정 태 훈
여는 말
지금 우리는 아무도 그 끝을 볼 수 없는 급격한 변화의 와중에 있다. 인터넷과 통신으로 특징지어지는 지식 기반사회가 시작되었다. 우리가 몸담고 있는 교육과 연구의 현장에도 변화의 회오리바람이 거세게 일고 있다. 모집단위의 광역화를 통한 전공선택의 자유와 복수전공의 권장, 시장경제 논리에 입각한 무한경쟁과 구조조정, 적자생존과 자연도태, 연구시설과 연구비의 부익부 빈익빈 등은 오늘날 우리대학이 목격하고 있는 생생한 현실 그 자체다. 대학간의 서열화는 더욱 격심해져서 지방소재 대학들은 정원을 채우는 문제로 고심하게 되었고 물리학과 같은 비인기 학문은 학생들로부터 외면 당하고 있다.
이러한 상황에서 지방소재 사학, 거기다가 기초과학계 학과들은 어떻게 살아 남을 수 있을까? 혹자는 지금부터 5년 내에 전국 물리학과의 절반이 학과를 유지할 수 없을 것이라는 비관적인 예언을 하기도 한다. 물리교육의 위축은 그렇다 치더라도 더욱 절박한 문제는 물리학자들 자체도 어떻게 살아남아야 하는가에 대하여 명확한 전망이 없다는 점이다. 물리학의 위기는 흔히 물리학과목의 수강기피, 전공학생 감소, 졸업생의 취업곤란 등으로 표현되기도 한다.
물리학과의 위기, 그 극복의 두가지 입장
이 위기를 바라보고 이를 극복하는 방법에 대략 두 가지 입장이 있는 듯하다. 그중 하나는 이러하다. 물리학은 21세기 정보화 시대에서도 여전히 유효한 최고의 멋진 학문이지만 한국의 특수한 상황에서 이러한 위기가 생겨났다고 본다. 따라서 최신의 인지과학 이론을 도입하고 첨단 시청각 기자재를 활용하는 등 교육방법을 혁신하고 재미있게 가르치면 문제가 상당히 해결되리라 예상한다. 그리고 물리학자들도 지금과 같이 어정쩡한 응용과학이나 기초공학 비슷한 것을 하지 말고 기초과학으로서의 본래적인 물리학을 하면서 물리학 지식, 물리적 사고, 물리적 개념이 21세기에서도 모든 학문을 선도하며 새로운 지식을 촉발시킨다는 것을 실천적으로 보여 주면 물리학의 위기로부터 적극적으로 벗어날 수 있다고 말한다.
또 다른 입장은 자못 비관적이다. 물리학의 위기는 물리학의 범위(scope)와 방법(methodology) 등 내적인 구조가 시대적인 요청에 부응하지 못해 일어나는 범세계적인 현상으로 본다. 물리학과의 커리큘럼은 20년 전에 비해 크게 달라진 것이 없다. 그 내용도 대부분 수학적인 전개와 해석적 접근이다. 역학, 전자기, 열, 양자역학 등을 차질 없이 이수해야 응집물질 이나 입자 현상 등을 이해하고 연구할 수 있다. 연구분야에 관계없이 물리학자가 되기 위해서는 전자기학을 5과목 이상을 이수해야 한다. 물리학과의 교과과정은 학생들 모두가 대학원에 진학 할 것을 가정하고 짜여져 있다고 봐도 과언이 아니다. 과연 이것은 바람직한 방향일까? 이들은 물리학과의 커리큘럼은 훨씬 쉽고 다양한 교육내용으로 생명과학, 의료, 기상학, 전자, 컴퓨터, 정보 등 새로운 사회가 창출하고 있는 다양한 분야에 인력을 공급할 수 있어야 한다고 말한다. 물리학자들도 이러한 분야를 경시하거나 이 분야에 관심을 갖고 연구하는 것을 외도라고 속단하지 말아야 한다고 주장한다.
지방 소재 물리학과의 고민
두 입장은 일견 배치되기도 하지만 공통분모도 지니고 있다. 두 견해 모두에는 학문 중의 학문이라는 물리학에 대한 한없는 자긍심과 정보화 사회에서의 물리학의 역할과 지위에 대한 불안이 교차되고 있다. 그러나 지방소재 사립대학의 물리학과에서는 위의 논의는 차라리 사치스럽게 느껴질 정도이다. 학과로서의 존립 그 자체가 문제가 된 것이다. 학부제가 도입되기 전까지는 우리는 학생 충원문제로는 고통받지 않았다. 5, 6년 전까지는 우리는 이토록 심한 상대적 박탈감을 느끼지 않았다. 정부의 연구비 집중지원과 연구진들의 노력으로 몇몇 대학들이 국제적인 수준에 이르렀고 우리 학부 졸업생 중 우수한 학생들이 그곳 대학원으로 진학하여 연구하게 된 일은 다행스러운 일이다. 그러나 지방 소재 물리학과는 더욱 황폐해 가고 있다. 존폐의 기로에 서 있다. 당장 우리의 거취에 어려움이 생긴 것이다. 지방소재 대학교수들도 여타 대학교수들과 마찬가지의 학문적 성취를 요구받고 있다. 연봉제, 계약제 등으로 교육, 연구, 사회봉사에서 남에게 뒤지지 않은 업적을 쌓을 것이 기대되고 있는 것이다. 그러나 우리가 여태껏 향유해 오던 것을 유지하기 위해서 우리가 고민하고 있는 것만은 아니다. 문제는 더 본질적이고 보편적이다. 냉철하게 생각해보면 물리학의 위기는 한국내의 아니 전세계적인 보편적인 현상임을 알 수 있다. 첨단 정보사회, 지식기반 사회에서의 물리학의 기능과 임무에 대한 새로운 정립이 요구되고 있다. 우리는 변해야 하는 것이다.
그러면 새로운 시대에서 물리학과 물리교육은 무엇을 해야 하는가? 21세기 물리학은 전통적인 자연탐구의 연장선에 있으면서 새로운 첨단기술의 개발이라는 도전에 직면해 있다고 보여진다. 20세기 물리학이 이룩한 발견과 발명이 오늘날의 첨단 반도체, 컴퓨터, 정보통신, 신소재, 에너지원의 기본 골격을 형성하고 있다. 이런 관점에서 볼 때 현재 물리학의 연구분야는 다음과 같이 나누어 볼 수 있을 것이다.
(1) 물질의 궁극적인 바탕입자(소립자) 및 이들간의 상호작용에 관한 연구, 그리고 이와 긴밀한 관련을 가지는 우주에 관한 연구
(2) 정보 (신호, 데이터)의 수송, 저장(기록), 표시, 제어와 관련된 신소재, 전자소자, 광원에 관한 연구
(3) 새로운 에너지원 및 에너지의 효율적인 사용에 관한 연구
(4) 혼돈 및 생명과학(의학)에의 응용에 관한 연구
물리학과의 변화 : 동아대학교 신소재 물리전공
우리가 붙들고 살아 남을 수 있는 분야는 과연 무엇일까? 그리고 그것은 어떻게 가능하겠는가? 현실에 안주하지 않고 능동적으로 미래에 부딪쳐 보고자 하는 몸부림의 한 예로서 필자가 몸담고 있는 동아대학교 자연대 물리학과의 경험을 나누어 보고자 한다. 동아대 물리학과는 학부제가 시행되면서 97학년도 신입생부터 자연과학부 물리학 전공 (수학, 화학, 생물학 전공과 함께)으로 명칭과 교과과정이 변경되었다. 그러나 학부발전의 일환으로 물리전공을 신소재물리전공으로 명칭을 변경하고 98학년도 신입생부터 적용하였으며, 97학년도 신입생에게도 신소재물리전공의 교과과정을 적용하도록 교수, 학생 및 학교당국과 협의가 이루어져서 이를 시행하였다. 본교 물리학과의 경우 지금까지의 교과과정은 순수 학문적 성격이 강하여 응용성과 실용성이 부족한 면이 많았다. 개편된 교과과정은 기초물리학을 근간으로 첨단 산업에의 응용에 중점을 두고 있다. 이러한 교과과정은 학생들의 창의성을 개발하면서 현장 적응능력을 배양할 수 있는 것으로 타 대학의 교과과정과는 근본적인 차별성을 두고 있다. 기초와 응용 양면에 대한 교육이 진행되므로 개설할 수 있는 강좌수의 제한으로 인해 공학적 전문지식을 교육하는 데 시간적으로 부족한 점이 다소 있으나 충분히 극복될 수 있는 것으로 생각된다. 다만 지금까지의 교육이나 연구활동이 기초 분야에 치우쳐 있어 신소재 관련 교육이나 연구활동에 있어 타 대학 등에 비해 초기에는 단점으로 작용할 것으로 각오하고 있다. 특히 신소재 관련 실험 실습 장비 및 기자재가 절대적으로 부족하다. 그러나 소속교수들의 전공이 거의 응집물리분야로 지금까지 이 분야의 연구활동을 수행하여 왔으므로 신소재 분야로의 전환이 자연스럽게 이루어질 수 있고 타 대학의 재료학과에 비해 기초 지식에 대한 소양이 풍부하므로 기본 투자가 이루어진 후에는 빠른 발전이 가능하리라 믿고 있다. 즉 신소재 관련 연구는 새로운 아이디어에 근본을 두고 있어 창의적 접근과 분석 그리고 응용이 요구되며, 물리분야와 밀접한 관계를 맺고 있어 기본적인 응집물리학에 대한 이해가 수반되지 않고는 연구에서의 큰 진척을 기대 할 수 없기 때문이다.
산업체에서 요구되는 교과과정을 발굴하고 나아가 전공을 기초물리학 보다는 응용성이 높은 공학에 배경을 둔 방향으로 전환하고자 하였다. 단순한 이론강의 보다는 실험과 실습에 비중을 둔 교과과정의 운영을 통하여 산업체에 취업을 용이하게 하고 학생들이 졸업 후 현장 적응력이 배양 될 수 있도록 진공기술, 박막의 성장 및 물성의 측정기술 그리고 산업체 품질관리에 있어 필수적인 계측에 대한 강의를 강화하였다. 정보화시대에 적응력이 뛰어나도록 컴퓨터를 이용한 교육을 강화시켜 취업이 용이하도록 하였다. 이를 위해 수치해석, 전산물리 (신소재에 대한 시뮬레이션 포함) 교과과정을 활성화시키고 필요한 장비와 기자재를 구축하였다. 그리고 신소재과학의 이론적 배경을 지원하고 또 대학원 진학을 희망하는 학생들을 위하여 물리학의 기본 과목인 3 역학 과목 등은 기초물리학 분야로서 계속 개설하여 물리학의 바탕을 존속시키고자 하였다. 이러한 취지에 따라 신소재 물리 전공의 교과 과정은 다음과 같이 재편성되었다.
기존의 물리전공에서는 기초학문에 대한 강의가 90 % 이상을 차지하고 있었으나 신소재물리전공에서는 재료관련 교과과정에 중점을 두어 응용에 관한 강의가 70 %에 달하도록 조정하였다. 또한 실험교육에 있어 진공, 박막성장 기술, 계측기술, 물성 측정기술 등 공학적 기술들을 대폭 증가시켜 학생들이 졸업후 기업체에서 곧 바로 기여할 수 있도록 하였다. 또한 기존의 기초물리과정을 두어 타 대학에 있는 재료공학과 차별화를 시도하였다. 졸업 후 학생들이 창의성을 갖춘 전문기술자로 성장할 수 있도록 교과과정을 수정한 것이다.
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1학기 |
2학기 |
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2학년 |
*역학 *전자학 +전자학실험 I
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3 3 2
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*전자기학 I +원자물리학 *진공과학 *광학 *전자학실험 II |
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3학년 |
*양자역학 I +전자기학 II +박막공정 *계측물리학 *현대물리실험 +지학 |
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+양자역학 II *재료물성 I +수치해석 +방사선물리학 *열 및 통계물리학 +진공 및 박막실험 |
3 3 3 3 3 2 |
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4학년 |
+재료물성 II *표면물리학 +반도체공정 +전산물리 *재료물성실험 I |
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+응용물리 *반도체물리학 +플라즈마응용물리학 +재료물성실험 II
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3 3 3 2
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계 |
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39 |
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42 |
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* 전공인정과목 + 전공심화과목 * 총 130학점중 위의 학점을 제외한 학점은 교양 및 자유선택과목임. |
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신소재물리 전공은 통상 수학, 물리학, 화학, 생물학 전공으로 구성되어 있는 자연과학부내에 있어서 학제간의 연구를 확대하는데 큰 기여를 할 수 있다. 즉 신소재 분야에 있어서는 우선 화학분야의 지원이 필요하다. 특히 오늘날 신소재로 각광 받고 있는 고분자 물질은 그 화학적 조성이나 화학적 성질의 연구 및 제법에 있어서 절대적으로 화학전공분야에 속하기 때문에 화학전공과의 학제간 연구는 필수적이다. 또 최근에는 바이오센서나 바이오 소재 분야가 연구되고 있다. 인공 수정체, 인공치아나 인공 뼈 그리고 최근에는 인조 피부까지 연구되고 있기 때문에 이러한 연구를 위하여서는 물리, 화학, 생물의 학제간 연구가 필요하다. 그리고 이러한 문제 해결에 있어서 모델링을 위한 이론적 뒷받침은 당연히 수학적 고찰을 요구하는 바 수학과의 학제간 연구도 요구된다. 이러한 차원에서 본 대학의 자연과학부 체제는 1학부 체제로서 서로 학제간 연구를 심화시킬 수 있는 제도라 하겠다.
이러한 전공의 전환은 단순한 교과과정의 변경만으로 제대로 이루어질 수 없다. 이에 필요한 의식전환과 실험장비의 확충, 교수들의 노력을 필요로 한다. 현재까지 본교 물리학과의 교수들의 연구는 유전체 박막, 반도체 박막, 표면물리, 핵물리, 플라즈마 물리 및 응용물리 분야로 흩어져 있어서 인적 물적 능력이 집중되지 못하여 연구를 심화시킬 수 없었다. 그러나 신소재 물리 전공으로 교육과정이 변하고 이를 뒷받침하기 위하여 인적 구성요소들이 신소재 분야로 연구의 방향을 설정함으로서 상호간에 연구의 능력과 재원을 공유할 수 있게 되고 연구능력을 집중시킬 수가 있다. 연구영역도 가능한 아카데믹한 기초연구 보다 실용화의 가능성이 높은 응용연구로 전환하고 있다. 출범 3년째의 신소재 물리 전공은 단기적인 가시적 효과는 관찰되고 있지 않지만 학생들 스스로 이전의 물리학과와의 차별성을 인식하기 시작하고 새로운 미래를 개척하기 위한 진지한 노력이 수업시간을 통하여 표출되고 있다. 여러 과목을 통하여 시의성 있는 주제 (예를 들면 TFT LCD등의 정보표시 소자 등)를 집중적으로 다룸으로써 학생들의 취업에 도움을 주려하고 있다. 미래를 낙관할 수는 없지만 학문의 조류와 교육환경, 제도, 첨단 산업기술의 동향 등을 예의주시하며 조심스레 우리의 길을 가고자 한다.
맺는 말
한국의 물리학과들은 각자의 전통과 현 상황, 역량에 따라 각자의 갈 길을 모색하여야 할 것이다. 전산 및 컴퓨터 응용분야 (인제대의 경우)를 선택할 수도 있고 전자 물리분야 (광운대의 경우)를 모색 할 수도 있을 것이다. 혹은 전국 굴지의 몇몇 대학들은 학문발전을 위해 기존의 아카데미즘을 더욱 심화시켜 추구해야 할 것이다. 그 어떤 특성화를 선택하더라도 물리전공의 커리큘럼과 문제의 접근방식, 수업방식, 연구주제는 새롭게 변화되어야 할 것이다. 물리교육의 또 하나의 임무는 과학기술의 올바른 전개를 위한 시민들의 역할을 일깨우고 과학기술의 발달로 초래될 사회계층간의 갈등을 해소 할 수 있는 역량을 함양하는 일이다. 비전공자를 위한 물리교육이 갖는 결코 경시 할 수 없는 의미가 바로 여기에 있다.
프리만 다이슨은 21세기의 인류의 삶을 획기적으로 변화시킬 세가지의 새로운 기술로 정보공학, 생명공학, 신경과학을 꼽고 있다. 이것들은 모두 물리학의 성과와 직결되어 있다. 물리학에 의존하지 않고 첨단기술로 나아가려는 것은 새의 날개를 거추장스럽다고 자르고 멀리 날고자 하는 것과 같다. 물리학은 더 이상 과도한 수리 지향성(mathematical orientedness)과 육중한 구조체계를 지닌, 상아탑에 안주하고 있는 낡은 학문이 아니라 새로운 응용분야를 찾아 민첩하게 적응하는 살아 움직이는 지식이며 그것 없이는 첨단 기술복지사회로 비상 할 수 없는 결코 자를 수 없는 날개임을 물리학 공동체는 세상에 실천적으로 보여야 한다. 이 과업은 먼저 물리교육의 혁신으로부터 시작되어야 할 것이다.
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정태훈 교수는 미국 미시간대학(Univ. of Michigan) 이학박사로서, 현재 동아대학교 자연과학부 신소재 물리전공 교수로 재직중이다. |