산업디자인의 신동향

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. 심지어 기호학은 동물의 의사소통분석에 응용되는데, 이것을 동물기호학이라고 한다.
▨카오스 이론▧
과학자들은 지금까지 매우 복잡해 보이는 자연현상이라도 숨겨져 있는 근본 원리는 매우 단순할 것이라 생각해 왔다. 이런 생각은 갈릴레오와 뉴튼이래 성공을 거두어 금세기의 중요한 업적인 양자 역학과 아인슈타인의 상대성 이론에 까지 이르게 되었다. 예를 들어 물체의 운동을 기술할때 우리는 많은 실제적 사실들은 덜 중요하다고 무시하여 단순화된 운동방정식을 세우고 그 방정식을 풀어서 그 물체의 미래 상태를 예측한다.이때 사용되는 방정식이 선형 방정식이며, 무시된 사실들은 주로 비선형적인 항들이다.
오랫동안 비선형 항들을 포함하는 방정식들은 거의 풀지 못했기 때문에 관심의 대상에서 제외되어 왔다. 여기서 선형 방정식이란 그 방정식을 푼 해들을 서로 더하거나 뺀것들도 또한 그 방정식의 해가 되는 경우를 말한다. 그래서 어떤 선형 방정식이 몇 개의 해를 가지면 그 방정식은 동시에 수많은 해들을 가진다. 보통 방정식의 어떤 해에 초기 조건이라 부르는 값을 대입하면 결과가 결정된다.
선형 방정식의 경우 두개의 비슷한 값을 대입하면 비슷한 결과들을 얻는다. 이런 선형 방정식들을 이용하여 자연현상을 설명하려는 접근 방법은 아주 성공적이어서 현대 과학문명의 대부분이 이 방법에 의존하여 발전해 왔다. 프랑스의 수학자인 라플스는 '나에게 우주의 모든 입자들의 위치와 속도를 주면 우주의 장래를 예측할 수 있다.'고 장담하기도 했다.
그러나 아직도 많은 자연현상들이 선형 방정식으로는 잘 설명되지 않는다. 물이 끓는 현상,회오리 바람이나 태풍,갑작스런 전염병의 퍼짐, 특정한 생물의 개체수의 늘어남과 줄어듬 등 기타 많은 현상들은 전혀 이해할 수 없었다. 이런 현상들의 특징은 작용하는 물체의 수가 많고 그들이 매우 복잡하고 불규칙적인 운동을 한다는 점이다.
즉 이 현상들은 선형이 아니라 비선형적인 방정식들로만 표현될수 있다는 것이다.이런 경우 두 개의 아주 비슷한 초기 조건들을 대입해도 전혀 비슷한 결과를 얻을수 없다. 이것은 그때까지 알려진 방법으로는 풀 수 없는 방정식이었다.
20세기 초반에 프랑스의 위대한 수학자이며 물리학자인 앙리 뽀앙까레는 기하학적 방법을 이용하여 비선형 방정식의 성질들을 연구하는 방법을 생각해 냈으나 엄청난 양의 반복 계산을 필요로 했기 때문에 별로 실용화 되지는 못했다. 빠른 컴퓨터의 발달에 힘입어 1963년에 기상학자인 에드워드 로렌츠는 지금까지 잘 알려져 있었지만 풀지 못하던 기상 현상에 대한 방정식을 단순화하여 컴퓨터를 사용해 풀었을 때 예상할 수 없었던 결과를 얻었다. 계산결과가 초기 조건에 따라 극도로 민감하게 변하며, 위상공간(Phase Space)에서 별난끌개(strange attractor)라 부르는 묘한 형태를 보여주었다.
위상공간이란 우리가 흔히 사용하는 삼차원 공간과는 달리 움직이는 물체의 위치와 속도를 각각 좌표3 으로 표현하는 추상공간이다. 이 위상공간에서는 일정한 진동을 하는 물체는 일반적으로 타원의 궤도를 그린다. 기상 방정식의 계산 결과가 초기 조건의 작은 변화에도 민감하게 바뀐다는 것은 우리가 슈퍼컴퓨터로도 기상예보를 정확하게 하지 못하는 근본적 이유가 된다. 즉 기상 방정식이 비선형 방정식이기 때문이다. 이러한 예측할수 없는,불규칙한,혼란한 현상을 혼돈(Chaos) 현상이라 부르며,지금까지의 무작위적(random) 현상과 구별된다.
혼돈 현상은 대개 자유도가 큰(입자수가 많은) 복잡한 계(system)에서 나타나지만 , 흥미있는 사실은 매우 단순한 계도 혼돈현상이 보인다는 점이다. 그리고, 특히 주목할점은 위상 공간에서 별난 끌개의 존재가 혼돈 현상이 무작위적이 아니라 숨겨진 질서를 가지고 있을 가능성을 시사하는 것이다.
혼돈이론은 안정된 운동 상태를 보이는 계가 어떻게 혼돈 상태로 바뀌는가를 설명하고 또 혼동현상 속에서 숨겨진 질서를 찾으려는 시도다. 더 나아가 실용적인 문제에서는 이 혼돈현상을 조정하는 것을 목표로 한다. 자유도가 낮은 계에서 혼돈에 이르는 방법은 비교적 잘 연구되어 있으나 자유도가 3큰계에 대한 연구는 아직 초기 단계에 있다.
지금까지 알려진,혼돈으로 이르는 길들은 세가지 각기 다른 현상에 적용되고 있다. 비선형 방정식에서 매개 변수가 변함에 따라 계의 안정된 상태가 두개이상의 안정된 그리고 불안정한 상태로 바뀐다. 이런 현상을 갈래질현상(bifurcation phenomena)이라 부르는데 방정식의 형태에 따라 여러 종류의 갈래질들이 생긴다. 이런 갈래질들이 몇번이나 되풀이 되거나 무한히 계속되면, 계는 혼돈 상태에 도달한다. 일단 혼돈 상태에 도달한 후에도 매개 변수를 계속해서 변화시키면, 다시 잠깐 동안 안정된 상태를 보이기도 한다.
또 혼돈현상의 특징 중의 하나는 별난 끌개가 쪽거리(fractal)차원을 가진다는 점이다. 쪽거리 차원은 차원의 수가 정수가 아닌 (보통 기하학이나 물리학에서 선, 넓아, 공간은 각각 1,2,3 차원의 정수 차원을 가진다.) 기묘한 성질을 가졌으며 ,이미 칸토집합(Contor set)으로 수학에서는 잘 알려져 있는 것이다.이 부분에 대한 물리적 의미는 잘 설명되지 않고 있다. 혼돈에 관한 연구는 아직 초보 단계이며 어떻게 응용될 수 있는가도 잘 모른다.
자연계에는 많은 비선형 계들이 존재하며 많은 학문 분야들에서 이런 현상들이 연구되고 있다.일부에서는 증권 시장에서 주식가격의변화,목화가격,자연계에서의 특정한 동물의 수의 변화같이 전통적 학문에서 다루기 어려운 문제에 혼돈 현상의 적용을 시도하고 있다.선진국에서는 혼돈 이론, 더 나아가 복합성의 과학에 대한 연구가 학문간에 활발히 연구되고 있으며,각구 정부에서 많은 지원을 아끼지 않고 있다.
앞으로는 종합디자이너(generalist)의 역할이 기대된다. 또한 자연계에 관심이 미처 가지 않았던 부분들에 대해 폭넓은 이해와 이들을 얽어매는 유기적 전체의 원리를 바탕으로 다원화된 사회 속에서 산업디자인의 영역을 확대에 대응해 나가야 할 것이다.
[참고문헌]
http://fractalcosmology.com/korean

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