葛藤 키우는 ‘確實性의 陷穽’[김세웅의 空器半, 먼지 半]

東亞日報
入力 2020年 10月 26日 03時 00分

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일러스트레이션 박초희 기자 choky@donga.com — 일러스트레이션 박초희 記者 choky@donga.com

김세웅 미국 어바인 캘리포니아대 지구시스템과학과 교수 — 김세웅 美國 어바인 캘리포니아대 地球시스템科學科敎授

요즘 우리 삶의 不確實性이 너무나 赤裸裸하게 드러나고 있다. 하지만 누구도 이 不確實性을 받아들이지 않는 時代다. 적지 않은 사람들이 ‘잘 모르겠다’는 限界를 認定하는 政治人에게 票를 주지 않고 있다. 더 危險하게도 우리 아이들을 가르치는 先生님들에게 아이의 未來에 對한 確實性을 要求하기도 한다. 그래서인지, 잘나가는 俗稱 ‘1打講師’의 自信感 있는 表情에 魅了되기 일쑤다. 甚至於神 앞에서 限없이 謙遜해져야 하는 宗敎人들 中一部는 未來에 對한 不確實性을 認定하지 않는다. 모든 건 칼로 豆腐를 자르듯 確實해야 直星이 풀린다는 式이다. 이러한 確實性의 陷穽에 빠지면 不幸하게도 自身의 생각만이 맞다는 個人과 集團들의 尖銳한 對立이 繼續되는 社會를 避하기 어렵다.

1961年美國 매사추세츠工大(MIT) 氣象學科 에드워드 로렌츠 敎授는 初期 컴퓨터 모델을 利用하여 날씨를 豫測하는 모델을 開發하던 中理解할 수 없는 現象을 發見했다. 日記變化 모델 시뮬레이션 中 나온 값을 初期條件으로 利用하여 다음 날 날씨를 豫測하면 中斷 없이 持續的으로 모델을 驅動시켰을 때와는 全혀 다른 結果가 産出되는 것을 確認한 것이다. 로렌츠 敎授는 中間에서 導出한 값이 小數點 셋째 자리에서 반올림된 값으로 출력됐고 그 값이 모델에 入力됨에 따라 結果의 差異가 생겼음을 確認했다. 卽, 아주 작은 差異가 12個의 變數만을 利用하여 計算됐던 매우 單純한 날씨 모델의 結果를 完全히 바꿔 버리는 事實을 確認한 것이다.

로렌츠 敎授는 이를 1963年美國의 大氣科學專門誌에 發表하면서 다음과 같은 結論을 내놓았다. “初期條件의 아주 작은 差異가 終局的으로는 매우 다른 結果를 낳는 것을 確認했다. 우리가 現在를 診斷하는 觀測 값에는 언제나 誤差가 存在하는 것을 勘案할 때 이를 基盤으로 未來에 對한 豫測을 하는 것은 不可能하다는 것을 示唆한다.” 그는 이러한 생각의 틀을 발전시켜 우리에게도 잘 알려진 混沌理論, 卽 작은 變化가 全혀 豫測치 못한 큰 變化를 일으킬 수 있다는 ‘나비效果’ 理論의 創始者가 된다. 같은 과의 케리 이매뉴얼 敎授는 로렌츠 敎授의 學問的寄與에 對해 “로렌츠 敎授는 (人間의 知性을 利用하여 모든 問題의 正確한 正答을 얻을 수 있을 것으로 생각했던) 데카르트的世界觀을 넘어 豫測可能해 보이는 모든 시스템을 理解하는 데 우리의 限界가 있음을 克明히 보여준 科學的인 業績을 이뤘다”고 評價했다.

大氣汚染을 豫測하는 數値 모델은 로렌츠 敎授가 正確度의 限界를 豫測한 氣象 모델보다 複雜한 모델 시스템이다. 더욱이 微細먼지나 오존을 만드는 待機中化學的變換過程 또한 非線形的過程이어서 조심스러운 接近이 要求된다는 것은 이미 1970年代 알려진 바 있다. 여기서 非線形的過程이란 特定大氣汚染物質의 排出이 줄어든 만큼 實際微細먼지나 오존의 濃度가 比例해서 줄지 않거나 또는 오히려 濃度가 높아지는 現象을 말한다.

最近 한 國會議員이 韓國과 中國의 二酸化窒素의 올해 濃度가 지난 3年對比各各 25.4%와 41.7% 줄어든 事實을 例로 들며 “韓國이 中國大氣變化의 影響을 直接的으로 받고 있음을 傍證한다”며 中國 쪽에 强力한 對處를 要求했다는 記事를 읽었다. 單純히 목청만 높이는 代身에 實質的인 觀測値를 分析했다는 것은 높이 評價할 必要가 있다. 하지만 二酸化窒素는 大氣中에서 排出되면 몇 時間 안에 窒酸鹽으로 變換되는 매우 反應性이 높은 物質이다. 이러한 理由로 衛星에서 觀測된 窒素酸化物의 韓半島分布를 보면 서울 釜山等大都市와 여러 工業地域의 境界가 明確하게 보이는 것을 볼 수 있다. 이는 二酸化窒素가 發生地域을 벗어나기 前에 이미 化學的으로 轉換됨을 端的으로 보여주는 것이다. 다시 말해 中國의 二酸化窒素減縮치는 우리나라의 二酸化窒素濃度와 相關이 없다는 意味다.

이런 例는 우리 社會全體에 蔓延한 複雜한 시스템을 理解하는 데 必要한 建設的批判과 自身의 생각을 疑心하는 姿勢가 不足하다는 點을 드러낸다. 萬若韓國과 中國의 二酸化窒素資料를 보고 專門的인 意見을 들었더라면 잘못된 解釋이 나오지 않았을 것이라고 생각한다. 國會討議過程에서 環境專門家들이 科學的인 部分을 說明했다면 잘못된 情報가 國民들에게 傳達되지도 않았을 것이라고 본다. 大氣汚染뿐만 아니라 複雜한 社會現象에 接近할 때 우리 認識의 限界를 認定하고 끊임없이 探究하는 科學的姿勢가 要求된다.

김세웅 美國 어바인 캘리포니아대 地球시스템科學科敎授 skim.aq.2019@gmail.com

#葛藤 #確實性 #陷穽