대규모 집단 형성에 대한 불연속 상전이 현상 규명

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☎ 02-880-1326, 서울대학교 물리천문학부 강병남 교수

□ 국내 연구진이 성장을 억압하는 환경에서 소규모 집단이 대규모 집단으로 급진적으로 진화할 수 있는 조건을 물리학의 상전이 개념을 이용하여 밝혀냈다.

○ 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 중견연구자지원사업(도약연구)의 지원을 받은 서울대학교 물리천문학부강병남 교수 연구팀이 스위스 공과대학 Herrmann 교수와 공동으로 수행한 이번 연구결과는 사이언스지 3월 8일자 온라인판에 게재되었다.
(논문명: Avoiding a Spanning Cluster in Percolation Models)

□ 서로 모르는 사람들도 시간이 흐르면서 사회적 관계를 통해 집단을 형성하게 된다. 이 경우 소규모 집단에서부터 대규모 집단까지 다양한 크기의 집단이 만들어지게 되는데 일반적으로 대규모 집단의 형성은 연속적으로 천천히 진행된다.

○ 만약 거대 집단의 형성을 억압하는 상황이라면 집단은 어떤 형태로 발전할 수 있을까? 연구팀은 집단의 규모가 커지면서 성장이 더욱 억압받게 되고 그 결과 생겨난 중간 크기의 집단이 일정 임계점에서 마치 기다렸다는 듯이 폭발적으로 결합하여 대형 집단을 형성하는 조건을 알아내기 위해 수학모형을 연구했다.

□ 연구팀은 서로 다른 집단 간의 사교를 매개할 동기가 없는 상황에서 성장이 억제된 명의 구성원으로 이뤄진 시스템에서 임의의 명 이상을 선택하여 그 중 네트워킹이 가장 약한 사람에게만 사교활동의 동기를 제공하면 대규모 집단이 급진적으로 탄생할 수 있다는 것을 밝혀냈다.

○ 연구팀은 이러한 연구를 위해 물리학 개념을 사용했다. 두 도체판 사이에 도체 알갱이들을 서로 연결하는 병목(bottleneck)이 만들어져야 비로소 전기가 흐르는 상전이 현상처럼 사회적 집단 간에도 서로 떨어진 집단 간을 연결해 줄 전령(messenger)에 의해 폭발적인 집단의 성장이 이뤄질 수 있다고 보고 그 임계점에 해당하는 조건을 찾아낸 것이다.

○ 이 연구결과는 반대로 대규모 그룹이 출현하는 것을 억제하는데 응용될 수도 있다는 설명이다. 예를 들어 전염병 확산이 대유행상태까지 발전하지 못하도록 하는 방안을 생각할 수 있다.

□ 강 교수는 “이번 연구결과는 비평형계에서 일어나는 불연속 스미기 상전이 현상에 대한 원인을 규명한 것”이라면서 “연구 대상이 된 수학모형은 다양한 성질을 내포하고 있어 논란이 되어 왔는데 본 연구를 통해 모든 결과를 하나의 이론적 틀에서 이해하게 된 것”이라고 밝혔다.

<참고그림> 본 연구에서 다룬 모형은 억압받는 상황 속에서 대규모 집단이 급진적으로 탄생하는 모습을 보여주는데 이 현상은 마치 베를린장벽이 갑작스럽게 무너진 현상에 비유할 수 있을 것 같다.

(i) 초기에는 대규모 집단 형성을 가로 막는 외부의 힘으로 말미암아 중규모 집단 사이에 장벽이 형성된다. 이 때 중규모 집단 내부에는 아직도 독립된 소규모의 집단이 존재한다.

(ii) 시간이 경과하면서 어떤 조건하에서는 내부의 소규모 집단은 사라지고 중규모 집단 내의 결속이 강화된다.

(iii) 임계 시점(티핑포인트)에 도달하면 장벽은 무너지고 대규모 집단이 탄생하게 되는데 이 변화는 갑작스럽게 일어난다. 만약 본 연구에서 찾아낸 위에서 언급된 “어떤 조건”에 대한 여건이 형성되지 않으면 내부적으로 소규모 집단이 계속 존재하면서 대규모 집단이 탄생하게 되지만, 이 경우 변화는 급작스럽게 일어나지 않는다.

2013.03.08 교육과학기술부

http://www.korea.kr/policy/pressReleaseView.do?newsId=155880405&pageIndex=1

이거 쉽게 설명해주실 수 있는 분 계신가요?

누굴 찾아가서 얼마를 드리면 배울 수 있을까요?