피드백의 중요성

과정 중심 피드백 - 학생의 배움과 성장을 지원하는
김선.반재천 지음 / AMEC / 2020년 11월

 피드백은 어떤 사람이 한 행동이나 말에 대해서 다른 사람이 조언을 하여 도움을 주는 것이다. 교육엔서 그 의미가 좀 더 구체적인데 교실에서 피드백은 교수학습과정과 결과에서 형식적, 비형식적 평가 활동을 통해 학생의 다양한 학습에 대한 증거를 수집하고 분석 및 해석한 후 교사와 학생에게 학습의 개선과 향상을 위한 정보를 제공하는 활동이다. 말은 조금 어렵지만 학교다니면서 내가 푼 문제나 글, 여러 수행에 대해 선생님이 주었던 칭찬이나 지적 등이 피드백이다.

 피드백은 다 잘되라고 해주는 것이지만 사실 그런 역할을 하지 못하는 경우도 많다. 사람들은 피드백이 긍정적이면 거부감이 없다. 하지만 부정적이면 감정적 자극을 받고 심지어는 분노하기도 한다. 이런 경우는 세 가지로 나뉘는데 진실자극, 관계자극, 정체성 자극이다. 진실 자극은 피드백 자체가오류가 있거나 내용이 도움이 안된다고 느낄때 일어난다. 관계 자극은 피드백을 제공하는 사람과 그의 태도에 부정적 느낌을 가질 때 생기는 자극이다. 정체성 자극은 피드백의 옳고 그름과 태도에 상관없이 피드백이 받는 사람의 정체성을 무너뜨려 위협을 느끼거나 평정심을 잃을 때 나타난다. 

 때문에 피드백은 효과적이어야 하는데 다음과 같은 요소가 필요하다.

 우선 도달해야 할 목표가 무엇이지 분명히 해야한다. 그리고 학생의 현재 수행수준을 알아야 하며, 학생의 현재 상태와 목표 사이의 차이를 줄이기 위해 어떻게 해야하는지를 고민해야 한다. 

 피드백은 기준에 따라 상세히 분류된다. 

 기능면에서는 조언적 피드백과 평가적 피드백이 있는데 조언적 피드백은 수행한 것에 대한 정보를 제공하고, 학생은 이를 조언으로 인식한다. 반면 평가적 피드백은 수행한 것에 대한 판단으로 학생은 이를 자신을 통제하는 것으로 받아들인다. 

 복잡성으로 분류하면 확인적 피드백과 정교화 피드백이 있다. 확인적 피드백은 수행 여부에 대한 정답 알려주기, 이전과 같은 방식의 학습 기회 제공의 방식이다. 반면 정교화 피드백은 학습한 것의 핵심내용을 제시하고, 학습 단서를 안내하여 이전과 다른 방식으로 새롭게 학습할 기회를 부여하는 것이다.

 참조유형으로 분류하면 규준참조, 준거참조, 목표참조, 자기참조 피드백이 있다. 규준참조는 다른 사람과 비교하여 서열적 피드백을 주는 것이다. 누구 보다 못하다 낫다 식이다. 준거 참조는 학생이 무엇을 할 수 있어야 하는지를 기술한 성취기준 혹은 준거와 비교하여 학생의 수행에 대한 정보를 제공하는 것이다. 목표참조 피드백은 학습목표를 기준으로 학생이 어느 정도 성취하는지에 대한 정보를 제공하는 것이다. 자기참조 피드백은 학생의 수행을 과거 자신의 수행 및 자신에게 기대되는 수행과 비교하여 제공하는 것이다. 이 중 과정중심 피드백은 준거, 목표, 자기참조 피드백이다.

 피드백의 초점에 따라 분류하면 과제 혹은 산출물 수준, 과정 수준, 자기조절 수준, 자아수준 피드백이 있다. 과제 혹은 산출물 수준 피드백은 과제를 얼마나 잘 이해하고 수행했는가에 대한 것이다. 과정수준은 과업을 수행하기 위해 사용한 전략이나 기술에 대한 피드백이다. 자기조절 수준 피드백은 자신의 활동에 대한 스스로의 이해와 점검에 대한 피드백이다. 자아수준 피드백은 개인적인 논평이나 평가적 판단을 피드백 하는 것이다. 자아수준은 가장 비효과적으로 개인의 자질에 대한 결과적인 판단을 내리는 만큼 학생 스스로의 발전을 정지시킬 수 있다. 

 결국 효과적인 피드백이란 학생의 배움과 성장을 가져오는데 도움이 되어야 한다. 때문에 피드백은 평가보다는 조언적, 일반적인 내용보다는 구체적이어야 한다. 조언적 피드백은 과정에 초점을 두고 자기조절 수준이어야 하며 목표지향 성취동기를 갖는데 도움이 되어야 한다. 

 효과적인 피드백은 다음과 같은 요건을 갖는다

 우선 학생이 이해하고 활용할 수 있는 정도의 개선점을 제안한다. 시의 적절 해야 한다. 두 세가지 잘된 점을 제시하고 한 가지 개선점을 제안한다. 2인칭이 아니라 1인칭, 3인칭으로 제시한다. 내용은 학생이 이해할 수 있도록 구체적이고 명확해야 한다. 학생들이 피드백을 사용할 기회를 제공해야 한다. 세 가지 유형의 프롬프트의 사용이다. 상기, 비계, 예시로 상기는 학습 목표의 되새김, 비계는 그 목표에 도달하기 위한 방법이나 구체적 도움, 예시는 학생이 해내야 하는 학습 목표의 예를 드는 것이다. 

 책에는 피드백의 상세한 분류 및 피드백을 얻는 구체적 방법이 수록되어 있다. 피드백에 관심이 있고 개선을 느끼는 사람이라면 볼만 한 책이다. 

모든 것을 알기 위한 여정

단 하나의 방정식 - 궁극의 이론을 찾아서
미치오 카쿠 지음, 박병철 옮김 / 김영사 / 2021년 11월

 과학계, 물리학계는 궁극의 이론을 향해 나아가고 있다. 이는 우주에 작용하는 모든 힘을 하나로 통일하고 팽창하는 공간에서 소립자의 미세한 운동에 이르는 우주 만물을 설명하는 것이다. 시작은 뉴턴이었다. 뉴턴은 운동 및 중력이론을 제시하여 기존의 운동법칙을 하나로 묶은 최초의 통일 이론을 만들었다. 그의 이론은 대칭성을 갖고 있는데 이는 어떤 대상을 재배열해도 변하지 않는 무언가가 존재하는 경우를 말한다. 

 다음 법칙은 전기와 자기에서 나왔다. 패러데이가 자석을 고리형 전선안에서 움직이니 전선에 전류가 흐르는 것이 확인되었다. 전기와 자기의 밀접한 관계가 발견된 것이다. 맥스웰은 여기서 더 나아가 전기와 자기가 서로 뒤바뀌는 것에 착안했다. 이 상생이 반복되면 전기와 자기가 끊임없이 뒤바뀌는 파동이 되어 앞으로 나갈 것으로 예측했다. 그리고 이 파동의 속도는 빛의 속도와 거의 일치했다. 그래서 맥스웰은 빛이 전자기파라고 주장했고 이는 사실이었다. 빛은 전기와 자기 현상을 일으키는 물질에서 방출된 횡파다. 전기와 자기는 수학적 대칭관계로 동일한 힘의 두 가직 측면이었던 것이다. 

 이번엔 아인슈타인의 차례였다. 당시 뉴턴의 운동방정식과 맥스웰의 방정식은 서로 모순되었다. 뉴턴의 운동방정식에 따르면 운동은 상대적이어서 내가 빠르게 어떤 물체와 같은 방향으로 이동하면 그 물체는 느리게 움직이는 것처럼 보이는게 당연했다. 하지만 빛은 그렇지 않았다. 이상하게도 내가 아무리 빨리 움직여도 빛은 속도가 항상 같았다. 아인슈타인은 이게 가능하려면 시간과 공간이 달라져야함을 깨달았다. 즉, 내가 빠르게 움직이면 시간이 느리게 가야 이 원리가 말이 되는 상황인 것이었다. 

 시간과 공간이 변하면 물질과 에너지를 포함하여 측정할 수 있는 모든 것이 변해야했다. 빠르게 움직이면 질량이 늘어나는데 이 초과 질량은 운동에너지에서 오는 것이다. 즉, 운동에너지의 일부가 질량으로 변한 것으로 여기서 E=MC2이라는 유명한 식이 나왔다. 아인슈타인은 이 상대성 이론으로 시간과 공간을 통일하고 질량과 에너지도 통일했다. 여기까지가 특수상대성이론인데 문제는 물체가 가속도 운동을 하는 경우와 중력이 다뤄지지 않았다는 것이었다. 이걸 포함한게 일반 상대성 이론이다. 물체의 속도가 빠를수록 공간이 진행방향으로 줄어들이기에 물체도 진행방향으로 수축된다. 회전목마가 회전하면 중심에서 가장 자리로 갈수록 회전속도가 빠르기에 가장자리 공간이 더욱 수축한다. 광속에 가까울수록 심하게 아래 원판이 수축되어 그릇을 뒤집은 듯한 곡면이 된다. 때문에 만약 누군가 그 위를 지나면 눈을 감고 있다면 마치 바깥으로 밀려나가는 힘을 느끼게 되는데 이게 원심력이며 이는 중력의 원리와 같다. 즉, 중력은 잡아당기는 힘이 아니라 휘어진 공간때문에 생기는 것이었다. 

 다음은 양자역학이었다. 슈뢰딩거는 전자는 작은 원자핵을 둘러싼 파동이라고 보았다. 그래서 원자에는 특별한 파장을 갖는 전자의 파동만 들어 갈 수 있었다. 전자가 원자 안에 자리를 잡으려먼 궤도의 길이가 전자파 파장의 정수배로 맞아 떨어져야 한다. 그래서 원자 안에서 전자의 궤도는 띄엄띄엄 존재하고 전자수가 많은 수록 원자핵에서 멀어지며 궤도가 멀어질 수록 그 안에 들어갈 수 있는 전자수가 많아진다. 최외곽 궤도에 들어있는 전자의 수가 같으면 원자의 화학적 성질을 비슷하다. 슈뢰딩거의 방정식은 큰 성공을 거두나 입자의 속도가 느려야 방정식이 적용되고 상대성 이론이 반영이 안되고 대칭도 없었으며 시간과 공간을 따로 취급해 계산이 복잡했다. 

 디렉은 4차원 시공간에서 아인슈타인의 특수상대성이론을 반영하는 파동방정식을 유도한다. 디렉은 방정식에서 잔자의 스핀이 자기장을 만든다고 예측했는데 스핀에서 생성된 자기장은 전자 주변의 자기장과 일치한다. 이것이 자성의 기원이다. 디렉은 반물질도 얘견했는데 반물질은 일반 물질과 물리 법칙은 동일하나 전하가 반대인 것이다. 

 독일 물리학자 막스 본은 파동의 실체는 각 위치에서 전자가 발견될 확률이라 주장했다. 이는 전자의 정확한 위치를 알 수 없다는 뜻이며 하이젠 베르크의 불완전성의 원리로 이어졌다. 전자의 위치와 운동량은 정확하게 측정이 불가능하다. 때문에 전자는 입자이지만 주어진 위치에 전자가 존재할 확률은 파동함수로 주어진다. 그래서 빛은 이중슬릿 실험에서 입자와 파동 두가지 성질을 모두 보인 것이다. 

 그리고 전자에 관한 디렉 방정식과 맥스웰의 전자기 이론을 하나로 묶어서 양자역학과 상대성 이론을 만족하는 빛과 전자의 거동을 서술하는 양자전기역학이 나타난다. 1930년 오펜하이머는 전자와 광자의 상호작용을 양자역학적으로 서술하면 양자적으로 보정된 양이 무한대라는 결과를 냈다. 이는 심각한 오류였다. 이에 양자전기역학은 전자의 질량과 전하를 특정값으로 주어진 디렉 방정식과 맥스웰 방정식에서 출발하고, 처음 전하값과 질량값을 무한대로 가정하고 보정하면 무한대가 상쇄되는 유한한 의미있는 값을 얻어냈다. 이는 무척이나 작위적이지만 실험실에서 매우 정확한 값을 도출하여 아직까지 잘 통하는 방법으로 사용되고 있다. 

 양자역학에 이어 입자의 발견이 이뤄졌다. 자연에는 두 가지 핵력이 있는데 강력과 약력이다. 강력은 원자 핵의 양성자의 척력을 이겨내며 이들을 견고하게 붙여내는 힘으로 매우 강력하다. 약력은 중성자를 묶는 힘으로 강력의 100만분의 1에 불과하다. 때문에 중성자는 자주 붕괴한다. 입자가속기가 생겨난 후 과학자들은 양성자 빔과 양성자의 충돌로 매번 수많은 입자를 얻어냈다. 이들은 너무 방대했고 규칙성도 없는 것 같았다. 이에 겔반은 양성자와 중성자가 기본 입자가 아니라는 생각을 했다. 그는 쿼크라는 더 작은 입자가 있다고 주장하였고 세 개의 쿼크를 포함하는 방정식을 제안했으며 이는 성공적이었다. 그 결과 강력은 양성자와 중성자가 세 개의 쿼크로 이뤄져 있다는 겔만의 대칭에 기초한 이론이 되었고 약력은 전자와 뉴트리노 사이의 대칭에 기초하여 전자기력을 결한합 이론이 되었다.  

 초기 우주는 빅뱅이 일어나는 순간 네 가지 힘이 거대한 대칭을 만족하는 하나의 초힘으로 통일되어 있었던 것으로 보인다. 빅뱅 이후 이 대칭이 붕괴한 것이다. 우주는 원래 완벽한 대칭이었고 모든 입자는 동일한 대칭의 일부이고 질량이 0이었다. 질량이 없어 배열상태를 바꿔도 방정식엔 변화가 없었다. 하지만 어떤 미지의 원인에 의해 상태가 불안정해지면서 가짜진공상태가 생겨났고 이들이 진짜진공상태인 대칭붕괴상태로 이동하면서 힉스장이 생겨났다. 힉스장도 전기장처럼 골고루 퍼져나갔고 힉스장이 어떤 이유로 붕괴하면서 작은 거품이 생성되고 이 거품내부에서 입자가 질량을 갖기 시작했다. 그리고 그 거품이 빅뱅으로 빠르게 펴저셔 지금의 우주가 된 것이다. 

 향후 모든 것을 통일할 이론으로 끈 이론이 대두된다. 끈이론의 장점은 중력이 자연스레 포함된다는 것이고 특별한 조작이 없이도 끈의 최저에너지 진동모드 중 하나가 중력자에 대응된다. 끈이론은 시공간이 4차원이 아니라 10차원이나 11차원이라 말한다. 끈이론이 옳다면 초기 우주는 10차원이었고 상태가 불안정해지자 6개의 차원이 아주 작은 공간속으로 돌돌 말려들어 지금의 4차원이 된 것이다. 그리고 이 여분의 차원은 매우 작기에 관측이 되지 않는다. 끈이론은 우주가 무한대로 존재함을 말한다. 이 이론의 약점은 검증이 불가능하다는 것인데 중력자가 보유한 에너지는 플랑크 에너지 수준으로 이를 검출하려면 은하계 크기 만한 입자가속기가 필요하기 때문이다.

 만물의 이론은 무수히 많은 해가 존재하고 초기 조건에 따라 하나의 해로 줄어든다. 이는 뉴런의 운동방정식, 맥스웰의 운동방정식도 마찬가지로 왜 초기 조건이 이렇게 결정되는지는 큰 의문으로 남는다.   

학교혁신의 힘, 전문적학습공동체

학교의 미래, 전문적 학습공동체로 열다 - 실천에서 길어 올린 전학공 생생 키워드 6 (전학공) ㅣ 새로운학교 총서 3
새로운학교네트워크 외 지음 / 살림터 / 2021년 12월

 혁신교육은 학교현장에 여러 가지 변화를 가지고 왔다. 하나하나 매우 뜻 깊은 것들이며 그 중엔 전문적 학습공동체도 자리한다. 교사는 전문직의 하나로 당연히 연구집단이어야만 한다. 하지만 혁신교육 이전의 교사집단을 연구집단으로 보긴 어렵다. 교육부와 지역교육청은 교사에게 각종 행정업무를 부과하고 자신들의 연구과제를 실행하는 집단으로 과제를 부여하기만 하였다. 때문에 교사는 내려오는 연구를 실천하기 위한 집단이거나 지시를 이해하는 그룹일 뿐, 그들 스스로 연수를 통해 자기연찬하는 집단이 아니었다. 하지만 이런 식의 정책은 중앙집권적이고 교사를 타율적으로 제한시키는 한계가 있었다. 때문에 아래서부터 시작한 혁신교육이 관의 정책이 된 혁신교육감 시절부터 현장 교원을 연구의 주체로 인정하고 지원하는 전문적 학습공동체 제도가 실행되었다. 

 전문적 학습공동체는 학교운영의 핵심 조직이 되는데 교사의 자발성과 주체성을 함양할 수 있는 중요한 기제가 되기 때문이다. 최근 학생주도성을 넘어서 교사 주도성이 주목받고 있다. 교사가 학교변화를 위해 주체적으로 의사결정을 하는 것을 교사 주도성이라고 하는 데 교사가 이러한 역량을 갖춰야만 학교가 지역 및 학생의 특색을 반영하여 진정한 학생 주도적 교육의 실천이 가능해지기 때문이다. 교사 주도성은 개인적 재능이나 역량으로서 행위자가 소유하는 것이 아니라 개인적, 자원적, 구조적 요인의 조화를 통해 성취된다. 이는 타고나는 것은 아니며 잘 발휘될 수 있는 환경과 맥락을 통해 성취된다. 그리고 이 교사주도성을 가장 잘 활성화 할 수 있는 것이 전학공이다. 

 이런 전문적 학습 공동체가 제대로 작동하기 위해서는 학교교육 목표이자 방향인 비전과 철학을 공유하는 것이 중요하다. 비전과 철학의 공유를 바탕으로 새로운 구성원과 기존 구성원을 환대와 지지에 기반하여 신뢰관계를 구축해야 제대로 된 학습조직이 기능하게 되는 것이다. 피터 센게는 학습하는 조직의 5가지 규율을 제시한다. 우선 개인적 숙련이다. 자신이 지향하는 가치를 위해 배우고 익히는 일을 멈추지 않는 것이다. 개개인이 학습하지 않는 조직에서 집단의 학습이 일어날리 없다. 두 번째는 정신 모델이다. 모든 사람은 신뢰할 만하다는 믿음이다. 세 번째는 공유 비전으로 비전의 공유를 통해 강한 유대감과 자발성을 바탕으로 스스로 학습하는 조직을 만들자는 것이다. 네 번째는 팀학습이다. 조직목표 달성을 위한 개인의 학습을 넘어서 팀으로 학습하는 것이다. 다섯번 째는 시스템 사고다. 학교를 살아움직이는 유기체적 관점으로 보고 학교를 구성하는 부분들이 상호작용하여 영향을 주고 받는 조직으로 바라보자는 것이다. 

 전문적 학습 공동체는 혁신교육의 역사와 궤를 같이 하지만 아직 현장에 완전히 자리 잡진 못했다. 언급한 것처럼 진정성 있게 이 조직이 움직이려면 여러 가지가 전제되어야 하는데 그런 부분이 미약하기 때문이다. 때문에 많은 일선 학교에서는 전학공이 안 그래도 부족한 업무 처림 및 연구시간을 해치는 또 하나의 업무이거나, 교사 동아리 수준, 혹은 일반 업무처리를 위한 회의로 전락한 곳도 적지 않다. 이런 와중에 교육감이 바뀌었다. 전문적 학습 공동체가 어찌 될지 걱정이다. 

건축이 인류의 미래를 바꿀지도 모른다.

공간 혁명 - 행복한 삶을 위한 공간 심리학
세라 W. 골드헤이건 지음, 윤제원 옮김 / 다산사이언스(다산북스) / 2019년 8월

 인간은 자연에 적응해 보금자리를 만들어왔다. 집이 시작인데 땅을 파고 나무나, 가죽, 돌, 여러 가지를 동원해 보금자리를 만들었다. 그러다 종교적 건물, 요새, 성, 궁궐, 식당, 목욕탕 등 여러 가지 문화시설을 짓게 되었고, 그 결과 지금 지구상엔 인간이 구축한 건물로 공간이 꽉찬 도시란 것이 상당히 많이 존재하게 되었다. 이쯤되면 인간은 건축하는 동물이라 칭할만 하지만 그럼에도 역설적으로 인간은 자신이 건축한 건물에 대해 그리 신경쓰지 않아왔다. 

 이런 경향은 현대에 들어와서 더 심해진 느낌이 있는데 거의 모든 도시의 현대적 철근 콘크리트 건물이 상당히 천편일률적으로 똑같기 때문이다. 책은 이런 무미건조하고 어떤 자극과 위안도 주지 못하는 건축이 들어찬 곳을 장소의 비장소화라 칭한다. 장소의 비장소화가 일어난데는 여러 가지 원인이 있다. 우선 비용의 문제다. 건축업자는 건축을 하면서 각종 법률적 제한과 용도 제한, 토지 거래와 건축 인허가등 무수한 문제와 부딪혀야 한다. 이런 와중에 인간적 건축이란데 신경을 쓰는것은 쉽지 않다. 다음은 시간적 문제다. 건축은 시간의 문제다. 공기가 길어질수록 들어가는 비용이 엄청나게 들어나기 때문이다. 대부분의 건축업자가 투자자로부터 혹은 은행으로부터 혹은 구매자로부터 대출을 받거나 선금을 받고 사업을 이어가기에 오랜 시간 공을 들려 건축하기 쉽지 않다. 마지막은 가장 중요한 인식의 문제다. 건축업자들은 건축물의 인간적 디자인에 대해 공부해본적이 없고 관심도 갖고 있지 않다. 놀랍게도 디자이너들도 마찬가지다. 이들은 디자인에 대해서 공부하지만 신경건축학에 대해서는 잘 알지 못한다. 그래서 과거 주요 유명한 디자인은 인간을 편안하게 하고 적당히 자극하기보다는 편의성이 없고 매우 독특하며 자극적인 건물이 많이 지어졌다. 이는 그들을 관리감독하는 사람들이나 정부관계자들 심지어 그들의 수요자인 건축물의 소비자 역시 마찬가지다. 전체적으로 건축 디자인에 대해 사람들이 눈을 뜨는 것이 가장 시급하다고 볼 수 있다.

 신경건축학이 등장한 것은 2004년의 일로 불과 20년도 되지 않았다. 신경건축학은 인간의 인지사고 과정이 공간에 영향을 받는다는 가설에 기반을 두고 그 인지적 영향을 측정할 수 있다는 사실을 전제하는 학문이다. 체화인지, 기반인지, 상황인지 등의 패러다임이 출현하며 신경건축학은 힘을 얻었는데 건축환경은 인간이 큰 관심을 기울이지 않아도 그 사람을 형성하고 사회를 형성하고 공동체를 형성하며 강한 영향을 준다. 이런 부분에 신경을 쓰자는 것이 신경건축한인 셈이다. 

 건축의 중요성은 도시로 갈수록 커진다. 도시는 건축물로 꽉찬 곳이고 당연히 건축이 중요하고 자연과 동떨어진 곳이므로 자연을 대체할 만한 건축공간이 무엇보다도 많이 필요하기 때문이다.  20330년까지 인구 100-500만의 도시는 550개, 500-1000만 사이는 41개, 1000만 이상의 메가시티는 41개로 늘어날 얘정이다. 도시가 크게 늘어날 예정인 셈인데 사정이 녹록치 않다. 국민일인당 소득 7만달러에 달하는 미국에서도 새건축물의 85%에 디자이너가 배제된다. 여유가 있음에도 인식이 부족한 것이다. 가난한 나라는 말할 것도 없다. 남아시아 인구의 30%가 도시의 슬럼에 거주하고, 사하라 이남 인구의 60%가 슬럼에 거주한다. 세계적으로는 무려 10억 인구다. 이들의 거주 공간은 비좁고 비위생적이며 사람으로 들끓으며 치안도 엉망이다.

  이런 가난 자체도 문제지만 공간이 자라날 어린이들에게 주는 악영향도 문제다. 연구에 의하면

사람이 북적되고 시끄럽고 좁고, 사생활이 보장되지 않는 곳에서 자라난 아이들은 넓은 공간에서 자라는 아이보다 전체적 발달이 느리다. 수업을 잘 따라가지 못하고, 가정, 학교에서 문제행동이 많으며 질서가 없다. 이는 집이라는 공간이 올바른 자아를 형성해주지 못하기 때문이다. 공간이 넓고 조용하며 자기만의 공간이 있어야 공간에 대한 자율성과 자기통제력이 생기며 올바른 자아정체성이 형성되기 때문이다. 공간이 학습에 미치는 영향을 생각보다 큰데 영국에서는 34개 학교 751명 학생을 연구한 결과 건물의 디자인이 학습진도에 25%나 영향을 미쳤다. 영향을 미친 주요인은 색상, 선택권, 복잡성, 유연성, 조명, 연결성이었다. 이런 것이 좋으려면 학교에서 학생의 머리위에 바로 조명이 있고 카페테리아 같은 폭신한 가구 같은 책상과 의자에, 자연 채광, 창문, 환기가 잘 되어야 한다. 최근 대학생들이나 중고생이 공부장소로 독서실을 팽개치고 카페를 택하는데는 나름의 이유가 있는 셈이다. 카페는 위의 조건을 대부분 만족시킨다. 머리위에 조명이 있고, 창이 바로 옆에 있으며 경치가 대부분 좋고, 앉은 의자와 책상은 안락하며 넓고 쾌적하고, 잔잔한 음악에 맛있는 음료와 디저트가 있다.

 인간은 자연친화적 동물로 야외로 나가 자연과 함께 하기를 항상 갈망한다. 그래서 정원이 있고 주말만 되면 교외로 향하는 도로가 막힌다. 자연은 인간에게 즉각적으로 유익한 영향을 준다. 자연풍광을 20초만 접해도 빨라진 심장 박동이 진정이 되고 3-5분이면 혈압이 정상화한다. 그런데 세계 주요 도시의 녹지비율은 엉망이다. 보고타는 4%, 부에노스 아이레스는 8.9%, 이스탄불은 1.5%, 로스엔젤리스는 6.7%, 뭄바이는 2.5%, 파리는 9.4%, 서울은 2.3%, 상하이는 2.6%, 도쿄는 3.4%에 불과하다. 하지만 높은 곳도 있다. 런던, 시드니, 싱가폴, 스톡홀롬은 녹지비율이 무려 35% 넘는다. 주요 정책 입안자들과 도시 설계자들, 시민들의 생각이 다르기 때문이다. 

 신경건축학으로 잠시 돌아가면 인지의 볼진과 인지가 건축 환경 경험에서 수행하는 역할을 탐구하려면 다음 세 가지 사실이 중요하다. 우선 신체는 인간의 정신적 사고 작용을 형성하며 깊은 영향을 미친다는 점이다. 인간은 신체적 경험을 통해 많은 것을 은유하는데 어릴 적 자신보다 절대적으로 큰 부모에게 의지한 경험은 큰 것은 안전하고 위대하며 권위적이라는 은유로 이어지게 된다. 그래서 세계 모든 문명의 권위적 건물은 크고 웅장하게 지어져 사람을 압도한다. 또한 인간은 부모품의 따뜻함을 경험하여 그러한 촉감과 온도를 가진 건물을 안정적으로 느낀다. 두 번째는 인간의 신체는 그간 살아온 환경에 따라 형성되며 내면의 인지적 삶 대부분은 인간의 의식 수준 아래에서 일어나다는 것이다. 이는 인간이 자라난 건축환경이 그 인간의 자아형성에 상당한 작용을 하며 그 영향을 그 인간이 의식하지 못하는 상황에서 작용한다는 점으로 대단히 중요한 요소다. 마지막은 이런 요소는 인간이 세상을 살아가는 방식을 다르게 이해하게 만든다는 점이다. 복도식 아파트나 여러집이 공유하는 골목길에서 자라는 사람과 다른 이웃을 전혀 접하지 않는 계단식 아파트에서 자라난 사람이 세상을 살아가고 이해하는 방식을 필경 다를 수 밖에 없을 것이다. 

 프라임이란 개념이 있다. 프라임은 사람이 비의식적으로 지각하는 환경적 자극으로 기억이나 정서 다양한 인지적 연상을 활성화해 이후의 사고나 느낌, 반응에 영향을 미치는 것이다. 예를 들어 한 사람이 추위와 쓰레기 냄새에 노출되면 신체적 불쾌감이 높아져 이는 마음 속 분노와 고독감과 연결되는 것이다. 그리고 이는 곧 그의 인지에 영향을 미친다. 한 사람이 집을 나서며 쓰레기를 추위에 노출된 외곽의 더러운 곳에 버릴 수 밖에 없을때 누군가 그에게 전화를 한다면 사소한 일로도 싸울수 있게 될 것이다. 이런 프라임은 우리가 사는 모든 건축요소가 될 수 있다. 모든 표면, 모든 건축이 잠재적 프라임이 될 수 있다. 하지만 모든 것이 프라임이 되진 않으며 대부분의 환경요소는 이렇다할 영향을 미치진 않는다. 

 건축물 중에서 가장 중요한 것은 당연히 집이다. 장소 애착이란 개념이 있는데 이는 개인의 정체성 형성에 매우 중요하다. 장소에 애착이 강한 사람은 행복감을 더 느끼고, 공동체와의 유대감도 강하며 이기적인 태도와 사리사욕을 보리고 타인과의 공감능력이 더 크기 때문이다. 인간은 건축물에서 조망과 피신 두 요인이 필요한다. 집은 피신 공간이다. 집에서는 자율성과 통제력이 커지며 집은 이런 요소를 잘 갖출수 있도록 지어져야 한다. 여러 사람이 같이 머물면서도 각자의 공간이 있고 시끄럽지 않으며 천정은 적당히 높고 자연공간과 가까워야 하며 자연광이 잘 들고 환기가 잘 되어야 한다. 

 이런 집처럼 도시 지역의 여러 경관도 인간이 애착을 느낄 수 있도록 지어져야 한다. 그러려먼 다음의 요소를 갖춰야 한다. 우선 장소의 디자인이 인간의 활동을 촉진해야 한다. 너무 웅장하고 장엄하여 들어가기 부담스럽다던가, 아름답지만 머물만한 공간이 없는 로비는 불합격이다. 반면 노르웨이 오슬로의 국립발레극장은 지붕을 경사지게 완만하게 계속 아래로 내려 호수가와 맞닿게 만들었다. 사람들이 이 건물을 어떻게 사용하고 여길지 쉽게 예측되는 부분이다. 둘 째는 이런 활동사이의 조화를 유도하는 방식과 공간내 물체의 패턴화된 배치다. 인간은 자연에서 규칙성, 즉, 패턴을 본능적으로 찾는다. 때문에 너무 단조롭지 않은 적당한 자극을 주는 패턴이 건축물에 필요하다. 마지막은 물체의 형태가 유도하는 연상작용이다. 인간은 체화된 인지로 은유하는데 건축물이 주는 은유가 많은 부분에서 매력적으로 다가온다. 시드니의 오페라 하우스의 지붕은 해안에 위치해 돛을 연상하기도 하고, 조개껍데기를 연상하기도 하며 바닷가의 오래된 생명체를 연상시킨다. 또한 베이징 올림픽 주경기장은 새의 둥지를 형상화했다. 새의 둥지는 무척 약하지만 이 경기장의 둥지는 강철로 매우 튼튼하다. 이런 은유는 사람으로 하여금 강한 재미를 갖게 하고 이 장소에 애착을 갖고 계속 찾게 만드는 요인이 된다. 

 최근 한국에서도 공간이 인간에게 주는 영향을 인식하고 다양한 시도가 시작되었다. 교육에서도 영향을 미쳐 교육부는 이미 학교공간을 재구조화하는 그린스마트학교 사업을 시작했다. 학교공간을 학습친화적으로 인간친화적으로 바꾸려는 시도이며 이 과정에서 주체는 학교의 주인인 학생, 학부모, 교사가 된다. 이들이 교육과정을 통해 학교공간 재구조화 프로젝트를 하고 이를 디자이너가 검토한 후 서로 의견 조율을 통해 이를 구현해나가는 것이다. 탄소배출이라는 측면에서 매우 긍정적이지만 전혀 자극적이지 않고 장소의 비장소화를 가장 크게 구현하는 아파트에도 변화가 필요하다. 책에 보면 건축물 층사이에 물결무늬를 돌출시켜 건물 전체가 역동적으로 파도치는 모습으로 구현한 건축물이 있었고 다소 튀어나온 물결 부분은 발코니로 쓰이고 있었다. 아파트에도 이런 시도가 가능한 것이다. 친인간적인 디자인에 대한 관심과 전환 및 정책이 필요한 시점이다.  

풀리지 않는 의문들

무엇이 우주를 삼키고 있는가 - 50년간 우주를 올려다본 물리학자의 30가지 대답
폴 데이비스 지음, 박초월 옮김 / 반니 / 2022년 7월

 20세기 들어 우주에 관한 중요한 발견이 많이 이뤄졌다. 아인슈타인의 상대성 이론은 중력이 힘이라기보다는 에너지와 물질이 시공간을 변화시키는 것이라는 것을 밝혀냈고 빛의 속도가 절대적이고 이 우주에서 가장 빠르고 불변함을 알아냈다. 계속된 관측으로 먼 은하에서 오는 빛이 적색편이를 보임이 밝혀졌고 이는 우주가 점점 가속 팽창함을 밝히는 근거가 되었다. 당연히 시간을 거꾸로 돌려 우주가 퍼지기 이전인 빅뱅의 아이디어가 등장했다. 빅뱅은 우주 전 곳에 균일하게 퍼진 우주배경복사가 발견된 게 그 입증의 결정적 근거가 되었다. 우주배경복사가 어디서나 균일하므로 우주는 초창기에 슷한 상태에서 급속히 팽창함한 것으로 밝혀졌다. 

 암흑에너지와 암흑물질의 존재도 예상되었다. 우주의 모든 원소가 발견되자 이들의 수가 충분치 않음이 문제였다. 때문에 눈에 보이지 않는 암흑물질과 암흑에너지가 상정되었다. 이들은 있을 수 밖에 없는 것들인데 거의 상호작용이 일어나지 않아 검출이 되지 않고 있다. 블랙홀도 1970년대 발견되었다. 그리고 이 블랙홀은 무한정 커지는 것이 아니라 사건지평선 경계 부근에서 양자요동으로 생기는 쌍입자 중 하나만 흡수되고 하나는 남는 일로 인해 음의 에너지를 흡수하여 점차 증발한다는 것도 밝혀졌다. 결국 블랙홀은 상당히 많이 흡수하지만 복사를 하는 셈으로 언젠간 사라지게 된다. 

 하지만 밝혀지지 않은 것도 많다. 우선 빅뱅이전이다. 빅뱅이 있었던 것은 확실한 편인데 그 이전엔 무엇이 있었냐는 것이다. 사실 시간은 엔트로피 법칙으로 인해 느껴지는 것이기에 빅뱅이전 모든 물질과 에너지가 변화하지 않고 그 변화가 빛에 의해 전달되기 전까지는 시간이 있었다고 보기도 어렵다. 다음은 역시 암흑물질과 암흑에너지다. 우주 대부분을 차지하는 물질과 에너지인 이것들이 무엇인지 밝히지 못한다면 우주가 무엇이라고 밝혀냈다고 보기는 어렵다. 또 다른 문제는 우주를 지배하는 기본 법칙들이다. 물질은 쿼크와 전자 그리고 이들 사이의 힘을 전달하는 강력과 약력, 전자기력, 중력이 있다. 하지만 이들이 왜 이런 성질을 갖고 이렇게 움직이는지 이유를 알아내지 못했다. 또한 이 기본입자와 4가지 힘을 설명하는 대통일이론도 완성되지 못했다. 

 하여튼 책은 우주론을 전공한 저자가 우주에 대해 갖는 여러가지 의문과 궁금증등을 30개의 장으로 짧지만 깊게 풀어낸 책이다. 위의 언급한 내용과 중복되어 몇 가지만 살펴 본다. 일단 밤하늘이 어둡다는 점이다. 무척 당연한 것이지만 우주에는 무한히 많은 별이 있기에 아무리 멀어도 이들이 밝게 빛난다면 밤하늘이 사실 밝아야하는게 아니냐는 점이다. 하지만 하늘은 어두운데 그 이유는 우선 별의 갯수가 무한하지 않다는 점이다. 별은 끊임없이 명멸한다. 거기에 아무리 밝고 크다한들 빛의 밝기는 거리의 제곱에 반비례하므로 멀수록 엄청나게 어두워진다. 게다가 우주의 그 많은 별들의 빛이 지구로 모두 오지도 못한다는 점이다. 우주는 140억 년 정도의 역사가 있고 상당수의 우주는 팽창으로 인해 영원히 관측 못하는 지점에 있다 또한 지구와 너무 멀어 빛이 아직 도달하지 못한 곳도 있다. 이러니 하늘은 충분히 밝을 수 없다.

 전자는 이상한 성질을 갖는다. 모든 전자는 정확히 같은 속도(이것도 왜 인지 모른다. 그리고 회전하는 에너지는 어디서 얻는 것일까)로 끊임없이 회전한다. 이는 전자 고유의 특징이다. 과학자들은 무슨생각인지 자기력을 이용해 이 전자를 360도 뒤집어 보았다. 그러면 원래와 똑같은 상태이니 회전 방향도 같아야 하는데 웬일인지 전자는 반대로 회전하고 있었다. 하지만 360도를 한번 더 뒤집어서 결과적으로 두 바퀴인 720도를 뒤집자 원래대로 회전하고 있었다. 정말 이상한 일이 아닐수 없다. 

 시간은 우주의 탄생과 동시에 생겨났다. 사실 시간은 허구적 개념에 가깝다. 우주의 에너지와 물질은 모두 보존된다. 이들은 열역학 제 2법칙인 엔트로피 법칙에 의해 확률적으로 더 일어나기 쉬운 무질서한 방향으로 이동한다. 이것이 우주의 시작이고 엔트로피가 모두 매우 높아져 더 높아질수 없는 상태인 완전한 무질서에 이르렀을 때가 우주의 끝이다. 그리고 시간은 이 엔트로피가 높아진 물질이나 에너지의 상태 변화를 감지해 느끼게 되는 것이다. 그리고 물질과 에너지의 변화를 알려주는 시간은 사실상 이 변화 정보를 전달하는 빛에 의해서만 느낄 수 있다. 때문에 우리는 빛이 도착하는데 영향을 미치는 강한 중력과 빠른 속력에 의해 시간의 왜곡을 느끼게 된다. 엔트로피 법칙은 우주 어디에서나 적용되고 있지만 중력이 강한 곳과 빠른 속도로 이동하는 곳에서는 빛이 이동하는데 시간이 오래 걸리기 때문에 그곳에서는 시간이 느리게 흐르게 되는 것이다. 이것은 상당히 이상한 부분이다. 엔트로피 법칙이 완전히 절대적이라면 통상적인 곳과 시간이 느리게 흐르는 곳에서도 같은 정도로 엔트로피가 증가해야 하지만 빛이라는 정보가 전달되어야만 그것이 인정되므로 정보전달이 늦은 곳에서는 엔트로피도 늦게 증가하는 셈이 되기 때문이다. 마치 엔트로피 법칙이 우주 전역에서 균일하게 적용되는 것이 아니라 중력이 충분히 강한 곳과 속력이 빠른 곳에서는 늦게 흐른다는 것처럼 느껴지기 때문이다. 어쩌면 이 방식은 엔트로피를 국소적으로 늦추는 방법이 아닐지 모르겠다.

 이 책을 짧지만 강렬한 의문과 우주에 대한 다양한 성과의 발견과 인류가 걸어온길 그리고 앞으로 밝혀내야 할 길을 알려준다. 저자는 인공지능의 등장으로 갑자기 모든 문제가 풀릴지도 모른다는 생각을 갖는다. 그리고 우주는 어찌해서 아무것도 없는 기본 입자와 에너지에서 시작해 우리처럼 스스로를 성찰하고 원리를 알아낼 수 있는 물질을 만들게 되었는지에 대해 깊은 고민을 갖고 있다. 채사장은 이를 지대넓얕 제로편에서 우주가 우리를 통해 성찰능력을 갖게 되었음으로 논의한 바 있다. 생각이 깊은 사람들의 생각은 비슷한 편인듯하다. 정말 우리 인간은 우주의 성찰도구인지 모른다. 그리고 모든 것을 알아냈을때 어떨 일이 일어날지 모르겠다. 무섭지만 할 수 밖에 없는 일이고 인간이 하고 싶고 해내고야 말듯한 일이다.