복잡계 이론으로 설명
세계적 권위지 '미국국립과학원회보' 게재

KAIST-성균관대 연구팀이 공공시설과 이윤추구시설의 분포에 따른 존재 법칙을 규명해 화제다. 김범준 성균관대 물리학과 교수와 정하웅 KAIST 물리학과 교수 연구팀이 복잡계(Complex Systems) 과학 방법론을 이용, 인구분포와 시설분포의 관계를 이론적으로 밝혀냈다. 또 미시적 경제 원리를 이용한 행위자 기반 모형 분석법을 이용해 이를 입증했다.

우리는 사람들이 많은 곳에 편의점이나 식당을 비롯해 학교, 병원과 같은 시설이 집중되는 것은 당연한 일이라고 생각하기 쉽다. 하지만 이런 보편적인 생각에 의문을 가진 한 박사의 생각으로 이번 연구가 시작됐다.

KAIST 연구팀의 손승우 박사는 "종로 거리에 존재하는 커피전문점과 학교의 갯수 차이는 그 시설이 이윤추구시설인지 아님 공공시설인지에 따른 것은 아닐까 하는 의문에서 이번 연구를 시작하게 됐다"고 연구 취지를 밝혔다. 연구팀은 최근 복잡계 과학 분야에 활발하게 응용되고 있는 '행위자 기반 분석 모형'을 이용해 인구분포를 바탕으로 시설분포를 예측했다.

결론은 인구분포와 시설분포가 거의 일치한다는 것. 연구팀 관계자는 "미국 전역의 인구밀도와 각종 시설의 분포를 분석한 결과, 이윤추구시설은 인구가 많은 곳에 집중적으로 분포된 것으로 나타났다"고 설명하면서 "하지만 공공시설은 인구가 적은 곳에도 골고루 분포하는 특성을 보였다"고 말했다. 연구팀은 "특히 경찰서나 소방서는 사람이 사는 곳이라면 어디서건 공공서비스를 제공할 만반의 태세를 갖추고 있었다"고 덧붙였다.

◆ 사립학교는 이윤추구시설?

연구팀은 시설분포와 인구분포의 관계를 축적지수로 나타냈는데 이 지수가 더 클수록 두 분포는 밀접한 상관관계를 갖는다. 연구팀에 따르면 개인병원과 사립학교도 '방문고객수'에 기반해 이윤을 추구하고 있는 것으로 밝혀졌다.

축적 지수를 바탕으로 은행, 주차장, 시장, 보건소 등 다양한 시설들이 공공시설인지 이윤추구시설인지 살펴봤다. 그런데 흥미롭게도 공립학교(0.69)는 공공시설이지만 사립학교(0.95)는 이윤추구시설에 가까운 것으로 조사됐다. 그러나 경찰서나 소방서는 이동거리를 중심으로 분포돼 있는 것으로 나타났다. 이들을 이윤시설처럼 분포시켜 측정 할 경우, 이용자들은 평소보다 50% 이상의 거리를 더 가야 시설을 이용할 수 있어 사회적 비용이 발생할 수 있다는 것이다.

인구분포와 전혀 상관없는 시설은 0의 지수를 갖는데 우리나라의 보건소의 경우 0.09에 불과해 보건소의 분포만으로 보면 미국도 부러워 할 공공 의료 서비스 시설을 갖고 있는 셈이다. 한편 이번 연구 결과는 지난달 25일 세계 최고의 과학기술 분야 권위지 중 하난인 '미국국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, PNAS)에 발표됐다.

◆ KAIST-성균관대 연구팀은

정하웅 KAIST 물리학과 교수는 '복잡계 네트워크'라는 새로운 분야를 개척했다. 물리학, 사회학, 경제학, 인터넷, 생물정보학 등에서 다양한 학제간 연구를 통해 21세기 과학의 연구 주제로 떠오르고 있는 복잡계의 이해를 위해 노력 중이다. 지금까지 물리학, 생물학, 컴퓨터와 관련된 '네이처(Nature)' 5편, PNAS 3편, Phys, Rev. Lett. 6편 등 통산 누적 피인용 횟수 7000여 회가 넘는 80여편의 논문을 발표해 주목을 받기도 했다.

최근에는 많은 학술 논문 발표 뿐만 아니라 과학기술 앰배서더로서 네트워크 과학에 대한 대중강연 활동도 활발하게 펼치고 있다.

김범준 성균관대학교 물리학과 교수는 BK21 물리연구단 및 에너지 과학과 소속. 지금까지 1500여회의 누적 피인용 횟수를 갖는 110여 편의 논문을 발표했다. 상전이와 임계현상에 대한 통계물리학분야의 풍부한 연구경험을 이용해 경제학, 경영학, 심리학, 사회학, 수학, 생물학 등 다양한 학문 분야의 연구자들과 활발한 공동연구를 수행했다.

또 비선형 동역학, 결맞음, 때맞음 등의 전통 통계물리학 연구와 더불어 지리적인 정보의 통계물리학적인 분석, 복잡한 연결망의 동역학, 교통흐름, 게임 이론을 이용한 사회현상 연구 등 다양한 학제간 성격의 연구를 수행하고 있다.

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