴보자. 잔잔한 수면에 작은 물방울이 떨어지는 경우를 관찰해보자. 물방울이 떨어지는 속도는 눈 깜짝할 사이에 일어나는 일이어서, 어떤 현상이 생기는지 육안으로는 자세하게 관찰할 수 없다. 고속으로 사진을 촬영할 수 있는 장비의 힘을 빌어야 비로소 어떤 현상이 일어났는지를 알 수 있다. 작은 물방울이 잔잔한 수면에 떨어진 후에 나타나는 물방울과 수면의 변화를 시계열로 정리하면 <그림 3>과 같다.    그림 3. 고속 촬영으로 포착한 ‘물방울과 수면의 힘겨루기’     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

시점 – 사물이나 현상을 바라보는 눈 (3)   지난 호에서는 우리가 암흑세계와 같은 바깥세상에 대한 정보를 어떠한 방식으로 얻고 어떻게 이해의 폭을 넓혀가고 그렇게 얻은 정보를 어떻게 활용하는지를 ‘암중모색’이라는 단어를 통해서 살펴보았다. 이번 호에서는 ‘관찰의 시점과 관점’에 관해서 살펴보고자 한다. 사물을 바라볼 때 바라보는 위치, 방향, 각도에 따라서 사물 자체에 변함은 없지만 우리 눈에 비치는 사물의 모습은 달라진다. 시점(視點)과 시각(視角)의 차이에서 오는 현상이다. 같은 사물이나 현상을 보면서 보는 이의 입장에 따라서 해석이 달라지는 일도 많다. 보는 이의 생각이 의미를 부여하게 되고 그 의미의 해석에 따라서 옳고 그름, 좋고 나쁨, 유리 또는 불리로 구별하면서 생기는 것이다. 보는 이의 관점(觀點)의 차이에서 비롯되는 것이다. 구체적인 사례를 통해서 살펴보자.    ■ 연재순서 제1회 호기심 제2회 암중모색 제3회 관찰의 시점과 관점 제4회 정적 이미지와 동적 이미지 제5회 변화와 흐름의 관찰 제6회 개별 관찰 제7회 집단 관찰 제8회 확률과 통계 제9회 작용, 반작용, 상호작용 제10회 무엇을 볼 것인가? 제11회 무엇을 믿을 것인가? 제12회 가설, 모델, 이론의 설득력의 시대성   ■ 유우식 웨이퍼마스터스의 사장 겸 CTO이다. 동국대학교 전자공학과, 일본교토대학 대학원과 미국 브라운대학교를 거쳐 미국 내 다수의 반도체 재료 및 생산 설비 분야 기업에서 반도체를 포함한 전자재료, 공정, 물성, 소재 분석, 이미지 해석 및 프로그램 개발과 관련한 연구를 진행하고 있다. 경북대학교 인문학술원 객원연구원, 국민대학교 산림과학연구소 상임연구위원, 문화유산회복재단 학술위원, 국제문화재전략센터 전문위원이다. 홈페이지 | www.wafermasters.com    그림 1. 광화문 앞 세종대왕 동상을 다양한 위치와 각도에서 촬영한 이미지 모음(촬영자의 시각과 의도가 담겨있다.)    광화문 앞 세종대왕 동상 광화문 앞 광장에는 충무공 이순신 장군의 동상에 뒤이어 조선시대 과학기술을 보여주는 밤하늘을 관측하는 혼천의, 강우량을 측정하는 측우기, 그림자를 통해서 시간을 알 수 있는 해시계인 앙부일구가 전시되어 있다. 그 뒤를 이어 높이 6.2m, 폭 5m 크기의 세종대왕 대형 동상이 지상으로부터 3m의 기단 위에 조성되어 있다.(그림 1) 그 뒤로 광화문, 경복궁, 북악산이 일렬로 늘어서 있다. 같은 세종대왕 동상이지만 보는 이의 위치, 거리, 방향, 각도에 따라서 다양한 모습으로 비친다. 사진을 촬영하면서도 동상만을 촬영하기도 하고, 주변 경관까지 함께 촬영하기도 하며, 주변의 사람을 피해서 촬영하기도 한다. 사진을 촬영하는 사람의 의도와 시시각각으로 변화하는 관람객의 동선과 상황에 맞춰 자신만의 추억을 담게 된다. 같은 동상을 보고 있는 듯하지만 모두 관심을 두는 대상이 같다는 보장은 없다. 동상은 불투명하므로 자신의 위치에서 보이는 겉모습만을 보게 된다. 만약 동상이 투명하다면 동상의 존재 자체를 인식할 수 없을 것이다. 이순신 장군 동상 뒤에 있는 세종대왕 동상의 시각에서 바라본 광화문 광장은 어떤 모습일까? 뒤편의 광화문, 경복궁, 북악산의 모습은 보이지 않고 앞에 서 있는 이순신 장군 동상의 뒷모습과 세종대로 양옆의 건물이 보일 것이다.(그림 2) 같은 위치에 있더라도 바라보는 방향과 각도, 즉 ‘시점’ 또는 ‘시각’에 따라서 보이는 것도 달라진다. 같은 것을 보더라도 그에 대한 의미는 각자의 ‘관점’에 따라서 다르게 해석하기 마련이다.    그림 2. 광화문 앞 이순신 장군 동상의 앞모습과 (세종대왕 동상의 시선에서 바라본) 뒷모습    시점에 따른 대상의 외관 변화 풍경이나 인물을 화폭에 담으려면, 시각에 따라서 대상이 어떻게 변형되어 보이는지를 이해하고 작업을 시작해야 실물과 비슷한 느낌의 위화감 없는 그림을 완성할 수 있다. 이것은 새로운 건물을 짓기 전인 설계 단계에서 건물이 완성된 후의 외관과 주변의 환경을 보여주기 위한 조감도를 그리는 데에도 필요하다. 미술과 건축 분야에서는 기초 단계에서부터 이런 훈련 과정을 거치게 된다.  <그림 3>에 한 변의 길이가 a인 정육면체를 모서리의 약간 오른쪽에서 보았을 때, 보는 이의 눈높이에 따라서 어떻게 달라지는지를 두 개의 소실점(VP : vanishing point)을 사용하여 투영한 것을 정리하였다. 새가 보는 듯한 조감도부터 서서 보았을 때, 앉아서 보았을 때, 지면에서 보았을 때, 지하에서 바라보았을 때를 가정하여 그린 도면이다.    그림 3. 같은 사물을 바라보는 위치에 따른 외관 변화    같은 원리를 외형이 복잡한 세종대왕의 동상에 적용한다면, 시점에 따른 관찰 대상의 외관 변화를 정확하게 표현하기는 쉽지 않다. 외형의 돌출 부위나 굴곡에 따라서 가려져서 시야에서 사라지는 부분도 있기 때문이다. 보이는 것을 보이는 대로 그리는 것도 쉽지 않은 일이지만, 본 적도 없고 아직 만들어지지도 않은 것을 머릿속으로 시뮬레이션해서 마치 실물을 보고 그린 것처럼 위화감 없이 그려낸다는 것은 대단한 능력이다. 바라보는 사물과의 거리와 각도, 광선에 따라서 우리 눈에 어떻게 비치는지, 우리가 사물을 어떻게 인식하는지를 잘 이해해야만 감각적으로 자연스럽게 표현할 수 있기 때문이다.      ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

시점 - 사물이나 현상을 바라보는 눈 (2)   지난 호에서는 ‘시점 - 사물이나 현상을 바라보는 눈’이라는 제목의 연재 첫 번째 주제로 모든 행동의 원동력이 되기도 하는 ‘호기심’에 관해서 소개하였다. 우리가 세상을 어떻게 바라보고 어떻게 이해하는지에 관해서 생각해 보았다. 이번 호에서는 우리가 바깥세상에 대한 정보를 어떠한 방식으로 얻고 어떻게 이해의 폭을 넓혀가고 그렇게 얻은 정보를 어떻게 활용하는지를 ‘암중모색’이라는 단어를 통해서 살펴보도록 한다. 이러한 행동은 한시도 쉴 새 없이 일어나는 일이지만 순간적으로 일어나는 일이기도 하고, 너무나 익숙한 나머지 의문을 품는 일이 드물다. 매우 당연한 현상으로 받아들이는 것이 자연스러울 수도 있지만 한 번쯤은 유체 이탈해서 자연과 반응하는 자기 모습을 관찰하는 것도 ‘시점 - 사물이나 현상을 바라보는 눈’을 이해하는 데 도움이 될 듯하다.    ■ 연재순서 제1회 호기심 제2회 암중모색 제3회 관찰의 시점과 관점 제4회 정적 이미지와 동적 이미지 제5회 변화와 흐름의 관찰 제6회 개별 관찰 제7회 집단 관찰 제8회 확률과 통계 제9회 작용, 반작용, 상호작용 제10회 무엇을 볼 것인가? 제11회 무엇을 믿을 것인가? 제12회 가설, 모델, 이론의 설득력의 시대성   ■ 유우식 웨이퍼마스터스의 사장 겸 CTO이다. 동국대학교 전자공학과, 일본교토대학 대학원과 미국 브라운대학교를 거쳐 미국 내 다수의 반도체 재료 및 생산 설비 분야 기업에서 반도체를 포함한 전자재료, 공정, 물성, 소재 분석, 이미지 해석 및 프로그램 개발과 관련한 연구를 진행하고 있다. 경북대학교 인문학술원 객원연구원, 국민대학교 산림과학연구소 상임연구위원, 문화유산회복재단 학술위원, 국제문화재전략센터 전문위원이다. 홈페이지 | www.wafermasters.com   그림 1. 바깥세상의 정보는 마치 어둠 속에서 암중모색하듯 감각기관을 통해서 얻은 정보를 바탕으로 대상을 알아가는 과정과 같다.    암중모색 앞이 전혀 보이지 않는 칠흑 같아 어두운 전혀 가본 적도 없는 미지의 공간에 들어가게 된다면 어떤 일이 일어날까? 우선 두려움이 엄습해 올 것이다. 자신이 어디에 있는지, 앞으로 무슨 일이 일어날지 알지 못하기 때문에 마음이 몹시 불안해질 것이다. 시간이 조금 지나면서 신체에 위험이 없다고 판단되면 자기가 있는 곳에 관한 정보를 얻고 싶은 ‘호기심’이 생길 것이다. 그러나 앞이 전혀 보이지 않으므로 눈이 있어도 무용지물이다. 그 상황에서 벗어나려고 해도 주변의 상태를 알지 못하면 대책을 세울 수도 없다. 어둠 속에서 시각을 제외한 여러 가지 감각기관을 사용하여 상황 파악에 도움이 될만한 정보를 수집하여 그동안의 경험으로 축적해 온 자신만의 데이터베이스를 활용하여 어떤 결론을 얻게 될 것이다. 그야말로 ‘암중모색(暗中摸索)’ 상태가 된다.(그림 1)  우리가 바깥세상의 정보를 수집하는 안테나의 역할을 하는 다섯 가지 감각을 오감이라고 부른다.(그림 2) 시각, 청각, 후각, 미각, 촉각을 통하여 정보를 수집하여 데이터베이스화하여 의식작용을 거쳐서 각종 판단을 하게 되는데, 시각이 약하면 약한 대로 없으면 없는 대로 자신만의 데이터베이스를 만들어 활용하게 되는 것이다. ‘암중모색’이라고 하면 단어의 의미에 집착하게 되어 시각에만 국한되는 느낌을 지울 수 없지만, 모든 미지의 세계를 탐색하는 과정이 이와 같다. 우리 주변에는 앞을 전혀 보지 못하는 시각 장애인도 있고 전혀 듣지 못하는 청각 장애인도 있다. 몇 년 전에 전 세계적으로 유행했던 코로나바이러스 감염 후유증으로 후각 또는 미각을 잃었던 환자분들도 계셨다. 환경의 정보를 받아들이는 여러 종류의 안테나(감각 기능) 중에서 일부가 고장 나거나 성능이 약화하였던 것이라고 할 수 있다.   그림 2. 바깥세상의 정보를 얻는 안테나 역할을 하는 다섯 가지 감각(오감)과 의식의 관계   이 세상은 나의 사정과 무관하게 아무 일도 없던 것처럼 돌아간다. 우리가 얻을 수 있는 정보의 질과 양이 다를 뿐이며, 개인적으로 축적해 온 데이터베이스의 내용과 활용 방법과 효율이 다를 뿐이다. 때로는 초음파, 엑스선, 적외선, 자외선 등을 이용하여 다양한 정보를 우리가 인지할 수 있는 시각 정보로 변환하여 활용할 수 있는 기기를 ‘암중모색’ 프로젝트의 보조수단으로 활용한다.   둥근 지구를 본 사람들 오늘날 ‘지구가 둥글다’라는 것은 초등학생도 아는 상식 중의 상식이다. 옛날에는 어땠을까? 해가 동쪽에서 뜨고 서쪽으로 지면 보이지 않으므로, 대부분의 사람은 땅은 평평하고 땅의 가장자리로 가면 낭떠러지가 있을 것이라고 믿었다. 그것이 그 당시의 상식이었다. 우리와 같은 오감으로 ‘암중모색’하여 내린 당시의 결론이다. 고대 그리스의 철학자 탈레스(Thales)는 지중해를 항해하면서 관찰한 땅의 모양을 근거로 땅은 원형 방패처럼 가운데가 부풀어 오른 원반형이라고 주장하였다. 그리고 이를 근거로 피타고라스(Pythagoras)는 지구가 둥글며, 완전한 구형이라고 주장했다. 그러나 중세 유럽에서는 종교적인 이유로 지구가 둥글다는 것을 부정하고 지구가 평평하다고 생각했다고 잘못 알려져 있다. 중세에도 관련 분야의 지식에 접근이 가능한 학자는 고대의 연구를 받아들여 지구가 둥글다고 생각했다. 이 시대에는 지동설과 천동설이 논쟁의 중심이었다. 기원전 4세기경 그리스의 알렉산드로스 대왕(Alexander the Great)이 활약하던 헬레니즘(Helenism) 시대에 이미 완성된 천동설은 지구가 둥글다는 지구 구형설을 전제로 성립된 것이었다. 그러나 그들은 여러 가지 현상을 통해서 지구가 둥글 것이라는 ‘암중모색’의 결과를 도출했을 뿐이다. 아무도 실제의 지구 전체의 모습을 보지 못했다.   그림 3. 지구의 전체 모양과 크기는 어떻게 확인할 수 있었을까?    적도 지름 1만 7756km의 지구의 전체 모습은 고궤도 인공위성의 비행 고도인 3만6000km 이상, 지구 적도 지름의 2배 이상 떨어진 거리에서 관측해야 가능하다.(그림 3) 따라서 지금까지 육안으로 지구가 둥글다는 것을 확인한 사람은 거의 없다. 지상으로부터 고도 400km의 궤도를 비행하는 국제우주정거장(ISS)에서조차 지구 전체의 모습을 한눈에 관찰할 수 없다. 국제우주정거장은 지구를 약 90분 만에 한 바퀴 돌 수 있는 속도로 이동하면서 다양한 실험, 연구, 지구 및 천체 관측을 수행하고 있다. 지구와 달의 평균 거리가 38만 4400km이므로 지구 전체의 모습을 볼 수 있는 고도인 3만 6000km는 지구와 달의 거리의 약 1/10에 해당한다. 기원 전 4세기의 ‘암중모색’의 결과가 현대 과학기술로 확인된 셈이다. 지구의 직경은 어떻게 측정했을까? 측정된 값은 얼마나 정확할까? 어디를 기준으로 측정했을까? 바닷물은 왜 지구의 표면에서 지구 중심을 향해서 낮은 곳을 채우며 구면을 형성하고 있을까? 해수면의 높이는 지구 어디에서나 같을까? 지금도 지구에 대해서 아는 것보다 모르는 것이 더 많다.     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

시점 - 사물이나 현상을 바라보는 눈 (1)   이번 호부터는 우리가 세상을 어떻게 바라보고 어떻게 이해하는지에 관해서 생각해 보고자 한다. 어느 날 세상에 던져진 하나의 생명체로 태어나 살아가는 과정을 통해서, 세상을 관찰하고 세상을 대상으로 실험하면서 세상을 이해해 가는 과정을 제삼자의 관점에서 살펴보고자 한다. 모든 행동은 생명 유지를 위한 욕구로부터 시작되지만, 그 욕구를 어느 정도 만족하면 세상에 대한 호기심이 새로운 형태의 행동으로 나타나게 된다. 호기심으로부터 시작된 행동, 그 행동으로부터 전개되는 다양한 행위를 통한 학습 과정과 학습된 내용을 응용하는 과정을 1년간의 연재를 통해서 다양한 각도에서 살펴보도록 한다. 일상에서 무의식적으로 일어나는 일이지만 한 번쯤은 그러한 무의식적 행동을 제삼자의 관점에서 관찰하는 것도 의미가 있을 듯하여 이번 연재를 기획하게 되었다. 그 첫 번째 이야기는 ‘호기심’에 관한 이야기이다. 가벼운 마음으로 읽어주시길 바란다.   ■ 연재순서 제1회 호기심 제2회 암중모색 제3회 관찰의 시점과 관점 제4회 정적 이미지와 동적 이미지 제5회 변화와 흐름의 관찰 제6회 개별 관찰 제7회 집단 관찰 제8회 확률과 통계 제9회 작용, 반작용, 상호작용 제10회 무엇을 볼 것인가? 제11회 무엇을 믿을 것인가? 제12회 가설, 모델, 이론의 설득력의 시대성   ■ 유우식 웨이퍼마스터스의 사장 겸 CTO이다. 동국대학교 전자공학과, 일본교토대학 대학원과 미국 브라운대학교를 거쳐 미국 내 다수의 반도체 재료 및 생산 설비 분야 기업에서 반도체를 포함한 전자재료, 공정, 물성, 소재 분석, 이미지 해석 및 프로그램 개발과 관련한 연구를 진행하고 있다. 경북대학교 인문학술원 객원연구원, 국민대학교 산림과학연구소 상임연구위원, 문화유산회복재단 학술위원, 국제문화재전략센터 전문위원이다. 홈페이지 | www.wafermasters.com   그림 1. 호기심은 여러 가지 감각기관으로부터의 신호를 바탕으로 자신의 바깥 세계를 이해하기 위한 원동력이자 수단이다.   호기심 새롭고 신기한 것을 좋아하거나 모르는 것을 알고 싶어 하는 마음이 ‘호기심’이다. 모든 생명체는 세상에 태어나면서 바깥세상에 대한 정보를 탐색하고 적응해 가면서 생명 활동을 이어간다. 미생물, 식물, 동물, 인간에 이르기까지 공통적으로 적용되는 것이다. 모든 생명체에 해당하는 원초적인 욕망이다. 갓난아기, 어린이, 강아지, 새끼 고양이, 갓 부화한 애벌레까지도 주변 환경의 정보를 감지하고 그 정보를 바탕으로 위험한지, 안전한지, 이로운지, 해로운지를 순간적으로 파악할 수 있도록 경험이라는 데이터베이스를 축적해가면서 생명 활동을 이어간다.(그림 1) 호기심은 상상력을 풍부하게 하기도 하며, 새로운 목표를 정하고 그 목표를 향하여 도전하게 하는 원동력이 되기도 한다. <그림 2>는 실제로 일어날 수는 없지만 갖가지 상상의 조합으로 만들어진 이미지이다. 대기권 밖을 비행하는 우주선에서나 볼 수 있는 둥근 모양의 푸른색 지구와 크기의 비율로도 전혀 사리에 맞지 않는 반쯤 가려진 붉은 색 화성, 고양이 모양을 한 별자리까지 상상력을 자극한다, 나무 담장 위를 기어가는 거대한 애벌레까지…. 현실과 동떨어진 합성된 이미지이지만 자신의 경험과 지식을 바탕으로 이 모순된 이미지에서 각자의 방식대로 작자의 의도를 파악하려고 노력하는 자신을 발견하게 된다. 심지어는 자신만의 이미지를 합성해 보고 싶은 충동을 느낄 만큼 중독성까지 있다. 인간은 지적 호기심이 충만한 생명체이기 때문이다. 호기심은 가슴을 설레게 하며, 현상에 대한 이해와 상상력을 유발하기도 하고, 미지의 세계에 대한 도전의 동기를 부여하기도 한다.   그림 2. 호기심은 가슴을 설레게 하며 현상에 대한 이해와 상상력을 유발하고 도전의 동기를 부여한다.   상상을 현실로 만든 사례 필자를 비롯한 지구상의 모든 생명체는 지구에 살면서도 지구가 둥글다는 것을 육안으로 확인하지 못한다. 대기권 아래에서 평생을 살면서도 대기의 존재를 느끼는 일도 거의 없고, 중력의 영향으로 지구 중심으로 당겨져 지표면에 붙어 살면서도 중력을 체감하는 일이 거의 없다. 대기나 중력의 존재는 학습을 통해서 머릿속으로 개념을 이해할 뿐이다. 생명이 위협을 받을 때에서야 비로소 대기의 필요성과 중력의 위력을 체험하게 된다. 그러나 그러한 위험한 상황이 해소되면 또다시 망각하게 된다. 하늘을 보면 낮에는 해가 보이고 밤에는 달과 별이 보이지만, 그것이 얼마나 떨어져 있고 얼마나 큰 것인지 알 수 없다. 대낮에는 햇빛이 너무나도 강렬해서 해를 똑바로 바라보지도 못한다. 그믐날 밤에는 달빛도 거의 없어 별빛에만 의존해서 보아야 해서, 어둠 속에서 주변 물체의 존재를 확인하기도 어렵다. 도시의 경우 밤에도 각종 조명에 의한 빛 공해 때문에라도 밤하늘을 보는 일 자체가 많지 않다. 또한 지구와 다른 천체의 사이에는 무엇이 있는지 알지 못한다. 학교에서 교과서와 선생님의 설명을 통해서 그러려니 하는 경우가 대부분이다. 교과서를 집필한 사람이나 그 교과서를 사용해서 수업을 진행하던 선생님도 자신이 확인한 내용은 거의 없다. 그렇지만 시험 문제로 출제되고 모두가 그렇게 믿으니 그런가 보다 할 뿐이다. 상식은 이렇게 만들어지고 힘을 얻게 된다. 그 상식을 경계로 비상식 또는 몰상식한 사람이 가려진다. 때로는 사회성이 부족한 사람 또는 이단자로 비치기도 한다. 과연 그런 구별은 가능한 것일까? 역사 속의 몇 가지 사례로 살펴보자.     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

문화유산 분야의 이미지 데이터베이스와 활용 사례 (11)   지난 호에서는 근대의 활판인쇄 기술로 인쇄된 근대 서지의 연구에서 주의해야 할 점을 근대문학유산으로 등록된 1925년에 인쇄된 ‘진달래꽃’ 초간본의 비교연구 사례를 통하여 살펴보았다. 근대에 도입된 활판인쇄로 시작하여 현대에 이르기까지 인쇄 기술의 변화에 관한 이해가 근대서지 연구에 미치는 영향에 관하여 알아보았다. 한지 인쇄물보다 수명이 짧은 양지에 인쇄된 근대서지 정보의 기록과 전달을 어떻게 해야 할 것인가도 생각해 보았다.  이번 호에서는 개인의 경험을 바탕으로 한 안목감정에 의한 축적되기 어려운 도자기에 관한 정보를 어떻게 검증하고 체계적으로 정리해 나가야 할 것인지 살펴본다. 도자기를 대상으로 한 각종 분석법의 원리와 한계에 관해서도 소개하도록 한다. 도자기의 분류, 명명법, 각종 분석법의 원리와 한계에 관해서 소개하면서 도자기 감정, 진위 감정의 의미, 한계와 문제점에 관하여 생각해 본다. 도자기를 제작한 시대, 지역, 재료, 제조방법에 따른 도자기의 특징을 어떻게 데이터베이스에 담아내야 할 것인가 고민해 보도록 한다.    ■ 연재순서  제1회 이미지 데이터와 데이터베이스의 중요성  제2회 서화, 낙관, 탁본 데이터베이스  제3회 옛 사진 데이터베이스  제4회 한지 데이터베이스  제5회 고지도 데이터베이스  제6회 고서 자형 데이터베이스  제7회 필사본 고서 데이터베이스  제8회 목판본 고서 데이터베이스  제9회 금속활자본 고서 데이터베이스  제10회 근대 서지 데이터베이스  제11회 도자기 데이터베이스 제12회 안료 데이터베이스    ■ 유우식  웨이퍼마스터스의 사장 겸 CTO이다. 동국대학교 전자공학과, 일본 교토대학 대학원과 미국 브라운대학교를 거쳐 미국 내 다수의 반도체 재료 및 생산설비분야 기업에서 반도체를 포함한 전자재료, 공정, 물성, 소재분석, 이미지 해석 및 프로그램 개발과 관련한 연구를 진행하고 있다. 경북대학교 인문학술원 객원연구원, 국민대학교 산림과학연구소 상임연구위원, 문화유산회복재단 학술위원이다.  홈페이지 | www.wafermasters.com   그림 1. 참기름 병으로 재활용되었다가 국보가 된 ‘백자청화철채동채초충문병’을 모티브로 상품화를 상상해본 국보 참기름 디자인   고물과 보물 사이  고물(古物/故物)과 보물(寶物)은 한 글자 차이지만 우리에게는 하늘과 땅만큼의 차이로 느껴진다. 금전적인 가치는 물론이려니와 대상에 대한 애착의 정도 또한 그렇다. 국어사전에서 고물과 보물의 정의를 찾아 보면 다음과 같이 적혀 있다.  고물은 ‘옛날 물건, 헐거나 낡은 물건’을 뜻한다. 보물은 ‘썩 드물고 귀한 가치가 있는 보배로운 물건’ 또는 ‘예로부터 대대로 물려 오는 귀중한 가치가 있는 문화재(문화유산)’를 의미한다. 문화유산분류의 등급상으로는 국보 다음으로 중요한 유형 문화유산을 이른다.  하나의 물건을 놓고 고물인지 보물인지는 어떻게 구별될까? 물건을 바라보는 이의 입장에서 소중한 것은 보물이고 하찮은 것은 고물로 취급될 것이다. 고물과 보물의 기준은 매우 주관적인 것으 로 획일적으로 정의할 수는 없다. 누군가의 고물이 다른 사람에게는 보물이 될 수 있고, 반대로 누군가에게는 보물인 것이 다른 사람에게는 고물 취급을 받을 수도 있는 것이다. 이런 의미에서 고물과 보물을 모두가 수긍할 수 있도록 객관적인 판단 기준으로 구 별하는 것이 과연 가능할까? 아마도 일반 상품처럼 금전적인 가치를 매긴다면 그 가격에 상응하는 대우는 받지 않을까 싶다. 올해 크게 화제가 되었던 디올 백처럼 명품 대우를 받게 될 지도 모른다.  고물로 버려져 잊혀졌던 물건도 누군가에게는 특별한 의미가 있는 경우가 있다. 액면가가 정해져 있는 우표, 지폐, 기념주화를 수집하는 사람은 액면가보다 비싼 금액을 치루고라도 원하는 물건을 소장하고 싶어한다. 한번 시가가 형성되고 나면 액면가로 거래되는 일은 없다. 단, 여기에는 조건이 하나 있다. 그 조건 중 하나는 같은 물건이 대량으로 유통될 수 없어 희소성이 있어야 한 다는 것이다. 과거에 대량으로 유통되었던 것이라도 역사성이 있고, 수집할 만한 가치가 있고, 희소성이 있다면 이야기는 달라진다. <그림 1>처럼 백자 도자기 병을 참기름을 담은 용기로 디자인하여 대량으로 판매한다면 참기름 값과 용기 값의 비율은 얼마나 될까?  우리가 쉽게 이해할 수 있는 고물과 보물의 분기점이 된 사례를 소개한다. 2014년에 미국 뉴욕에 거주하는 사람이 애플-1(Apple-1) 컴퓨터를 경매에 부쳤는데, 30만 달러에서 50만 달러 정도의 낙찰가를 예상했으나 실제로는 90만 5000 달러(약 12억원)에 낙찰되었다. 1976년에 애플의 창업자인 스티브 잡스가 200대를 만든 것 중 하나로, 첫 배치로 만든 50대 중의 하나였다. 1976년에 도매가격으로 500 달러에, 소매가격으로 666.66 달러에 판매한 것이었으니 인플레이션을 무시하면 38년만에 구매가의 1350배로 되판 셈이다. 단순한 중고 컴퓨터였다면 거들떠 보지도 않았을 것이지만, 역사적으로 매우 의미 있는 최초의 데스크톱 컴퓨터 한정판이었기 때문에 매겨진 금액이다. 적어도 한 사람은 그 금액을 지불할 만한 가치가 있다고 판단했기 때문에 경매가가 결정된 것이다. 그러나 데스크톱 컴퓨터의 성능적인 측면에서는 지금의 기준에서 보면 걸음마 수준이라고 할 수 있다. 그렇다면 고물과 보물을 가른 기준은 과연 무엇일까? 이 사례에서 이 문제의 답을 찾을 수 있을 것이다. 비슷한 일이 우리나라에서도 일어났다. 일제강점기인 1936년 11월 23일자 경성일보가 일본어로 대서특필한 기사에 따르면, 이조시대 철사대병, 즉 백자 병이 1만 5000원이라는 사상 최고 경매가로 팔렸다.(그림 2) 1920년대 초에 1원에 구입한 것이 불과 20년만에 1만 5000배의 금액에 낙찰된 것이다. 낙찰자는 간송미술관의 설립자인 간송 전형필이다. 고물이 보물로 재탄생한 일대 사건이다. 이 백자 병에는 어떤 사연이 있었을까?   그림 2. 일제 강점기인 1936년 경성일보에 경매사상 최고가로 낙찰된 참기름 병을 대서특필로 소개한 기사(오른쪽은 문화유산청이 제공하는 국보 사진)     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

문화유산 분야의 이미지 데이터베이스와 활용 사례 (10)   지난 호에서는 세계 최초로 금속활자를 만들어 사용한 우리나라에 남아있는 금속활자본에 관하여 살펴보았다. 우리 선조들의 금속활자 개발의 필요성, 동기와 금속활자 인쇄에 필요한 요소기술에 관하여 살펴보았다. 또한 역사, 인문, 문화유산, 예술 분야의 자료에 금속활자본 고서의 데이터베이스와 이미지 비교 분석 기법이 어떻게 활용될 수 있는지 살펴보았다. 이번 호에서는 고대부터 개화기 이전의 고서에 비해서 소홀하게 다루어지기 쉬운 근대 서지가 가지는 의미와 근대 서지 데이터베이스 구축의 중요성에 관해서 살펴본다. 아울러 근대에 도입된 활판인쇄부터 현대에 이르기까지 인쇄 기술의 변화에 관해서도 살펴보도록 한다. 앞으로의 정보 기록과 전달을 어떻게 해야 할 것인가 생각해본다.   ■ 연재순서 제1회 이미지 데이터와 데이터베이스의 중요성 제2회 서화, 낙관, 탁본 데이터베이스 제3회 옛 사진 데이터베이스 제4회 한지 데이터베이스 제5회 고지도 데이터베이스  제6회 고서 자형 데이터베이스 제7회 필사본 고서 데이터베이스  제8회 목판본 고서 데이터베이스  제9회 금속활자본 고서 데이터베이스  제10회 근대 서지 데이터베이스  제11회 도자기 데이터베이스 제12회 안료 데이터베이스   ■ 유우식 웨이퍼마스터스의 사장 겸 CTO이다. 동국대학교 전자공학과, 일본 교토대학 대학원과 미국 브라운대학교를 거쳐 미국 내 다수의 반도체 재료 및 생산설비분야 기업에서 반도체를 포함한 전자재료, 공정, 물성, 소재분석, 이미지 해석 및 프로그램 개발과 관련한 연구를 진행하고 있다. 경북대학교 인문학술원 객원연구원, 국민대학교 산림과학연구소 상임연구위원, 문화유산회복재단 학술위원이다. 홈페이지 | www.wafermasters.com   개화기에 역수입된 금속활자 인쇄술 우리나라는 신라시대인 742~751년 사이에 인쇄된 세계 최고의 목판인쇄물인 ‘무구정광대다라니경’도 가지고 있고, 고려시대인 1239년에 금속활자로 인쇄된 세계 최고금속활자본 ‘남명천화상송증도가’도 가지고 있는 등 세계적인 인쇄 기술의 혁명을 일으켰다. 그 이후에도 수 많은 목판과 금속활자 인쇄물이 만들어졌으며, 고려 말기인 1377년에 청주 흥덕사에서 금속활자로 인쇄된 ‘백운화상초록불조직지심체요절’은 유네스코 세계기록유산으로 등재되어 있다. 서양에서 1455년에 독일의 구텐베르크가 금속활자로 처음 인쇄한 ‘42행 성서’보다 약 200년 이상 빠른 시기에 이루어 낸 성과이다.  그러나 아이러니하게도 금속활자를 사용한 근대 인쇄술은 1883년에 일본으로부터 역수입되었다. 금속활자 재료도 우리가 사용해 오던 융점이 높은 동(1085℃), 청동(융점이 232℃로 낮은 주석의 비율에 따라 875~994℃) 또는 철(1538℃)을 대신하여 강도는 부족하지만 융점이 현격하게 낮은 납(327.5℃)으로 만든 활자가 도입되었다. 본격적인 근대 인쇄의 시작은 일본에서 인쇄기구를 수입하여 박문국을 설치하고 ‘한성순보’를 창간하면서부터이다. 인쇄에 사용된 종이도 한지에서 양지로 바뀌었다. 참고로 우리 나라에 근대식 납활자와 활판 인쇄술이 처음으로 상륙한 것은 박문국 설치보다 2년 앞선 1881년 12월 10일의 일이다. 당시 부산에 거주하고 있던 일본인의 상인단체인 재부산항상법회의소가 창간한 기관지 ‘조선신보’를 발행하면서부터이다. 10일 간격의 정기 간행물이 인쇄되기 시작한 것이다. 지금으로부터 143년 전의 일이다.    1895년에 일본에서 인쇄된 ‘서유견문’ ‘서유견문’은 조선에서 최초로 일본과 미국에 유학한 유길준이 서양의 문물을 우리에게 처음으로 소개한 책이며, 우리나라에서 최초로 국한문 혼용체로 저술된 책이다. 조선 후기부터 일제강점기까지 생존한 개화사상가이자 정치가인 유길준이 서양을 돌아보고 귀국하여 1889년에 완성한 책이다. 책의 제목이 풍기는 단순한 서구기행문이 아니라, 세계 지리의 소개로부터 서구의 모습을 보고 정치·경제·법률·교육·문화 등 각 부문별로 조선이 나아갈 길을 구체적이면서도 체계적으로 제시한 책이다. 총 556쪽에 달하는 방대한 분량의 책으로 갑오경장기인 1895년 일본 교순사에서 출판되었다. 1889년 원고가 완성되고 무려 6년 후인 1895년 4월 말에서야 일본 도쿄에서 출판에 이르게 되었다.   그림 1. 1889년에 국한문 혼용체로 집필한 유길준의 ‘서유견문’의 육필 원고(고려대학교 박물관 소장)와 1895년 일본 동경에서 인쇄된 책(배재학당 역사박물관 소장)    <그림 1>은 고려대학교 박물관이 소장하는 ‘서유견문’ 육필 원고와 배재학당 역사박물관에 소장되어 상설 전시되고 있는 ‘서유견문’ 인쇄본의 사진이다. 책의 내지에는 ‘신태무 인형 각하, 저술자 유길준, 개국 504년 5월 5일(1895년 5월 5일)’이라고 적혀 있다. 신태무는 후에 주미대리공사를 지내기도 한 인물로, 유길준과는 각별한 사이였기에 ‘벗’을 칭하는 ‘인형(仁兄)’이라고 적었다. 1896년 고종이 아관파천함에 따라 유길준이 일본으로 망명하게 되고, ‘서유견문’ 역시 출판된 지 10개월도 채 안되어 자유롭게 유포되지 못하게 되었다. 그럼에도 불구하고 ‘서유견문’은 시대적 요구에 따라 공립소학교 혹은 사립학교의 교과서로 활용되기도 하였다. 많은 외국 서적을 번역해 인용하고 참고한 책으로 지식인, 정치인, 계몽운동가들이 탐독했으며, 개화사상의 보급과 개화운동 발전에 크게 기여한 책이다. 이 책에는 일찍이 호기심 많고 조선이라는 우물 바깥세상을 보고 돌아온 유길준이라는 시대를 앞서간 한 인간의, 열린 사상과 지식을 전달하여 백성을 일깨우고자 계몽에 전념했던 노력이 고스란히 담겨 있다. ‘서유견문’이 금속활자인쇄술의 종주국인 우리나라가 아닌 일본에서 국한문 혼용체로 저술된 책이 출판된 연유는 무엇일까? 어떤 사정이 있었는지 살펴보자. 유길준이 미국 유학 중 갑신정변이 일어나자 1884년 12월 고종은 귀국하라는 친서를 보냈다. 유길준은 1885년 1월 고종의 친서를 받고 귀국길에 올랐다. 1885년 대서양을 건너 영국, 포르투갈, 프랑스, 독일, 네덜란드 등 유럽 여러 나라를 돌아보고 수에즈 운하와 홍해를 지나 배편으로 인도양을 건너 싱가포르, 필리핀, 마카오, 홍콩을 거쳐 일본에 도착하여 잠시 체류하다가 그해 12월에 귀국하였다. 일본 체류 중 김옥균, 박영효, 박중양을 만난 것이 빌미가 되어 한성부에 돌아오자마자 개화당으로 몰려 체포되어 구금되었다. 1886년 봄, 우포도장 한규설의 주선으로 종로구 가회동 취운정으로 옮겨져 1892년 11월까지 유폐, 7년간 연금생활을 했다. 유폐 기간 중 ‘서유견문’ 집필에 몰두하여 3년 후인 1889년에 탈고했다. 비용 조달의 어려움과 수구파, 위정척사파의 지속적인 탄핵, 규탄 등으로 ‘서유견문’의 출간을 미루다가 을미개혁 중인 1895년 4월 중순에 일본 도쿄로 건너가 4월 25일 후쿠자와 유키치가 설립한 출판사인 교순사에서 탈고 6년만에 책으로 발간하였다.   그림 2. 1889년에 탈고하고 1895년 4월 25일에 도쿄에서 발행한 유길준의 ‘서유견문’ 첫 2쪽과 마지막 2쪽의 이미지(1971년 일조각에서 발행한 ‘유길준 전서’ 5권 중 제1권의 ‘서유견문’ 영인본에서 발췌)    <그림 2>에 ‘서유견문’의 첫 두 쪽과 마지막 두 쪽의 이미지를 소개하였다. 표지에는 ‘기계 유길준 집술, 서유견문 전, 개국사백구십팔년’이라고 적혀 있다. 여기서 기계는 유길준의 본관이고, 제목 아래의 ‘전’은 한 권으로 완성되었다는 뜻이다. 개국 498년은 조선이 개국한 1392년으로부터 498년 째인 1889년에 탈고한 것임을 의미한다. 마지막 쪽에는 판권지가 붙어 있다. 판권지에 의하면 책은 메이지 28년(1895년) 4월 20일에 인쇄되어 4월 25일에 발행되었으며, 출판교열자는 어윤적과 윤치오였음이 기록되어 있다.     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.