우리나라 학생들 대부분은 고등학교를 졸업할 때까지 수학공부에 상당히 많은 시간을 투자하고 있다. 문과 학생들도 어려운 미적분 문제를 푸느라 머리를 싸매고 있지만, 일상생활에서는 미적분을 쓸 일이 전혀 없다.

많은 학생들은 왜 일상에 필요도 없는 수학에 매달려야 하는지 그 이유를 모른다. 그래서 일찌감치 수포자(수학 포기자)가 되고 만다. 우리 사회에서 수포자가 된다는 것은 좋은 대학을 포기한다는 말이고, 그건 앞으로 좋은 직장, 성공된 삶을 포기한다는 얘기로 통한다.

하지만 나이팅게일은 통계학을 통해 전쟁의 사망자를 줄일 수 있었고, 가우스는 행성의 존재 가능성과 위치를 수학으로 찾아냈다. 이처럼 수학은 문명의 발전부터 우주를 향한 호기심을 이끌어 올만큼 우리 삶과 밀접한 관계가 이어왔다.

‘수학이 거기서 왜 나와?’ 수학문화축전특별전

이처럼 우리가 생각지도 못했던 일상 곳곳에서 수학을 발견할 수 있다. ‘수학이 거기서 왜 나와?’라는 주제로 의외의 순간에 마주치는 수학을 보여주는 수학문화축전특별전이 오는 5월 27일까지 국립과천과학관에서 열린다. 여기서는 수학을 배워서 어디에 쓰냐는 편견에 맞서 산업현장에서 기술의 발전을 이끌고 있는 수학의 활약상을 보여주고 있다.

이번 특별전에서는 인공지능이 어떻게 인간을 알아보는지 거기에 어떤 수학적 원리가 숨어있는지를 보여준다. 그건 바로 퍼슨 디텍션이란 원리인데, 이것은 딥러닝으로 학습된 인공지능 프로그램이다. 이미지를 분석하기 위해 이미지를 격자 구주로 나누고, 각각의 격자 구조를 중심으로 여러 개의 사각형 박스를 그려서 개발 박스마다 가장 확실히 인식했다고 생각하는 대상과 그 대상의 점수를 계산하여 가장 높은 점수를 인식하는 방법이다.

최근 우리나라 경찰청에서는 CCTV에 퍼슨 디텍션 기능을 담아서 용의자 사진을 입력하면 유사한 범죄 전력이 있는 후보군과 얼굴을 비교해 결과를 통보하도록 하여 신속한 신원확인과 수사가 가능해졌기 때문에 그걸 확인해 볼 수 있는 전시물에 아이들의 관심이 쏠렸다.

‘최소 이동경로 찾기’ 전시물도 전선, 통신망, 지하철 노선도 등 산업 곳곳에 쓰이는 수학으로 인기를 모았다. 도시를 한 번만 통과하여 N개의 도시를 방문하는 최단 경로를 구하는 문제를 직접 풀어보면서 어려운 수학 원리를 보다 쉽게 깨달을 수 있었다. 이밖에도 매듭 풀기, 미끄럼틀 등 전혀 수학과 상관이 없어 보이는 게임에서도 수학의 원리를 발견할 수 있었다.

4차 산업혁명 인재 교육에 필요한 수학의 역할은?

그렇다면 수학공부도 이처럼 쉽고 재미있게 할 수 있는 방법은 없을까. 그 방법론을 찾기 위해 특별전 옆에서는 수학 어벤져스와 함께하는 수학 토크쇼도 진행되고 있다. 지난 28일 조봉한 깨봉수학 대표가 ‘4차 산업혁명과 수학의 역할’에 대해 강연했다.

이날 조봉한 대표는 “공식을 외워야 하는 틀에 박힌 수학의 시대는 지나갔다”고 말했다. 그는 “인간이 공식을 외워서 아무리 계산을 잘한다고 해도 컴퓨터의 정확성과 빠르기를 따라잡을 수 없다”며 “이제는 임진왜란이 언제 일어났는지 년도를 외우는 것이 아니라 그 사건이 어떻게 일어나게 됐으며 앞으로 어떻게 진행될 지를 예측하는 힘을 배워야 한다”고 강조했다.

조 대표는 그 힘을 ‘꿰뚫어 보는 힘’이라고 말했다. 그는 “세상의 모든 것은 변화하고, 변화하지 않는 것은 아무 것도 없다”며 그러므로 “세상을 이해하려면 변화를 꿰뚫어보는 힘이 필요하고 수학교육은 학생들이 세상의 변화와 사물들의 관계를 정량적으로 이해할 수 있도록 가르쳐야 한다”고 설명했다.

그것을 수학공부에 적용을 했다. 조 대표는 “2년 전에 경기도 한 초등학교에서 정규 교과과정과 다르게 기본적인 수학의 원리를 큐브 같은 놀이기구와 양의 변화를 통해 가르쳤다. 4주 동안 총 12시간을 놀이하듯 공부를 한 뒤에 수능시험에 나온 어려운 미적분 문제를 풀게 했고, 같은 문제를 수능 수학 만점을 받은 서울대 1학년 학생들이 풀도록 했다”고 소개했다.

그 결과 “미적분을 배우지도 않은 초등학생들이 대학생들보다 훨씬 쉽고 빠르게 정답을 맞추는 놀라운 일이 나타났다”고 덧붙였다. 그는 “지금까지 우리의 수학교육은 아이들을 수능시험을 잘 보는 기계를 만들어 온 것이나 마찬가지다. 수학공부를 하는 이유는 문제를 잘 풀기 위해서가 아니라 수학원리의 이해를 바탕으로 순차적, 합리적으로 문제를 해결하는 사고를 체득화하는 것이어야 한다. 그런 인재가 바로 4차 산업혁명 시대가 요구하는 인재”라고 피력했다.