히포 노트(hippo)

태양계(Solar System)는 중심에 위치한 항성인 태양과, 그 중력에 의해 끌려 태양을 공전하는 다양한 천체들로 이루어진 체계이다. 태양을 도는 행성들은 크게 두 그룹으로 나눌 수 있다.

첫 번째 그룹은 지구형 행성(수성, 금성, 지구, 화성)으로, 이들은 주로 고체 표면을 가진 행성들로 구성되어 있으며, 소행성대를 기준으로 태양에 더 가까이 자리 잡고 있다. 

두 번째 그룹은 목성형 행성(목성, 토성, 천왕성, 해왕성)으로, 소행성대 바깥에 위치하며, 주로 가스나 얼음으로 이루어져 있다. 목성과 토성은 가스 행성, 천왕성과 해왕성은 얼음 행성으로 분류된다.

행성 외에도 태양계에는 다양한 소천체들이 존재한다. 소행성대는 화성과 목성 사이에 위치한 원반 모양의 구역으로, 주로 암석과 금속으로 이루어진 소천체들이 밀집해 있다. 카이퍼대와 산란 분포대는 해왕성 너머에 있으며, 이곳의 천체들은 주로 물, 암모니아, 메탄 등의 얼음으로 이루어져 있다. 

태양계에는 왜행성이라는 작은 천체들도 존재하는데, 이들은 자체 중력으로 구형을 유지할 정도로 크지만, 행성만큼의 지배력을 갖지 않는다. 대표적인 왜행성으로는 세레스, 명왕성, 하우메아, 마케마케, 에리스 등이 있다. 이 외에도 오르트 구름이라는 장주기 혜성의 고향이 태양계의 외곽에 존재하며, 이는 태양계의 천체들이 분포된 구역의 약 천 배 거리에 걸쳐 있다.

태양계에는 혜성, 센타우루스족, 우주 먼지와 같은 소천체들이 다양한 구역을 자유롭게 떠다닌다. 태양으로부터 방출되는 태양풍은 태양권 내에서 항성풍 거품을 형성한다.

태양계의 주요 행성 중 여섯 개(지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성)는 위성을 가지고 있으며, 목성형 행성들은 고유의 행성 고리를 지닌다.


태양계의 발견과 탐험

오랜 시간 동안 인류는 태양계의 존재를 인식하지 못했으며, 지구가 우주의 중심에 고정되어 있고, 하늘에서 움직이는 다른 천체들과는 완전히 다른 존재라고 믿었다. 몇몇 예외로는 인도의 수학자 겸 천문학자 아리아바타와 고대 그리스 철학자 사모스의 아리스타르코스가 태양 중심의 우주론을 제시하기도 했으나, 태양중심설을 수학적으로 정립한 최초의 인물은 니콜라우스 코페르니쿠스였다. 

17세기에 들어서 그의 이론은 요하네스 케플러, 갈릴레오 갈릴레이, 아이작 뉴턴에 의해 발전되었고, 이들은 물리학적 원리를 통해 지구가 태양 주위를 공전하며, 행성들이 지구에 작용하는 중력과 같은 힘에 의해 제어된다는 사실을 받아들였다. 

근대에 이르러 망원경 기술이 발전하고 무인 우주선이 도입되면서, 다른 행성들의 지질학적 현상(산맥, 크레이터 등)과 기상학적 현상(구름, 모래폭풍, 만년설 등)에 대한 심층적인 조사가 가능해졌다.

태양계의 구성

태양계의 주요 구성 요소 중 하나인 태양은 G형 주계열성으로, 태양계 전체 질량의 99.86%를 차지하며, 중력을 통해 태양계의 천체들을 지배한다 . 태양을 공전하는 두 개의 거대 가스 행성(목성과 토성)과 두 개의 거대 얼음 행성(천왕성과 해왕성)은 태양을 제외한 나머지 태양계 질량의 99%를 차지하고 있으며, 그중 90%는 목성과 토성이 차지한다【주1†source】.

태양계는 태양, 태양을 공전하는 행성, 그 행성을 공전하는 위성, 그리고 왜소행성(dwarf planet), 소행성, 혜성, 카이퍼 대 천체와 같은 소천체(small Solar System bodies, SSSB), 그리고 행성간 먼지(interplanetary dust)로 구성되어 있다.

태양 주위를 공전하는 대부분의 큰 천체들은 지구의 궤도(황도)에 거의 평행한 궤도를 그리며 움직인다. 행성들의 궤도는 황도와 가깝지만, 혜성이나 카이퍼 대 천체의 궤도는 더 큰 각도를 형성하는 경우가 많다  . 대부분의 천체는 태양의 자전 방향과 동일하게, 태양 북극에서 보았을 때 시계 반대 방향으로 공전하지만, 핼리 혜성처럼 예외도 존재한다.

태양을 공전하는 천체들의 궤도는 케플러의 행성운동법칙으로 설명할 수 있다. 이 법칙에 따르면, 모든 천체는 태양을 한 초점으로 하는 타원 궤도를 따라 움직인다. 태양에 가까운 천체일수록 공전 주기가 짧으며, 태양에서 가장 가까운 점을 근일점, 가장 먼 점을 원일점이라고 부른다. 천체는 근일점에서 빠르게 움직이고 원일점에서 느리게 움직인다. 행성들의 궤도는 비교적 원형에 가깝지만, 혜성이나 카이퍼 대 천체의 궤도는 더 길쭉한 타원형이다. 특히 세드나는 매우 찌그러진 타원 궤도를 가진다.

많은 태양계 모형에서는 행성 간의 거리를 시각적으로 왜곡해 표현하지만, 실제로 태양에서 멀어질수록 행성 간의 거리는 더 크게 벌어진다. 예를 들어, 금성은 수성보다 약 0.33 천문단위(AU) 더 바깥에 위치하지만, 토성은 목성보다 4.3 AU 더 멀리 있고, 해왕성은 천왕성보다 10.5 AU 더 멀리 위치해 있다. 궤도 간 거리의 규칙성을 설명하려는 시도(티티우스-보데의 법칙)도 있었으나, 이를 뒷받침하는 확립된 이론은 아직 없다 .

태양계의 대부분의 행성은 자신의 위성 체계를 가지고 있다. 위성은 행성 주위를 공전하는 천체로, 일부는 매우 커서 행성보다 큰 위성도 있다. 예를 들어, 목성의 위성인 가니메데는 그 크기가 행성을 능가한다. 대형 위성들은 대부분 조석 고정 상태로, 모행성을 향해 영구히 한쪽 면만을 보여준다. 또한, 목성형 행성들은 작은 입자로 이루어진 행성 고리를 가지고 있으며, 이 고리들은 각 행성의 주위를 공전한다.

태양계 용어

비공식적으로 태양계는 여러 부분으로 나뉘며, 내행성 영역에는 네 개의 암석 행성(수성, 금성, 지구, 화성)과 소행성대가 포함된다. 소행성대 너머에는 네 개의 가스 행성(목성, 토성, 천왕성, 해왕성)이 위치하는 외행성 영역이 존재한다. 카이퍼 대의 발견으로 인해 태양계의 범위는 해왕성 너머의 천체까지 확장되었다 .

물리적 및 동역학적 관점에서 태양 주위를 도는 천체는 행성, 왜행성, 그리고 태양계 소천체(small Solar System bodies) 세 종류로 분류된다. 행성은 구형을 유지할 만큼 충분한 질량을 가지고 있으며, 공전 궤도에서 자신보다 작은 모든 천체를 흡수한 천체를 말한다. 이 기준에 따르면 태양계의 행성은 수성, 금성, 지구, 화성, 목성, 토성, 천왕성, 해왕성의 8개다. 반면, 명왕성은 궤도 근처에 있는 카이퍼 대 물질을 흡수하지 못했기 때문에 행성으로 분류되지 않는다.

왜행성은 행성과 마찬가지로 태양을 공전하고 구형을 이루지만, 궤도 근처의 작은 천체들을 흡수하지 못한 천체다. 태양계에서 왜행성으로 분류되는 천체로는 세레스, 명왕성, 하우메아, 마케마케, 에리스의 5개가 있다. 그 외에도 세드나, 오르쿠스, 콰오아 등은 미래에 왜행성으로 분류될 가능성이 있다. 해왕성의 궤도를 횡단하는 왜행성은 명왕성형 천체 또는 플루토이드라고 불린다. 나머지 천체들은 모두 태양계 소천체로 분류된다.

비공식적으로 태양계는 내행성계, 소행성대, 가스 행성, 카이퍼 대로 나눌 수 있다. 행성의 크기와 궤도는 종종 실제 비율과 다르게 표현되며, 시각적 편의를 위해 왜곡된다.

행성과학자들은 태양계 내 물질을 가스, 얼음, 암석 등의 용어로 분류한다. 암석은 높은 녹는점을 지닌 혼합물로, 주로 규소, 철, 니켈을 포함하며, 내행성 지대와 소행성의 주요 구성 요소다. 가스는 분자 수소, 헬륨, 네온처럼 매우 낮은 녹는점을 지닌 물질로, 주로 목성, 토성 같은 행성의 대부분을 구성한다. 얼음은 물, 메탄, 암모니아, 이산화탄소 등으로, 온도와 압력에 따라 상태를 달리한다. 얼음 물질은 주로 가스 행성의 위성, 천왕성과 해왕성의 내부, 그리고 카이퍼 대 천체에서 발견된다. 가스와 얼음은 종종 휘발성 물질로도 불린다.

태양

태양은 태양계의 중심에서 중력으로 모든 천체를 지배하며, 인류가 그 표면을 직접 관찰할 수 있는 유일한 항성이다. 항성은 스스로 빛을 내는 천체로, 태양은 지구 질량의 33만 2,900배에 달하는 막대한 질량을 가지고 있다. 이러한 질량 덕분에 태양 내부에서는 핵융합 반응이 일어날 수 있는 충분한 밀도가 형성되며, 그 결과 태양은 막대한 에너지를 전자기 복사 형태로 우주에 방출한다. 이 전자기 복사의 일부는 우리가 가시광선이라고 부르는 400~700 나노미터 대역에 속하며, 인간의 눈으로 볼 수 있다.

태양의 표면 온도는 약 5,800 켈빈이며, 분광형상 G2 V에 속하는 황색 왜성이다. 하지만 태양은 왜성이라고 부를 만큼 작지 않으며, 은하에서 비교적 무겁고 밝은 항성에 속한다. 색등급도에서는 태양이 주계열 띠에 위치하며, 이는 태양이 아직 핵융합을 통해 에너지를 방출하는 생애 중반에 있다는 것을 의미한다. 태양은 시간이 지남에 따라 천천히 밝아지고 있으며, 처음 형성되었을 때의 밝기는 현재의 약 70% 수준이었다.

태양은 종족 I 항성에 속하며, 우주 진화의 후기에 태어난 항성이다. 따라서 수소와 헬륨보다 무거운 금속 원소가 풍부하게 포함되어 있으며, 이는 행성계 형성과도 관련이 있다. 무거운 원소는 이전 세대의 항성 폭발에서 만들어져 우주에 흩어진 물질이기 때문에, 태양의 금속 함량은 그 주위에 행성들이 형성될 수 있었음을 시사한다.

과학자들은 태양의 수명을 약 110억 년으로 추정하며, 현재 태양의 나이는 약 46억 년이다. 약 50억 년 후에는 태양이 적색거성으로 변하면서 에너지를 대부분 잃게 될 것으로 예상된다. 그러나 그 전에 태양의 밝기는 약 10억 년마다 10%씩 증가하고 있으며, 이로 인해 지구의 생태계는 약 10억 년 후에는 생명 유지가 어려워질 것으로 예측된다.

태양은 태양풍이라는 대전된 입자(플라스마)를 지속적으로 방출하며, 이 입자는 시속 150만 킬로미터의 속도로 퍼져나가 태양권을 형성한다. 태양권의 영향은 최소 100 AU까지 미치며, 그 안에는 행성간 매질이 존재한다. 태양의 플레어나 코로나 질량 방출과 같은 현상은 태양권을 교란시키며 우주 기후에 영향을 미친다. 태양권 내에서 가장 큰 구조물은 태양의 회전 자기장에 의해 형성된 나선형의 태양권 전류편이다.

지구의 자기장은 태양풍이 지구의 대기를 벗겨내는 것을 방지한다. 반면, 금성과 화성은 자기장이 없기 때문에 태양풍에 의해 대기가 점차 우주로 사라지고 있다. 태양풍과 지구 자기장의 상호작용은 오로라를 형성하며, 이는 자기극 근처에서 대전된 입자가 지구의 대기와 상호작용할 때 발생한다.

태양계 외부에서 기원한 우주선은 태양권에 의해 부분적으로 보호받고 있으며, 행성의 자기장도 행성을 어느 정도 보호한다. 태양계 내의 우주 방사선 수준은 성간물질과 태양 자기장의 변화에 따라 달라지지만, 그 변동 폭은 아직 정확히 알 수 없다.

핵물리학(nuclear physics)은 원자핵을 연구하는 물리학의 한 분야입니다. 비슷한 이름 때문에 종종 원자물리학(atomic physics)과 혼동되지만, 두 분야는 서로 다릅니다.

핵물리학의 기원에 대해서는 여러 의견이 있습니다. 1896년 앙리 베크렐이 방사선을 발견하면서 시작되었다고 보는 견해도 있고, 1911년 어니스트 러더포드가 원자가 양전하를 띤 핵과 이를 둘러싸는 전자로 구성되어 있음을 밝힌 순간을 핵물리학의 출발점으로 보는 견해도 있습니다.

오늘날 핵물리학의 연구 영역은 더욱 확장되었습니다. 핵 자체의 특성, 핵자 간 상호작용, 경입자와 중간자, 쿼크와 글루온의 상호작용 등도 연구 대상에 포함되며, 나아가 표준 모형의 검증 도구로도 사용되고 있습니다.

역사 

핵물리학은 원자핵을 연구하는 분야로, 원자물리학과는 다른 독립된 학문입니다. 그 기원은 1896년 앙리 베크렐이 방사선을 발견하면서 시작되었다고도 하며, 1911년 어니스트 러더퍼드가 원자가 양전하를 띤 핵과 이를 둘러싸는 전자로 구성되어 있음을 밝혀내면서부터라고도 합니다.

20세기 초, 톰슨의 원자 모형은 원자가 내부 구조를 가진다는 개념을 제시했으며, 이 시기에 알파선, 베타선, 감마선이라는 세 가지 방사선이 발견되었습니다. 1911년, 오토 한과 1914년 제임스 채드윅의 실험은 베타 붕괴 스펙트럼이 연속적임을 밝혀냈으며, 이는 당시 에너지 보존 법칙을 둘러싼 논쟁을 일으켰습니다.

1905년, 아인슈타인은 질량-에너지 등가성을 제시했고, 이후 러더퍼드의 팀은 알파 입자 산란 실험을 통해 핵이 매우 작고 밀집된 구조라는 사실을 확인했습니다. 이 발견은 러더퍼드의 원자 모형으로 이어졌으며, 원자는 양성자와 전자로 구성되고, 전자는 핵 주위를 도는 형태로 설명되었습니다.

중성자의 발견은 1932년 제임스 채드윅에 의해 이루어졌습니다. 이는 원자핵에 있는 중성자가 양성자와 질량이 비슷하지만 중성이며, 1/2의 스핀을 가진다는 사실을 밝혔고, 이는 원자핵의 결합 에너지와 핵의 스핀 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 했습니다.

1935년 유카와 히데키는 강한 상호작용을 설명하기 위해 중간자 이론을 제시했고, 이후 파이온의 발견으로 이 이론이 입증되었습니다. 이를 통해 핵자 간 상호작용이 전자기 상호작용보다 더 제한된 범위에서 작용하는 이유가 설명되었습니다.

현대 핵물리학은 원자핵의 붕괴, 알파 붕괴, 베타 붕괴, 감마 붕괴 등 여러 붕괴 과정과 핵 상호작용을 연구하는데, 이 연구는 표준 모형과 소립자 물리학의 발전에도 중요한 기여를 했습니다.

현대핵물리학

중핵은 수백 개의 핵자를 포함할 수 있으며, 그 움직임은 양자역학보다는 고전적인 뉴턴 역학으로 설명될 수 있는 부분도 있습니다. 물방울 모형에 따르면 핵은 표면 장력과 양성자 간의 전기적 반발로 인해 에너지가 증가하며, 이 모형은 핵분열과 결합 에너지와 같은 핵의 여러 특징을 설명할 수 있습니다.

그러나 양자역학적인 효과가 이 고전적인 설명에 더해집니다. 마리아 메이어가 발전시킨 핵 껍질 모형에서는 중성자와 양성자의 특정 수가 껍질을 가득 채우면 핵이 특히 안정해진다고 설명합니다. 또 다른 정교한 모델로는 상호작용 보손 모델이 있으며, 이는 중성자와 양성자의 쌍이 보손처럼 상호작용한다는 이론입니다.

오늘날 핵물리학의 많은 연구는 극한 상황에서의 핵을 다루고 있습니다. 예를 들어, 들뜬 에너지나 높은 회전 상태의 핵, 혹은 중성자-양성자 비율이 비정상적인 핵의 형태 등이 연구되고 있습니다. 이러한 극한 핵은 입자 가속기에서 이온 빔을 사용하여 만들어지며, 인공적으로 유도된 핵분열이나 핵자 변환 반응으로 생성될 수 있습니다.

더 높은 에너지의 입자 빔은 핵을 매우 높은 온도에서 실험할 수 있게 하며, 이를 통해 쿼크-글루온 플라즈마 상태라는 새로운 물질 상태가 생성되었다는 증거도 발견되었습니다. 이 상태에서는 쿼크들이 양성자나 중성자 내부에서 고정된 것이 아니라 자유롭게 섞이는 특성을 가집니다.

핵붕괴
약 80개의 원소는 적어도 하나의 안정한 동위원소를 가지고 있으며, 그 수는 약 254개에 달합니다. 그러나 수천 개의 불안정한 동위원소도 존재하며, 이들은 짧게는 수천분의 1초에서 길게는 수억 년에 이르기까지 서서히 붕괴합니다. 핵의 안정성은 중성자와 양성자 비율에 따라 달라지며, 비율이 맞지 않으면 원자가 붕괴됩니다.

예를 들어, 베타 붕괴에서는 질소-16(N-16) 원자가 생성된 후 수 초 만에 산소-16(O-16)으로 바뀝니다. 이때 중성자는 양성자, 전자, 반중성미자로 변환됩니다. 알파 붕괴에서는 방사성 원소가 헬륨 원자핵을 방출하며 붕괴하고, 감마 붕괴에서는 들뜬 상태의 핵이 감마선을 방출하며 더 낮은 에너지 상태로 변합니다. 이 과정에서 원소는 변화하지 않고 에너지만 방출됩니다.

내부 전환 붕괴와 같은 다른 붕괴 과정도 존재하며, 여기서 핵에서 방출된 에너지가 궤도 전자를 떼어내는 데 사용될 수 있습니다. 이는 베타 붕괴와는 달리 한 원소가 다른 원소로 변하지 않고, 전자가 방출되는 특징이 있습니다.

핵융합

핵융합은 두 개의 저질량 핵이 매우 가까워져 강력에 의해 결합하는 과정입니다. 그러나 이 두 핵이 가까워지려면, 그들 사이의 전기적 반발력을 극복할 수 있는 큰 에너지가 필요합니다. 따라서 핵융합은 매우 높은 온도나 압력에서만 발생할 수 있습니다. 일단 융합이 시작되면, 대량의 에너지가 방출되고, 결합된 핵은 더 낮은 에너지 상태를 가집니다. 핵자의 결합 에너지는 질량수가 증가할수록 증가하며, 그 최고점은 니켈-62(Ni-62)입니다.

태양과 같은 항성은 네 개의 양성자가 헬륨 핵으로 변환되는 융합 과정을 통해 에너지를 생성합니다. 이 과정에서 수소가 헬륨으로 변환되는 핵융합이 통제되지 않을 경우, 열핵 폭주로 이어집니다. 자연에서 발생하는 핵융합은 태양을 포함한 항성들에서 에너지와 빛을 생성하는 근원입니다.

핵분열

핵분열은 핵융합과 반대되는 과정입니다. 니켈-62보다 무거운 핵은, 질량수가 증가함에 따라 결합 에너지가 감소합니다. 그래서 무거운 핵이 더 가벼운 두 핵으로 분열될 때 에너지가 방출됩니다.

알파 붕괴는 자발적인 핵분열의 한 형태로, 네 개의 입자로 구성된 알파 입자가 생성될 확률이 매우 높기 때문에 불균형한 과정으로 진행됩니다. 핵분열 과정에서는 중성자가 생성되며, 일부 무거운 핵은 쉽게 중성자를 흡수하여 연쇄 반응을 일으킵니다. 이 연쇄 반응은 핵 발전소와 핵무기의 에너지 원천입니다.

연쇄 반응을 유도하려면 특정 조건이 충족되어야 하며, 이는 임계 질량이라고 불립니다. 임계 질량의 조건은 중성자의 단면적과 감속재에 의해 결정됩니다. 이러한 자연적인 핵분열은 아프리카 가봉에서 약 150만 년 전에 발생한 자연 핵분열 원자로에서 관찰되었습니다. 또한 지구 내부의 열의 절반은 방사성 붕괴에서 발생하는 것으로 추정됩니다.

무거운 원소의 생성

빅뱅 이론에 따르면, 빅뱅 후 우주가 냉각되면서 중성자, 양성자, 전자가 형성되었습니다. 이들 중 가장 흔한 입자는 양성자와 전자이며, 양성자는 수소를 형성합니다. 빅뱅 후 첫 3분 동안 대부분의 중성자는 헬륨-4에 흡수되었습니다. 이는 오늘날 우주에서 발견되는 헬륨의 주요 기원이 됩니다.

리튬, 베릴륨, 약간의 보론은 중성자와 양성자가 충돌하며 생성되었지만, 그 외의 더 무거운 원소들은 항성 내부에서 융합 과정을 통해 형성되었습니다. 예를 들어, 양성자-양성자 연쇄 반응, CNO 사이클, 트리플 알파 과정 등을 통해 더 무거운 원소들이 생성됩니다.

핵자의 결합 에너지가 철을 기준으로 최대치에 도달하므로, 이 지점 아래에서는 핵분열을 통해 에너지가 방출됩니다. 하지만 철보다 무거운 원소는 핵융합이 아닌 중성자 포획 과정으로 생성됩니다. 중성자는 전하가 없기 때문에 핵에 쉽게 흡수됩니다. 무거운 원소는 느린 중성자 포획 과정(s 과정) 또는 빠른 중성자 포획 과정(r 과정)으로 생성되며, s 과정은 AGB 항성에서 발생하고, r 과정은 초신성 폭발에서 발생합니다.

암호학(cryptography, cryptology)은 정보 보호를 위한 언어학적 및 수학적 방법론을 연구하는 학문입니다. 암호학은 수학을 기반으로 하여 컴퓨터와 통신 등 다양한 학문 분야와 협력하여 연구 및 개발이 이루어지고 있습니다.

초기 암호는 주로 군사나 외교적 목적에서 메시지 보안에 집중하여 사용되었습니다. 그러나 오늘날 암호학은 메시지 보안 외에도 인증과 전자 서명 등을 포함하며, 우리의 일상에서 필수적인 분야로 자리 잡았습니다. 현금 지급기의 사용, 컴퓨터 비밀번호, 전자상거래 등의 안전성은 모두 현대 암호 기술에 의해 보장되고 있습니다.

현대 암호학은 크게 암호 시스템, 암호 분석, 인증 및 전자 서명을 주요 분야로 포함하고 있습니다.

용어 의미

암호학에서 보호해야 할 메시지는 평문(plaintext)이라고 하며, 이를 암호학적 방법으로 변환한 결과를 암호문( ciphertext)이라고 합니다. 평문을 암호문으로 변환하는 과정은 암호화(encryption)라 부르고, 암호문을 다시 평문으로 변환하는 과정을 복호화(decryption)라고 합니다.

암호학이 제공하는 주요 목표는 다음과 같습니다:

- 기밀성(Confidentiality): 허가받지 않은 사용자가 정보에 접근하지 못하도록 보호.
- 무결성(Integrity): 허가받지 않은 사용자가 정보를 변경하지 못하도록 방지.
- 가용성(Availability): 서비스가 부적절하게 중단되지 않도록 보장.
- 부인봉쇄(Non-repudiation): 메시지 송수신자가 그 행위를 부인할 수 없도록 보장.

역사

암호학의 기원은 수천 년 전으로 거슬러 올라가며, 최근 수십 년에 걸쳐 급격히 발전해왔습니다. 역사상 가장 오래된 암호 중 하나는 율리우스 카이사르가 사용한 대입 암호로, 고대 그리스에서는 스키테일 암호체계가 사용되었습니다. 이러한 초기 암호화 기술은 고전 암호학이라고 불리며, 당시에는 암호화 방법에 큰 변화가 없었습니다.

고전 암호학은 20세기 초에 이르러 변화를 맞이했습니다. 대표적인 예로는 독일군의 에니그마(Enigma, '수수께끼'라는 뜻)가 사용한 회전륜 암호기가 있습니다. 이후 전자 기술과 컴퓨터가 발달하면서 전통적인 암호화 방식은 더 이상 사서통신에 적합하지 않게 되었습니다. 암호학은 암호분석학과 함께 발전했으며, 암호 해독법은 역사에 큰 영향을 미쳤습니다. 예를 들어, 치머만 전보의 해독은 미국이 1차 세계대전에 참전하게 된 계기가 되었고, 연합군이 나치의 암호를 해독한 것은 2차 세계대전의 기간을 단축시키는 데 기여했습니다.

20세기부터 1970년대 이전까지 암호학의 대부분은 정부의 기밀 영역에 속해 있었으나, 공개키 암호화와 공개 표준키 체제가 등장하면서 암호학은 대중에게 널리 알려지게 되었습니다.




대칭키 암호 시스템과 공개키 암호 시스템

대칭키 암호 시스템은 암호화에 사용하는 키와 복호화에 사용하는 키가 동일한 암호 시스템을 의미합니다. 이 시스템의 안전성은 키의 길이와 키 관리의 안전성에 크게 의존하며, 암호문 작성자와 수신자가 동일한 키를 비밀리에 공유해야 하기 때문에 폐쇄적인 사용자 그룹에 적합합니다. 예를 들어, 냉전 시절 워싱턴과 모스크바 사이의 핫라인에 사용된 OTP(One-Time Pad)는 대칭키 암호 시스템의 예입니다.

 암호화 및 복호화 과정
1. 엘리스가 밥에게 암호문을 보내는 기본 과정에서는, 엘리스와 밥이 같은 키를 공유하고 있어야 합니다.
2. 엘리스는 이 키를 사용해 메시지를 암호화하며, 밥은 동일한 키로 메시지를 복호화합니다.
3. 보통 복호화 과정은 암호화 과정의 역순입니다.
4. 암호화와 복호화에 사용되는 키가 서로 다르더라도, 한 키로부터 다른 키를 쉽게 유도할 수 있는 경우는 여전히 대칭키 암호 시스템으로 분류됩니다.

 대칭키 암호 시스템의 문제점
대칭키 암호 시스템은 알고리즘이 상대적으로 단순한 장점이 있지만, 키 관리에 어려움이 따릅니다. 시스템에 n명이 가입한 경우, 사용자들 간에 매번 서로 다른 키를 공유해야 하므로, 총 n(n-1)/2개의 키가 필요합니다. 또한, 각 사용자는 n-1개의 키를 관리해야 하는 부담이 있습니다. 이러한 문제는 키 관리가 용이한 공개키 암호 시스템이 등장하는 계기가 되었습니다.

 대칭키 암호 시스템의 종류
대칭키 암호 시스템의 안전성은 키의 길이와 밀접한 관련이 있으며, 키가 길수록 안전성이 높습니다. 하지만 키가 너무 길어지면 관리가 어려워지는 단점이 있습니다.

대표적인 대칭키 암호화 알고리즘:
- DES (Data Encryption Standard)
- AES (Advanced Encryption Standard)
- ARIA
- Twofish
- SEED

대칭키 암호 시스템의 주요 약점은 키 관리의 어려움입니다. 사용자 간에 각각 다른 키를 관리해야 하기 때문에, 사용자가 관리해야 할 키의 수가 급증하게 됩니다. 이를 해결하기 위해 등장한 것이 공개키 암호 시스템입니다.

공개키 암호 시스템
공개키 암호 시스템에서는 각 사용자가 두 개의 키를 부여받습니다:
1. 공개키 (Public Key): 모든 사람에게 공개됩니다.
2. 비밀키 (Private Key): 사용자가 비밀리에 관리합니다.

공개키 암호 시스템은 각 사용자가 비밀키만 관리하면 되므로, 키 관리의 복잡성이 대폭 감소합니다. 대신 공개키 관리 시스템이 필요하며, 이 시스템을 통해 사용자는 다른 사람의 공개키를 자유롭게 열람할 수 있습니다.

공개키 암호 시스템은 수학적 연산에 기반하고 있어, 암호화 및 복호화 과정에 여러 단계의 연산이 필요합니다. 이러한 특성으로 인해, 대칭키 암호 시스템에 비해 속도가 느린 단점이 있습니다.

암호화 및 복호화 과정
1. 엘리스는 밥에게 암호문을 보낼 때, 밥의 공개키를 사용하여 암호화합니다.
2. 밥은 자신의 비밀키로 이를 복호화하여 엘리스가 보낸 메시지를 확인할 수 있습니다.
3. 중요한 점은 공개키만으로는 복호화가 불가능하다는 것이며, 엘리스조차 자신의 암호문을 복호화할 수 없습니다.

또한, 공개키 암호 시스템에서는 비밀키로 암호화하고 공개키로 복호화하는 것도 가능합니다. 이 방법은 전자서명에서 주로 사용되며, 공개키에 맞는 비밀키 소유자를 확인할 수 있게 해줍니다. 이런 특성 때문에 비대칭 암호 시스템이라고도 불립니다.

 공개키와 비밀키의 관계
공개키와 비밀키는 수학적 연관을 가지고 있으며, 이는 암호화와 복호화를 가능하게 합니다. 이 둘은 마치 두 조각으로 나뉜 퍼즐과 같으며, 하나가 공개되면 나머지 조각이 완전히 드러날 수 있습니다. 따라서 공개된 키를 통해 비밀키가 유추되지 않도록 수학적 복잡성이 중요한 역할을 합니다.

 공개키 암호 시스템의 종류
대표적인 공개키 암호 시스템은 다음과 같습니다:
- RSA: 가장 널리 사용되는 공개키 암호화 알고리즘.
- ElGamal: 안전한 공개키 암호화 방식 중 하나.
- 타원 곡선 암호: 더 짧은 키로 높은 보안을 제공하는 알고리즘.
- 배낭 암호: 과거에 사용되었던 암호화 방식.

양자암호

양자암호는 기존 암호 시스템의 보안 문제를 해결할 수 있는 차세대 암호 기술입니다. 특히 양자키 분배(QKD)를 통해, 안전한 키 분배 문제를 해결할 수 있는 도구로 주목받고 있습니다.

 기존 암호 시스템의 한계
일반적인 공개키 암호 시스템의 안전성은 일방적인 수학적 문제에 기반합니다. 예를 들어, RSA의 안전성은 두 소수의 곱을 쉽게 구할 수 있지만, 소인수분해를 통해 그 소수들을 역으로 찾는 것은 매우 어렵다는 점에 의존합니다. 그러나 만약 이러한 수학적 문제가 해결된다면, 해당 암호 시스템의 안전성도 깨질 수 있습니다.

이에 대한 해결책으로 등장한 암호 방식 중 하나가 One Time Password(OTP)입니다. OTP는 이론적으로 매우 안전하지만, 대칭키 암호 시스템으로 키 생성과 분배에 있어 복잡한 문제를 안고 있습니다. 이를 해결하기 위해 등장한 것이 양자암호입니다.

 양자암호의 안전성
양자암호의 안전성은 불확정성 원리에 근거합니다. 양자암호는 양자채널과 고전적 통신수단(인터넷, 전화 등)을 동시에 사용하여 키 분배를 수행합니다. 고전적 통신수단을 통한 정보 교환은 노출되더라도 문제가 없지만, 양자채널을 통한 정보 교환은 보안이 필수적입니다.

만약 불법적인 사용자가 양자채널에서 정보를 측정하려고 시도하면, 불확정성 원리에 따라 그 측정 자체가 시스템에 영향을 미쳐 키 분배의 오류가 발생합니다. 이를 통해 합법적인 사용자들은 공격을 감지할 수 있습니다. 그러나 양자암호도 완벽하지 않으며, 중간자 공격이나 FPB 공격에 취약한 것으로 알려져 있습니다. 다만, 이러한 공격은 물리적 수단과 고가 장비가 필요하다는 전제가 있어 현실적으로는 큰 위협이 되지 않습니다.

 키 분배 프로토콜
대표적인 양자키 분배 프로토콜은 BB84입니다. 이 프로토콜은 1984년 Charles H. Bennett와 Gilles Brassard에 의해 개발되었습니다. BB84는 광자 편광을 이용하여 키 분배를 수행하는데, 광자의 편광 상태를 수직, 수평, 그리고 두 대각선으로 나누어 디지털 신호를 나타냅니다. 다만, 광자 편광은 노이즈에 취약하기 때문에 실제 구현보다는 이론적 이해를 돕는 데 주로 사용됩니다. 실제 구현에서는 위상차를 이용한 방법이 더 많이 사용되며, Mach-Zehnder 간섭계를 활용해 이를 구현합니다.

 양자암호의 종류
- BB84: 양자키 분배 프로토콜로, 광자의 편광을 이용.
- E91: 아스페(Aspet)의 실험을 기반으로 한 양자암호 시스템.

양자암호는 미래의 정보 보안을 위한 중요한 기술로 자리 잡고 있으며, 현재도 활발하게 연구되고 있습니다.

반도체(semiconductor)는 상온에서 전기 전도율이 도체(전도체)인 구리와 부도체(절연체)인 유리나 애자 사이의 중간 정도를 가지는 물질입니다. 반도체의 전도도는 외부에서 가해진 전압, 열, 빛의 파장 등에 따라 변할 수 있으며, 주로 규소 결정에 불순물을 첨가하여 만듭니다. 이러한 반도체는 주로 증폭 장치와 계산 장치에 사용되는 집적회로(IC)를 만드는 데 활용됩니다.

반도체는 매우 낮은 온도에서는 부도체처럼 작동하지만, 실온에서는 도체처럼 작동하는 특징이 있습니다. 부도체와의 주요 차이점은, 부도체는 에너지 띠틈이 커서 전자가 전도띠로 쉽게 이동하지 못하는 반면, 반도체는 에너지 띠틈이 작아 실온에서 전자가 전도띠로 쉽게 올라갈 수 있다는 점입니다. 도체와의 차이점으로는, 도체는 절대 영도에서도 전자띠가 일부만 차 있는 반면, 반도체는 전자띠가 가득 차 있다는 점이 있습니다.

반도체에 대한 이해의 역사는 물질의 전기적 특성을 연구하는 실험에서 비롯되었습니다. 19세기 초부터 저항의 온도계수, 정류 효과, 광민감도 등의 현상이 관찰되며 반도체 연구가 시작되었습니다.

반도체의 띠구조는 가득 찬 원자가띠와 비어있는 전도띠로 구성되며, 페르미 준위는 이 둘 사이의 금지된 띠틈 안에 위치합니다. 반도체는 절대 영도에서 원자가띠가 완전히 차 있는 고체로, 전자의 페르미 에너지가 금지된 띠틈에 있습니다. 실온에서는 전자 분포가 조금 흐트러지며, 일부 전자가 에너지 띠간격을 넘어 전도띠로 이동하게 됩니다. 이러한 전자들은 원자와의 공유결합을 끊고 자유롭게 이동하며 전류를 생성합니다.

공유결합에서 전자가 빠져나가면 전자가 부족한 상태, 즉 양공이 발생하게 됩니다. 양공은 그 자체로 움직이는 것이 아니라, 주변 전자가 움직여 양공을 메우면서 양공이 이동하는 것처럼 보입니다.

도체와 반도체의 차이점 중 하나는 반도체에서는 전류가 흐를 때 전자와 양공이 모두 이동한다는 점입니다. 반면, 도체에서는 페르미 준위가 전도띠 안에 위치하여 전도띠가 일부만 전자로 채워져 있습니다. 이 경우, 전자가 비어있는 상태로 이동하는 데 필요한 에너지가 적어 전류가 잘 흐릅니다.

반도체에서 전자가 가전자대에서 전도띠로 얼마나 쉽게 이동하는지는 띠틈의 크기에 달려 있습니다. 일반적으로 에너지 띠틈이 2eV 이하인 물질은 반도체로 간주되며, 그보다 큰 경우는 부도체로 간주됩니다.

물질 내에서 전류를 흐르게 하는 전자는 "자유전자"로 불리며, 가전자대의 양공은 마치 양전하 입자처럼 행동하여 실제로 대전된 입자로 간주됩니다.

반도체는 전자공학에서 중요한 역할을 하는데, 그 이유 중 하나는 불순물을 소량 첨가해도 반도체의 특성을 크게 변화시킬 수 있기 때문입니다. 이러한 과정을 도핑(doping)이라 하며, 첨가되는 불순물을 도펀트(dopant)라고 합니다. 도핑을 통해 반도체의 전도도는 10억 배 이상 증가할 수 있습니다. 이 때문에 집적 회로 제작 시, 불순물이 첨가된 다결정 실리콘이 금속을 대체하기도 합니다.

고유 반도체와 비고유 반도체

- 고유 반도체는 불순물이 거의 없는 순수한 반도체로, 열이나 빛에 의해 생성된 전자와 양공이 주요 운반자입니다. 고유 반도체에서는 전자와 양공이 같은 수로 존재하며, 전기 전도도는 온도에 따라 크게 변합니다. 낮은 온도에서는 절연체처럼 작동하지만, 온도가 높아지면 전도도가 증가합니다.

- 비고유 반도체는 운반자의 종류와 개수를 조절하기 위해 불순물을 첨가한 반도체로, 불순물의 종류에 따라 N형과 P형으로 나뉩니다.

N형 도핑

N형 도핑은 전자를 많이 생성하기 위해 불순물을 첨가하는 방법입니다. 예를 들어, 실리콘(Si) 결정구조에 원자가 전자 5개를 가진 원자(인(P), 비소(As) 등)를 첨가하면, 여분의 전자가 생겨 쉽게 전도띠로 올라갑니다. 이 전자는 양공을 만들지 않으므로, N형 반도체에서는 전자가 다수 운반자이고, 양공은 소수 운반자입니다. 이러한 원자를 donor 원자라고 합니다.

P형 도핑

P형 도핑은 양공을 많이 생성하기 위해 3가 원자(붕소(B), 알루미늄(Al) 등)를 첨가하는 방법입니다. 이 경우 전자가 부족한 결합이 생기며, 이에 따라 양공이 발생합니다. P형 반도체에서는 양공이 다수 운반자이고, 전자는 소수 운반자입니다. 이러한 도펀트를 acceptor 원자라고 합니다.

운반자 농도

도핑된 반도체에서는 다수 운반자의 농도가 고유 반도체의 운반자 농도보다 증가합니다. 그러나 다수 운반자 농도와 소수 운반자 농도를 곱한 값은 고유 운반자 농도의 제곱과 같습니다. 예를 들어, N형 반도체에서 전자 농도가 10¹⁶/cm³라면, 양공 농도는 10¹⁰/cm³가 됩니다. 이는 도핑 농도에 따라 소수 운반자 농도도 영향을 받음을 의미합니다.

반도체에 P형과 N형 도펀트를 인접하게 도핑하면 PN 접합이 형성됩니다. 이 구조는 전자공학에서 매우 중요한 역할을 하며, 다이오드와 같은 소자의 원리로 작동합니다.

PN 접합의 동작 원리

- 정방향 바이어스: P형 반도체에 +전압을, N형 반도체에 -전압을 걸어주면, P형 반도체의 다수 운반자인 양공이 접합면으로 밀려가고, N형 반도체의 다수 운반자인 전자도 접합면 쪽으로 끌려갑니다. 접합면에 운반자가 많아지면서 전류가 흐르게 됩니다. 이때, 전자와 양공이 만나 공유결합을 형성하며 전도에 기여합니다.

- 역방향 바이어스: 전압을 반대로 걸면, 양공과 전자는 접합면에서 멀어지게 되고, 접합면 주위에 운반자가 거의 없는 공핍영역이 형성됩니다. 이 상태에서는 전류가 거의 흐르지 않으며, 아주 소량의 전류만 흐르게 됩니다.

이러한 특성 덕분에 PN 접합은 전류가 한쪽 방향으로만 흐르게 하며, 이는 다이오드의 기본 원리입니다.

BJT (양극성 접합 트랜지스터)

PN 접합의 원리를 확장하면, 세 번째 반도체 영역을 추가하여 단자가 3개인 소자를 만들 수 있습니다. 이 소자가 BJT (Bipolar Junction Transistor)입니다. BJT는 P-N-P 또는 N-P-N 구조로 만들어지며, 각각의 구조에 따라 전류를 제어하는 방식이 다릅니다.

반도체를 대량 생산하면서도 예측 가능하고 신뢰할 수 있는 전기적 특성을 유지하는 것은 매우 까다로운 작업입니다. 그 이유는 반도체의 성질이 매우 작은 불순물에도 크게 영향을 받기 때문에, 높은 화학적 순도와 완벽한 결정 구조가 필수적이기 때문입니다.

반도체의 높은 화학적 순도를 달성하기 위해서는 존 정제(zone refining)라는 방법이 자주 사용됩니다. 이 방법에서는 고체 결정이 녹을 때 불순물이 녹은 부분에 모이는 성질을 이용해 고체 부분의 순도를 높입니다.

뿐만 아니라, 결정 구조의 완벽성도 중요한 요소입니다. 결정 구조에 결함(예: 전위(dislocation), 트윈(twin), 적층 결함(stacking fault))이 발생하면, 이러한 결함들이 반도체의 띠간격에 새로운 에너지 준위를 만들어내고, 결과적으로 전기적 특성에 부정적인 영향을 미칩니다. 이러한 결함은 불량 소자의 주요 원인이 됩니다.

결정의 크기가 커질수록 이러한 순도와 무결성을 달성하는 것이 더 어려워집니다. 오늘날 대량 생산에서 사용되는 결정은 지름이 4~12인치인 기둥 모양으로, 이를 얇게 절단해 웨이퍼를 만듭니다.


반도체 오류 진단 및 분석
반도체 오류 진단 및 분석은 스캔 기반 장치에서 발생하는 오작동이나 고장의 원인을 파악하기 위해 회로를 식별하는 예측 알고리즘입니다.

오류 진단 알고리즘은 오류 특성을 나타내는 데이터 로그를 입력으로 받아, 실패한 회로의 시뮬레이션 모델과 실제 장비의 시뮬레이션 모델을 비교하여 오류의 특성을 분석합니다. 이 알고리즘은 다양한 오류 유형을 분석 모델에 적용할 수 있으며, 대표적인 오류 유형은 다음과 같습니다:

- Stuck-at faults: 특정 노드가 항상 높거나 낮은 상태로 고정되는 오류
- Stuck-open faults: 노드가 연결이 끊긴 상태로 시뮬레이션되는 오류
- Bridging faults: 두 노드 간에 원하지 않는 연결이 발생하는 오류
- Transition-delay faults: 신호 전환이 느리게 일어나는 오류

오류 진단의 결과물은 오작동 가능성이 있는 연결망의 교점 목록으로 구성됩니다. 소프트웨어 오류 진단은 이러한 목록만 생성하지만, 특정 실패 지점을 정확히 파악하려면 물리적 오류 분석과 함께 사용해야 합니다.

일부 오류 분석 알고리즘은 기록된 고장 후보들의 고장 확률을 포함해, 어떤 연결망의 교점이 고장의 원인인지 추정할 수 있도록 돕습니다. 이러한 고장 확률은 분석자가 우선적으로 관찰해야 할 교점을 선택하는 기준을 제공합니다.

양자역학(quantum mechanics, quantum physics, quantum theory)은 분자, 원자, 그리고 기본 입자(전자, 소립자, 원자핵 등)와 같은 미시적인 물리 현상을 다루는 물리학의 한 분야입니다. 이는 아원자 입자 및 입자 집단의 행동을 연구하는 현대 물리학의 기초 이론으로, "가능성이 있는 사건은 반드시 일어난다"라는 물리학적 아이디어에 기초하고 있습니다.

양자역학에서 '양자'는 물리량에 기본 단위가 존재하며, 이 단위는 정수 배수로만 나타난다는 개념을 의미합니다. 이는 현대 물리학의 기초로서, 반도체의 원리를 설명하며, "물질의 운동이 본질적으로 비결정론적인가?"라는 질문을 제기합니다. 이론은 과학기술, 철학, 문학, 예술 등 여러 분야에 영향을 미쳐 20세기 과학사에서 중요한 위치를 차지합니다.

19세기 중반까지의 실험들은 뉴턴의 고전역학으로 설명할 수 있었습니다. 그러나 19세기 후반부터 20세기 초반까지 아원자 입자와 관련된 실험들은 고전역학으로 설명되지 않는 모순을 드러냈습니다. 이를 해결하기 위해 새로운 역학 체계인 양자역학이 필요하게 되었고, 플랑크의 양자 가설을 시작으로 슈뢰딩거, 하이젠베르크, 디랙 등에 의해 양자역학이 발전되었습니다. 양자역학에서 플랑크 상수를 0으로 극한을 취하면 고전역학으로 수렴하는데, 이를 대응 원리라 부릅니다.

양자역학은 미지의 세상을 탐구하는 과정에서 물리량이 불연속적이라는 특징을 가집니다. 반면, 거시세계를 다루는 고전역학에서는 물리량이 연속적으로 나타납니다. 예를 들어, 멀리서 바라본 모래사장은 연속적으로 보이지만, 가까이 다가가면 모래 알갱이가 개별적으로 보이는 것처럼, 거시세계에서 연속적으로 보이는 물리량도 미시세계에서는 불연속적으로 나타납니다.

양자역학은 고전역학과 전자기학을 일반화하여 포함하지만, 일반 상대성 이론은 포함하지 않습니다. 양자역학은 고전역학으로 설명되지 않는 현상들을 정확히 설명하며, 거시적으로는 양자역학의 효과를 관찰하기 어렵지만, 고체의 성질을 연구할 때 필수적인 개념입니다. 예를 들어, 드하스-판알펜 효과는 양자역학을 통해서만 설명이 가능합니다.

'양자역학'이라는 용어는 독일의 물리학자 막스 보른(Max Born)에 의해 처음 제시되었습니다. 독일어 'Quantenmechanik'이 영어 'Quantum mechanics'로 번역되었고, 일본에서 이를 '量子力學'으로 번역했으며, 이 용어가 한국에 도입되어 '양자역학'으로 불리게 되었습니다.

'양자'라는 단어는 영어의 'quantum'에서 유래되었으며, 이는 양을 의미하는 'quantity'에서 비롯되었습니다. 양자는 띄엄띄엄 떨어진 양을 의미합니다. '역학'은 '힘의 학문'이라는 뜻을 가지며, 힘을 받는 물체의 운동을 다루는 물리학의 한 이론입니다. 즉, 양자역학은 띄엄띄엄 떨어진 양으로 존재하는 물질이 어떤 힘을 받을 때 어떻게 운동하는지를 설명하는 이론입니다.

연혁

1900년: 막스 플랑크는 흑체 복사의 자외선 파탄 문제를 해결하기 위해 에너지 양자화 개념을 도입했습니다. 이를 통해 에너지 밀도의 주파수 함수가 도출되었으며, 양자역학의 기본 상수인 플랑크 상수(Planck constant)가 등장하게 됩니다.

1905년: 알베르트 아인슈타인은 빛이 양자(광자)로 구성된다는 가설을 제시하여 광전 효과를 설명하였습니다.

1907년: 아인슈타인은 양자 가설을 통해 고체 비열의 온도 의존성을 설명하였고, 이를 아인슈타인 모형이라 부릅니다.

1912년: 앙리 푸앵카레는 "양자론의 측면에서(Sur la théorie des quanta)"라는 논문에서 양자화의 엄밀한 정의를 논의하였습니다.

1913년: 닐스 보어는 수소 원자의 불연속적인 스펙트럼을 양자화 개념을 통해 설명하는 이론을 발표하였습니다. 이는 고전역학으로 설명할 수 없었던 현상을 설명하는 중요한 이론이었습니다.

1924년: 루이 드브로이는 물질파(드브로이파)의 개념을 주장했습니다.

1926년: 양자역학의 수학적 기초가 에르빈 슈뢰딩거와 베르너 하이젠베르크에 의해 확립되었습니다. 이들은 각각 파동역학과 행렬역학이라는 두 가지 형식을 제안했으며, 슈뢰딩거는 이 두 형식이 동일한 물리학의 다른 표현임을 증명하였습니다.

1927년: 하이젠베르크는 불확정성 원리를 도입하였고, 막스 보른은 파동함수의 명확한 해석을 제시했습니다. 같은 시기에 폴 디랙은 양자역학과 특수상대성이론을 통합하여 디랙 방정식을 만들고, 브라-켓 표기법을 도입했습니다.

1932년: 존 폰 노이만은 양자역학을 수학적으로 공식화하였습니다.

1940년대: 리처드 파인먼, 프리먼 다이슨, 줄리언 슈윙거, 도모나가 신이치로에 의해 양자전기역학이 성립되었습니다. 이 시기에 폴링의 양자화학이 등장하며, 양자역학이 실용적인 문제와 미시계의 시뮬레이션에 활용되기 시작했습니다.

1960년대: 양자 색역학(Quantum Chromodynamics, QCD)이 발전하기 시작했으며, 1975년에 폴리처, 그로스, 윌첵 등이 현재 알려진 이론을 완성하였습니다. 이 시기 글래쇼, 와인버그, 살람은 약한 핵력과 양자전기역학을 하나의 전기·약 작용으로 통합하는 이론을 증명하였습니다.

형성기

제1차 세계 대전이 종료된 후, 물리학은 급속도로 발전하기 시작했습니다. 1918년, 막스 플랑크가 노벨 물리학상을 수상하며 양자론은 독일을 중심으로 발전했습니다. 주요 연구 중심지는 코펜하겐의 닐스 보어, 뮌헨의 아르놀트 조머펠트, 괴팅겐의 막스 보른과 막스 플랑크, 레이던의 파울 에렌페스트, 취리히의 에르빈 슈뢰딩거, 베를린의 알베르트 아인슈타인 등이 있었습니다. 이 시기에는 젊은 세대의 과학자들이 두각을 나타내었습니다.

양자역학의 형성 과정은 두 갈래로 나뉩니다. 하나는 보어의 원자 모형과 대응 원리에서 행렬 역학으로 이어지는 길이며, 다른 하나는 아인슈타인의 광자 개념에서 시작해 드브로이의 물질파를 거쳐 파동역학으로 도달하는 길입니다. 이 두 가지 이론은 처음에는 서로 다른 이론으로 보였지만, 결국 동일한 내용을 담고 있음이 밝혀졌고, 통합된 양자역학으로 발전되었습니다.

성립기

행렬역학과 파동역학은 다른 경로에서 출발하였지만, 결과적으로 동일한 이론으로 수렴되었습니다. 에르빈 슈뢰딩거는 파동역학에서 행렬역학을 유도하여 두 이론의 동등성을 증명하였고, 폴 디랙과 파스쿠알 요르단은 변환이론을 수립하여 양자역학의 통합을 이루었습니다.

비록 양자역학의 수학적 형식은 확립되었으나, 물리적 해석에는 여전히 많은 논쟁이 있었습니다. 파동의 개념에 대해 슈뢰딩거는 이를 실재하는 것으로 보았으나, 아인슈타인의 반론에 따라 막스 보른의 확률 해석이 채택되었습니다. 그러나 이마저도 불충분하다는 것이 드러났고, 1927년 하이젠베르크의 불확정성 원리가 등장하면서 기존의 물리학적 사고방식으로는 양자론을 설명할 수 없다는 것이 분명해졌습니다. 같은 해 닐스 보어는 상호보완성 원리를 제창하여 양자역학의 일관된 해석을 수립하려 하였습니다.

아인슈타인은 이러한 새로운 양자론의 해석에 반대하며 EPR 역설 등의 문제를 제기하였으나, 한편으로는 양자역학의 주장이 당대 사상계에 큰 영향을 주어 물질의 부정, 주관주의, 실증주의 경향의 기반이 되었습니다.

양자역학의 해석과 철학적 논쟁

양자역학의 결론들은 당시 과학자들과 일반인들이 가진 고전역학적 직관으로 이해하기 어려운 것들이었습니다. 이에 따라 이 이론이 실재에 대해 무엇을 말하는지에 대한 다양한 해석과 철학적 논쟁이 일어났습니다.

많은 물리학자들은 닐스 보어 등이 개발한 코펜하겐 해석을 받아들였습니다. 이 해석에서는 양자역학의 확률적 측면들이 우리의 지식 부족을 의미하는 것이 아니라 실재 그 자체이며, 결정론적인 이론으로 설명될 수 없다고 봅니다.

한편, 양자역학을 개발한 주요 인물 중 하나인 알베르트 아인슈타인은 이 이론의 무작위성을 받아들이지 않았습니다. 그는 양자역학 현상인 도깨비 원격현상 등을 강하게 부정하며, "신은 주사위 놀이를 하지 않는다"라는 유명한 말을 남겼습니다. 아인슈타인은 양자역학의 근본에는 보다 깊은 국소적 숨은 변수 이론이 있을 것이라고 주장하였고, 그 중 가장 유명한 반박은 EPR 역설이었습니다. 이후 벨의 정리에 의해 조건법적 명확성을 가정한 경우 양자역학과 국소적 이론 사이에 실험적으로 확인 가능한 차이가 있음이 증명되었습니다. 실험 결과, 실제 세계는 조건법적으로 명확하지 않거나 비국소적이라는 것이 밝혀졌습니다.

영문학 교수이자 작가인 루이스는 비결정론이 그의 철학적 신념에 어긋난다는 이유로 양자역학을 불완전한 이론으로 보았습니다. 그는 하이젠베르크의 불확정성 원리가 존재론적 비결정성을 나타내기보다는 인식론적 한계를 드러낼 뿐이라고 생각했습니다. 루이스는 다른 많은 이들처럼 숨은 변수 이론을 지지했으며, 코펜하겐 해석을 둘러싼 보어와 아인슈타인 간의 논쟁은 양자역학에 대한 대표적인 철학적 논쟁 중 하나로 자리 잡았습니다.

현재 표준적인 양자역학의 해석은 코펜하겐 해석이지만, 그 외에도 다양한 해석들이 존재합니다. 예를 들어:
- 숨은 변수 이론: 아인슈타인이 주장했으나 실험적으로 반박되었습니다.
- 봄 해석: 양자역학의 다른 해석 중 하나입니다.
- 다세계 해석: 제한된 의미에서 국소적이지만, 조건법적 명확성을 포기하는 해석입니다.

파동함수와 불확정성 원리: 앎의 한계

양자역학은 원자와 관련된 거의 모든 것을 설명할 수 있는 탁월한 이론이었지만, 동시에 "우리가 안다는 것은 무엇인가"라는 근본적인 철학적 문제를 제기하기도 했습니다.

원자를 설명하기 위해 양자역학은 파동함수(상태함수)라는 수학적 장치를 사용합니다. 이 파동함수는 우리가 알고자 하는 양자역학적 계의 모든 정보를 담고 있습니다. 그러나 초기부터 물리학자들은 이 파동함수의 의미에 대해 논쟁을 벌였고, 파동함수가 정확히 무엇을 의미하는지 명확히 알 수 없다는 결론에 이르렀습니다. 이는 양자역학의 핵심 요소가 고전적 물리학에서 기대되는 직관과 일치하지 않는다는 점을 의미합니다.

물리학에서는 대체로 수학 방정식이나 공식이 인간이 경험하는 거시계의 직관과 대응한다고 여겼지만, 양자역학의 경우 파동함수는 그러한 직관과 일치하지 않았습니다. 게다가 하이젠베르크는 양자역학 이론 내에서 불확정성 원리가 있음을 밝혔습니다. 이 원리는 입자가 특정 시간에 어디서, 어떤 속도로 움직이는지, 혹은 얼마만큼의 에너지를 가지고 있는지 알 수 있는 데 근본적인 한계가 있음을 시사합니다.

양자역학은 실용적으로 물리 현상을 잘 설명해 주지만, 고전 물리학이 제시하던 직관적 앎의 개념에 대해 회의적인 관점을 제시했습니다. 100여 년 전 프랑스의 수학자 피에르 시몽 라플라스는 라플라스의 악마 개념을 통해 물리학적으로 물질계의 모든 것을 예측할 수 있다고 주장했지만, 파동함수와 불확정성 원리의 등장으로 인해 원자에 대한 우리의 앎의 개념은 근본적으로 흔들리기 시작했습니다.

플랑크와 보어의 초기 양자역학은 전자가 특정 궤도에서 다른 궤도로 점프하는 현상을 강조했습니다. 그러나 이후 슈뢰딩거와 하이젠베르크의 이론에서는 전자의 위치를 확률적 분포로만 알 수 있다는 점이 강조되었습니다. 이처럼 초기 양자역학은 원자폭탄과 반도체와 같은 기술의 이론적 배경을 제공한 반면, 후기 양자역학은 물질에 대한 인간의 인식에 근본적인 변화를 일으켰다는 점에서 중요한 의미를 지닙니다. 특히 후기 양자역학은 인식의 한계를 인정함으로써 현대 철학에도 큰 영향을 미쳤습니다.

또한, 19세기 말부터 20세기 초반까지의 물리학은 실험 가능성을 통해 혁명적인 발전을 이루었지만, 후기 양자역학은 물리학이 실험 불가능한 한계에 다다랐다는 점을 시사하기도 했습니다. 실제로 20세기 후반부터 21세기 초반까지 끈 이론과 통일장 이론 등 여러 이론들이 제시되었지만, 대부분 실험적으로 검증하기 어려운 가설로 남아있는 경우가 많았습니다.

사회심리학(social psychology)은 사회적 상황이 개인의 행동, 생각, 감정에 어떤 영향을 미치는지, 그리고 개인과 집단 간의 상호작용이 어떻게 이루어지는지를 심리적 관점에서 연구하는 학문입니다. 이 분야에서 연구하는 학자들은 일반적으로 사회심리학자로 불립니다.

사회심리학자들은 사람들이 특정 상황에서 어떻게 행동하고, 어떤 조건에서 특정한 사고와 감정이 발생하는지를 조사합니다. 이 학문은 감정, 생각, 신념, 의도, 목표가 어떻게 인지적으로 형성되며, 이러한 심리적 반응들이 다른 사람들과의 상호작용에 어떤 영향을 미치는지에 주된 관심을 둡니다.

동조는 집단의 압력에 의해 개인이 집단이 기대하는 바에 맞춰 생각이나 행동을 변화시키는 것을 의미합니다.

사회적 영향의 유형

1. 정보적 사회 영향: 상황에서 옳은 행동이나 판단이 불확실할 때, 다른 사람들로부터 정보를 얻으려는 욕구에서 비롯된 영향입니다.

   - 셰리프의 자동운동 실험 (Muzafer Sherif, 1935): 셰리프는 어두운 방에서 정지한 소광점이 움직이는 것처럼 보이는 자동운동 현상을 이용해 실험을 진행했습니다. 참가자들은 처음에 각자 점의 이동 범위를 추정했고, 이후 그룹으로 모여 추정을 했습니다. 실험 결과, 참가자들의 추정치가 점차 한 점으로 수렴되었으며, 이는 사람들이 불확실한 상황에서 다른 사람의 의견을 참고해 판단을 내리는 과정을 보여줍니다.

2. 규범적 사회 영향: 사회적 승인과 소속감을 얻기 위해, 혹은 불안정을 피하기 위해 보편적인 규범에 따라 행동하는 영향입니다.

 - 애쉬의 선분 실험 (Solomon Asch, 1951): 애쉬는 셰리프의 실험이 집단 압력보다 실험 자극의 모호성 때문에 동조가 발생했다고 비판하며, 명확한 정답이 있는 상황에서 동조 현상이 발생하는지 확인하고자 했습니다. 실험에서는 참가자들에게 길이가 다른 선분 세 개가 그려진 카드를 보여주고, 그 중 처음에 제시한 카드와 동일한 길이를 가진 선분을 선택하게 했습니다. 실험 결과, 혼자 있을 때는 99%가 정답을 맞혔으나, 집단 상황에서는 정답률이 63%로 감소했습니다. 애쉬는 동조가 특히 3명 이상의 협력자가 있는 상황에서 강하게 발생하며, 만장일치가 중요한 요소임을 확인했습니다.

동조를 조장하는 요인

- 자신의 정답에 대한 확신이 부족하거나 신념이 모호할 때
- 집단에 3명 이상이 있고, 구성원들이 만장일치일 때
- 집단의 지위와 매력을 동경할 때
- 개인이 불안감을 느낄 때
- 집단의 다른 구성원이 자신을 관찰하고 있다고 느낄 때
- 문화적으로 규범에 대한 존중이 강조될 때
- 개인이 낮은 지위에 있을 때

이러한 요인들이 있을 때 동조가 더 많이 발생합니다.

집단 동조와 역할 연기

- 스탠퍼드 감옥 실험: 이 실험은 동조와 역할 연기가 집단에서 어떻게 작용하는지를 극명하게 보여줍니다.

복종이란 자기 의사와는 관계없이 권위 있는 사람의 명령이나 지시에 그대로 따르는 것을 의미합니다. 밀그램 실험에서는 권위자의 명령이 개인의 행동에 어떤 영향을 미치는지, 그리고 어떤 조건에서 사람들이 명령에 쉽게 복종하는지를 연구했습니다.

사회적 촉진이란 타인이 곁에 있을 때, 혼자 있을 때보다 수행 능률이 향상되는 현상을 말합니다. 이는 타인의 존재가 각성 수준을 높여 주고, 이에 따라 익숙하거나 잘하는 과제에서 성과가 개선되기 때문입니다. 따라서, 공부할 때 독서실이나 도서관을 이용하거나 운동을 할 때 헬스장에 가는 이유와 관련이 있습니다. 그러나 익숙하지 않은 과제를 수행하는 초보자에게는 타인의 존재가 오히려 능률을 떨어뜨릴 수 있습니다.

사회적 촉진에 관한 이론

1. 추동 이론 (Drive Theory): 타인의 존재가 각성을 높여 수행에 긍정적 또는 부정적 영향을 미친다고 설명합니다.

2. 분산 및 갈등 이론 (Distraction/Conflict Theory): 타인의 존재가 과제에 대한 집중을 방해하여 수행에 변화를 일으킨다고 설명합니다.

3. 자아 이론 (Self-Theory): 타인의 존재가 자의식을 증진시켜 수행에 변화를 일으킨다고 설명합니다.

사회적 태만이란 집단에 속한 사람들이 공동의 목표를 달성하기 위해 함께 일할 때, 혼자 일할 때보다 노력을 덜 들여 개인의 수행이 저하되는 현상입니다. 이는 개인의 수행이 평가되지 않을 때, 즉 집단 내에서 개인의 기여도가 불투명할 때 나타나며, 집단 속에 있을 때 혼자일 때보다 노력을 덜 하는 경향을 보입니다. 조별 과제에서 무임승차를 하는 사람들은 사회적 태만을 경험한 예입니다.

사회적 태만을 조장하는 요인

- 자신의 노력으로부터 보상받지 않거나 피해가 없을 때: 개인의 기여가 평가되지 않거나 보상이 이루어지지 않을 때, 사회적 태만이 발생할 수 있습니다.

- 자신의 기여가 필요 없다고 생각할 때: 자신의 역할이나 기여가 집단 목표 달성에 필수적이지 않다고 느낄 때, 노력을 줄일 수 있습니다.

- 얻는 보상이 동등할 때: 개인의 기여에 관계없이 보상이 동일하게 주어질 때, 자신의 노력을 줄이는 경향이 있습니다.

방관자 효과란 ‘주변에 사람이 많을수록 책임이 분산되어 오히려 위험에 처한 사람을 덜 돕게 되는 현상’을 의미합니다. 이를 '구경꾼 효과'라고도 합니다. 사람들은 일반적으로 어떻게 행동해야 할지 모를 때 타인들의 반응과 행동을 참고하는 경향이 있습니다. 그러나 여러 사람이 있을 때 서로의 행동을 살피기만 하다가 결국 방관하게 되는 경우가 많습니다.

편견은 특정 집단에 대해 한쪽으로 치우친 의견이나 견해를 가지는 태도로, 일반적으로 부정적인 감정과 평가를 동반합니다.

편견의 예
- 무슬림을 테러리스트로 간주하는 경우
- 비행기 사고를 차 사고보다 더 두려워하는 경우

차별의 이유
- 안 좋은 경험: 특정 인물이나 사물에 대해 부정적인 경험을 통해 편견을 갖게 되는 경우.
- 사회적 학습: 미디어, 가족 등 사회적 환경으로부터 영향을 받아 편견이 형성되는 경우.
- 따라하기: 다른 사람의 행동이나 태도를 모방하여 편견을 가지게 되는 경우.
- 희생양 이론: 분노를 표출할 대상을 찾기 위해 특정 집단을 비난하는 경향이 있는 경우.


행동신경과학(Behavioral Neuroscience) 또는 생물심리학(Biological Psychology 또는 Biopsychology)은 생물학적 배경을 통해 심리학적 주제에 접근하는 분야를 일컫습니다. 즉, 행동의 생물학적 기초를 연구하는 학문입니다. 이 분야는 인간과 동물의 행동에 대한 생리적, 유전적, 발달 메커니즘을 연구하며, 생물학적 원리를 적용하여 행동을 이해하려고 합니다.

생물 심리학(또는 행동 신경과학)은 인간과 다른 동물의 행동을 생리적, 유전적, 환경적, 사회적 발달 메커니즘을 연구하며 생물학의 원리를 적용하는 학문입니다. 이 분야는 신경심리학, 신경정신약물학, 건강심리학 등에서뿐만 아니라 인지심리학, 행동주의 심리학, 임상심리학 등 기초 및 응용 분야에서도 중요한 자료를 제공합니다.

특히, 행동주의 심리학의 보상 시스템이 신경계의 신경전달물질 작용 기전으로 어떻게 설명될 수 있는지, 또는 정신약리학(Psychopharmacology)이 생물학적 리듬에 안정감을 제공하는 데 어떤 역할을 하며 그 한계는 어디까지인지에 대한 정보를 전략적이고 윤리적으로 검토할 수 있도록 지원합니다.
생물심리학(生物心理學)은 생물학적 관점에서 심리 현상을 기술하고 설명하려는 심리학의 하위 분야입니다. 이 학문은 심리학, 생물학, 생리학, 생화학, 신경과학 등 관련 분야를 포함하는 복합적 연구 분야로, 행동과 경험의 생리적, 진화적, 발달적 과정에 관한 연구를 합니다. 

좁은 의미에서는 생리심리학(生理心理學, Physiological Psychology)이라는 하위 분야로, 생리적 과정과 신경 과정을 기반으로 심리 현상을 기술하고 설명하는 것을 목표로 합니다.

넓은 의미에서는 인간의 행동이 어떻게 진화해 왔는지를 탐구하며, 신경행동학이나 진화심리학과도 관련이 있습니다. 이 분야는 다른 종들의 행동과 구조에서 적응적인 기능을 연구하고 발견한 원리를 인간의 행동 설명에 확대 적용하려고 합니다. 

동물 생물학 및 동물행동학(ethology) 분야에서는 동물의 사회적 행동을 연구하는 사회생물학이 발전하였습니다. 사회생물학은 찰스 다윈의 원리를 사회적 행동, 특히 종특이성 행동(Species-specific behavior) 및 상호이타주의(Reciprocal altruism) 행동에 적용하고 있습니다. 이 분야에서는 ‘이기적 유전자’라는 개념이 제시되어, 자연도태의 개별적인 성질을 설명하고자 했습니다. 이론에 따르면, 모든 동물의 궁극적인 전략은 다음 세대에 자기 유전자를 최대한 많이 퍼뜨리기 위해 진화해 왔다는 것입니다.

생물심리학은 전통적으로 물질과 정신이 동일하다는 동일론(Identity Theory) 입장을 취해왔으며, 이 관점에 대한 추가적인 고려와 논의는 여전히 필요합니다.

인지심리학(cognitive psychology)은 실험심리학의 한 분야로, 행동의 주관적인 측면을 강조하며 지식의 획득과 심리적 발달을 포함한 정신적 과정을 연구합니다. 또한, 정보처리 관점에서 인지 활동을 탐구하는 학문이기도 합니다. 인지심리학은 다양한 생각과 이론들이 혼합된 분야로, 특정한 대표자나 집단에 의해 체계적으로 정립되지 않았기 때문에, 인지심리학자들의 주장 역시 다양합니다. 오늘날 심리학 내에서 가장 인기 있는 연구 분야 중 하나로 꼽히고 있습니다.
1967년, '인지 심리학의 창시자' 또는 '인지 심리학의 아버지'로 평가받는 율릭 나이서(Ulric Neisser)는 "인지 심리학"이라는 제목의 책을 저술하여 이 분야의 기초를 확립했습니다. 이후, 인지심리학은 활발한 연구가 진행되며 발전해 왔습니다. 이 분야는 20세기 전반기의 형태심리학과 장 피아제, 레프 비고츠키 등의 인지 이론적 연구를 이어받은 동시에, 신행동주의 심리학의 발전형으로도 볼 수 있습니다. 현대 과학의 발전에 힘입어, 인지심리학은 심리학에서 영향력 있는 연구 성과를 보여주고 있습니다.

인지심리학은 지각, 이해, 기억, 사고, 학습, 추론, 문제해결 등 인간의 고차인지기능을 연구하는 분야입니다. 이 연구 분야는 크게 두 가지로 나뉩니다. 기초 연구 대상에는 지각, 기억, 주의와 같은 기본적인 인지 과정이 포함되며, 응용 연구 대상에는 언어, 추론, 문제해결과 같은 더 복잡한 인지 기능이 속합니다.
인지심리학은 뇌과학, 신경과학, 신경심리학, 정보과학, 언어학, 인공지능, 컴퓨터 과학 등과 밀접한 관련이 있으며, 이들 학문과의 융합을 통해 심리학 연구 방법뿐만 아니라 컴퓨터 처리 모델을 구축하거나 인간의 인지 모형을 재검증하는 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 최근에는 의식, 감정, 감성과 같은 주제도 인지심리학의 연구 범위에 포함되며 더욱 포괄적인 접근을 시도하고 있습니다.

인지심리학이 활발해지기 전에는 행동주의 심리학이 주류를 이루었으며, 이는 자극-반응(S-R) 도식을 통해 행동을 설명하려고 했습니다. 그러나 컴퓨터 기술의 발전과 함께 정보과학이 발달하면서, 이러한 정보과학적 사고가 심리학에 도입되어 인지심리학이라는 새로운 분야가 형성되었습니다. 초기에는 자극에 대한 반응으로 행동을 설명하려 했으나, 단순한 자극 변화만으로는 행동을 설명하는 데 한계가 있었기 때문에 새로운 이론적 접근이 필요하게 되었습니다. 1967년 율릭 나이서(Ulric Neisser)가 "인지 심리학"이라는 제목의 책을 출판하면서, 이 용어가 일반적으로 사용되기 시작했습니다. 인지는 지각, 이해, 기억, 사고, 학습, 추론, 문제 해결 등을 포함하는데, 이와 관련된 학문으로는 뇌과학, 신경심리학, 정보과학, 언어학 등이 있습니다.

심리학의 기원을 탐구하기 위해서는 고대 그리스 시대로 거슬러 올라가야 합니다. 당시 철학자들은 인간의 마음과 행동에 대해 고민하기 시작했으며, 기원전 387년 플라톤은 뇌가 정신적 과정의 중심지라고 주장했습니다. 이후, 1637년 르네 데카르트는 인간이 선천적인 생각을 가지고 태어난다고 가정하며, 마음과 몸이 별개의 물질이라는 물질 이원론 개념을 제시했습니다. 19세기 동안, 인간의 사고가 경험에 의한 것인지 선천적 지식에 의한 것인지에 대한 논쟁이 계속되었습니다. 이러한 논쟁의 주요 인물로는 경험주의자인 조지 버클리와 존 로크, 그리고 토착주의자인 이마누엘 칸트가 있었습니다.

19세기 중후반에는 심리학이 과학적 학문으로 발전하기 시작했습니다. 이 시기에 인지심리학에서 중요한 역할을 하게 된 두 가지 발견은 언어 생산에 관여하는 뇌의 영역에 대한 폴 브로카의 발견과 언어 이해에 관련된 영역에 대한 칼 베르니케의 발견이었습니다. 이 두 지역은 각각 브로카 영역과 베르니케 영역으로 명명되었으며, 이들 영역에 손상이 발생하면 브로카 실어증과 베르니케 실어증으로 이어질 수 있습니다.

1920년대부터 1950년대까지는 행동주의가 심리학의 주요 접근법이었으며, 행동주의자들은 생각이나 의식과 같은 정신적 사건을 관찰할 수 없다고 여겨 심리학의 영역 밖으로 간주했습니다. 이와 달리, 인지심리학의 선구자인 장 피아제는 1926년부터 1980년대까지 어린이와 성인의 사고, 언어, 지능을 연구했습니다.

20세기 중반에는 인지심리학의 형성과 발전에 영향을 미친 세 가지 주요 사건이 있었습니다. 첫째, 제2차 세계 대전 동안 새로운 전쟁 기술의 발전으로 인간의 성과에 대한 이해가 필요해졌습니다. 행동주의는 이러한 문제에 대한 통찰력을 제공하지 못했으며, 인간 성과 연구와 정보이론을 통합한 도널드 브로드벤트의 연구가 큰 역할을 했습니다.

둘째, 컴퓨터 과학의 발전으로 인간의 사고와 컴퓨터의 계산 기능 사이에 유사성이 그려지며 심리학의 새로운 영역이 열렸습니다. 앨런 뉴웰과 허버트 사이먼은 인공지능(AI) 개념을 발전시키고, 인지심리학자들과 함께 연구하여 인지주의의 문을 열었습니다.

셋째, 1959년 노암 촘스키의 행동주의와 경험주의에 대한 비판은 "인지 혁명"으로 알려지게 되었습니다. 촘스키의 비판 외에도, 1956년에 J. S. 브루너, J. J. 굿나우, G. A. 오스틴이 "생각의 연구"를 발표했으며, 1960년에는 G. A. 밀러, E. 갤런터, K. 프리브람이 "행동의 구조와 계획"을 발표했습니다. 같은 해 브루너와 밀러는 하버드 인지 연구 센터를 설립하여 인지과학 분야를 시작했습니다.

1964년에는 조지 맨들러의 인간정보처리센터가 설립되었습니다. 맨들러는 인지심리학의 기원을 설명하는 논문을 2002년에 발표했습니다. 율릭 나이서는 1967년에 출판된 그의 저서 《인지 심리학》을 통해 "인지 심리학"이라는 용어를 사용했으며, 그의 정의는 인지 과정을 변형, 감소, 정교화, 저장, 복구, 사용 등의 과정으로 설명했습니다. 이 정의에 따르면, 인지는 인간이 할 수 있는 모든 것에 관여하며, 모든 심리 현상은 인지적 현상으로 볼 수 있습니다.


발달심리학

발달 심리학(developmental psychology)은 출생부터 사망까지 인간의 전 생애에 걸쳐 연령과 환경에 따른 정신적 과정과 행동의 변화를 연구하는 심리학의 한 분과입니다. 이 분야는 개인의 지적, 정서적, 사회적 발달 과정을 중점적으로 다룹니다.

초기에는 신체적, 지적 변화가 급속히 이루어지는 생후 20세까지의 발달에 주로 관심을 가졌지만, 이후 전 생애에 걸친 발달의 복합적이고 지속적인 측면도 연구의 주요 영역으로 확대되었습니다. 발달 심리학은 정체성, 인간관계, 창의력 등을 삶의 중요한 세 가지 핵심 영역으로 간주합니다.

에릭 에릭슨은 인간 발달을 8단계로 나누고, 각 단계에서 형성되는 특성과 그 시기에 접하는 환경과 상황이 자기 자신과 사회에 대한 인식을 결정한다고 주장했습니다.

발달 심리학의 연구 영역은 신체적, 지적, 정서적, 사회적 발달로 구분되며, 태아기, 영아기, 유년기, 소년기, 청년기, 장년기, 중년기, 노년기 등 생애 단계별로 나눌 수 있습니다. 또한, 뇌 발달, 양심 발달, 성격 발달 등 특수한 영역에 대한 연구도 포함됩니다.

발달은 크게 두 가지 유형의 변화로 나눌 수 있습니다. 질적 변화(구조적, 단계적 변화)와 양적 변화(연속적, 비단계적 변화)입니다. 발달이 선천적 요인과 후천적 요인 중 어느 쪽에 더 영향을 받는지에 대한 논쟁이 있었으나, 최근에는 반응의 범위 모형이 정설로 받아들여지고 있습니다.

프로이트는 아동 발달을 설명하면서 리비도(성적 에너지)에 중점을 두고, 발달 단계를 다섯 가지로 나누었습니다.

1. 구강기 (출생 ~ 1.5세): 이 시기에는 아이가 주로 입을 통해 쾌락을 추구하며, 젖을 빠는 행위가 중요한 역할을 합니다.

2. 항문기 (1.5세~3세): 배변 훈련을 통해 항문 주변의 자극에 쾌락을 느끼며, 자율성과 통제력이 발달합니다.

3. 남근기 (3세~6세): 아이는 자신의 성기를 중심으로 관심을 가지게 되고, 성 정체성이 형성되는 시기입니다.

4. 잠복기 (6세 ~ 사춘기 전): 성적 충동이 잠재되어 사회적 관계와 학습에 집중하는 시기입니다.

5. 생식기 (청소년기): 사춘기를 통해 성적 에너지가 다시 활성화되며, 이 시기에는 성인으로서의 성적 관계와 정체성이 확립됩니다.

장 피아제는 인지 발달 이론에서 적응의 과정을 설명하기 위해 동화와 조절의 개념을 제시했습니다. 그의 이론에 따르면, 동화는 환경을 자신의 기존 사고방식에 맞추어 받아들이려는 과정이며, 조절은 환경에 맞추어 자신의 사고방식을 변화시키는 과정으로 설명됩니다. 이러한 상호작용을 통해 인간은 발달 과정에서 환경에 적응해 나갑니다.

에릭슨의 성격 발달 이론은 인간의 전 생애에 걸친 발달 과정을 강조하며, 각 단계에서 특정 심리사회적 과제를 해결해야 한다고 봅니다.

1) 신뢰감 대 불신감 (영아기, 0~1세): 이 시기에는 양육자와의 관계를 통해 신뢰감을 형성하거나 불신감을 경험하게 됩니다.

2) 자율성 대 수치와 회의 (1~3세): 아이는 자율성을 발달시키거나, 스스로에 대한 수치와 회의를 느낄 수 있습니다.

3) 주도성 대 죄책감 (유치기, 3~6세): 주도적으로 행동하려는 시도에서 죄책감을 느낄 수 있는 시기입니다.

4) 근면성 대 열등감 (아동기, 6-11세): 학업과 사회 활동을 통해 근면성을 기르거나 열등감을 경험할 수 있습니다.

5) 정체감 대 정체감 혼란 (청소년기, 11~18세): 자신의 정체성을 확립하거나 혼란을 겪는 시기입니다.

6) 친밀성 대 고립감 (청년기, 18~40세): 친밀한 관계를 형성하거나 고립감을 경험하게 됩니다.

7) 생산성 대 침체감 (중년기, 40~65세): 사회적 책임을 수행하며 생산성을 느끼거나, 침체감을 경험할 수 있습니다.

8) 통합성 대 절망 (노년기, 65세 이상): 자신의 삶을 통합적으로 수용하거나, 절망감을 느낄 수 있는 시기입니다.

심리학(Psychology)은 인간과 동물의 행동, 그리고 그 행동에 관련된 심리적, 생리적, 사회적 과정 및 이들 간의 상호작용을 과학적으로 연구하는 경험과학의 한 분야입니다. 심리학은 다양한 하위 분야로 나뉘며, 인지심리학, 발달심리학, 변질심리학 등 여러 갈래가 있습니다. 또한, 심리학은 산업, 교육, 인문과학, 자연과학, 공학, 예술 등 다양한 영역과 실생활에 널리 응용됩니다.

심리학은 연구의 초점에 따라 크게 두 가지로 구분됩니다. 첫 번째는 심리학의 기초 원리와 이론을 다루는 '기초심리학'이고, 두 번째는 이러한 원리와 이론을 실제 문제 해결에 적용하는 '응용심리학'입니다. 2020년 기준으로, 한국에서는 14개의 심리학 분과가 존재하며, 미국에서는 56개의 분과로 나뉩니다.

고대에는 심리학이 철학의 한 분야로 간주하였으며, 이는 마음이 물질이 아니기 때문에 과학적 연구의 대상이 될 수 없다고 여겨졌기 때문입니다. 그러나 19세기 후반에 이르러 과학적인 연구가 진행되면서 심리학은 철학에서 분화되어 독립적인 학문으로 자리 잡게 되었습니다.

오늘날 심리학은 과거 철학자들이 추구했던 사색에서 벗어나 엄밀한 과학적 실험을 주요 연구 방법으로 사용합니다. 이에 따라 심리학은 자연과학이나 사회과학의 일부로 간주되며, 특히 사회과학 중에서도 가장 과학적이고 엄격한 접근을 취하는 학문으로 여겨집니다.

심리학은 인간이 관여하는 모든 분야에서 중요한 역할을 합니다. 이는 인간의 행동과 사고에 관한 연구가 다양한 분야에서 필요하기 때문입니다. 특히 정보화 사회가 발전하면서 인간의 삶의 질과 관련된 문제들이 더욱 중요해지고 있으며, 이러한 문제를 해결하기 위해 인간의 감각, 지각, 사고, 성격, 지능, 적성 등의 특성을 고려하는 심리학의 역할이 더욱 중요해질 것으로 예상됩니다.

심리학은 그 다양성 때문에 확정적인 정의를 내리는 데 어려움이 있으며, 심리학자들 사이에서도 심리학의 정의, 목표, 연구 방법에 대해 이견이 존재합니다. 하지만 일반적으로 다음 두 가지 측면에서 심리학을 정의할 수 있습니다. 첫째, 심리학은 인간 행동을 포괄적으로 설명하는 것을 목표로 합니다. 둘째, 심리학이 과학으로 인정받기 위해서는 엄격한 정의, 분명한 절차, 그리고 결과의 일관성을 중시하는 과학적 방법론을 따라야 합니다. 이 두 가지 요소를 고려할 때, 심리학은 '인간의 정신 과정과 행동에 대한 과학적 연구'로 정의할 수 있습니다.

심리학(psychology)이라는 단어는 그리스어로 영혼을 뜻하는 psyche와 연구를 의미하는 logos가 결합된 것으로, 초기에는 심리학을 '영혼에 대한 탐구'라고 불렀습니다. 이는 초기 심리학이 신학의 영향을 받은 결과로 볼 수 있습니다. 17세기 영국의 임상의학자인 토머스 윌리스(1621-1675)가 정신과적 치료를 목적으로 뇌의 기능을 연구하면서 '심리학(psychology)'이라는 용어를 처음으로 사용하였고, 이를 통해 심리학을 '정신의 법칙을 다루는 학문'으로 정의하였습니다.


철학 및 과학적 바탕

심리학에 대한 탐구는 기원전부터 존재했지만, '심리학'이라는 용어가 사용되기 전에는 철학의 일부로 간주하였습니다. 초기 철학자들은 주로 인식론 문제를 다루었으며, 플라톤과 아리스토텔레스의 논쟁은 르네상스 이후 데카르트와 스피노자로 이어졌습니다. 데카르트는 심신 이원론을 주장하며 마음과 몸이 별개의 실체임을 강조했지만, 이는 현대 심리학과는 다른 입장이었습니다.

중세 이슬람의 과학자 이븐 알하이탐은 1010년 출간된 그의 저서 *광학*에서 실험적 방법을 통해 시각을 심리학적 개념으로 설명하였습니다. 독일의 철학자 루돌프 괴켈은 1590년 처음으로 심리 실험을 다루었으며, 60년 전 크로아티아의 마르코 마루릭도 유사한 연구를 했으나 그 기록은 소실되었습니다.

독일의 철학자 크리스티안 볼프는 1732년~1734년 출간한 *심리 실험과 심리 추론*을 통해 심리학 실험 방법론을 정립하였고, 디드로는 그의 *백과사전*에서 심리 실험과 심리 추론의 차이점을 기술하며 이를 프랑스에 널리 알렸습니다.

심리학의 성립

19세기 후반 심리학은 철학에서 점차 분화되어 과학의 한 분야로 자리 잡기 시작했습니다. 그 전환점은 1879년 빌헬름 분트가 라이프치히 대학에 심리학 연구소를 개설하면서부터입니다. 분트는 심리학을 독립된 학문으로 정의하고, 연구 방법론으로는 내성법을 주장하였습니다. 이 시기 에빙하우스, 윌리엄 제임스, 파블로프 등도 심리학의 과학적 연구에 기여했습니다.

19세기 후반까지 마음은 신체와 분리된 것으로 여겨져 철학의 일부로 간주하였으나, 과학적 연구를 통해 심리학은 체계적 학문으로 인정받게 되었습니다.

형태주의 심리학

게슈탈트 심리학으로도 알려진 형태주의 심리학은 1910년~1912년 사이에 독일의 베르트하이머가 제시한 새로운 지각 연구로 시작되었습니다. 물리학자 마흐, 철학자 에렌펠스, 심리학자 칼 슈툼프 등이 게슈탈트 심리학에 큰 영향을 미쳤으며, 특히 마흐는 공간-형태의 중요성을 강조하고, 에렌펠스는 개별 감각 요소 이상의 경험을 주장했습니다.

베르트하이머의 연구는 게슈탈트 심리학의 문을 열었으며, 코프카와 콜러 등도 이 이론의 발전에 기여했습니다. 이들은 지각 현상 조직 원리에 관심을 기울였으며, 근접성, 유사성, 좋은 연속성을 포함한 게슈탈트 체제화 원리를 발표했습니다.

프로이트와 정신분석 심리학

1890년대 프로이트는 정신분석학을 주창하며 심리학의 독자적인 영역을 구축하였습니다. 그는 인간의 행동을 무의식과 의식, 자아와 초자아 개념으로 설명하며, 성적 에너지 리비도와 죽음의 본능 타나토스를 행동의 근본 원인으로 보았습니다. 그러나 정신분석학은 과학적 엄밀성 부족으로 비판을 받았고, 칼 포퍼는 이를 유사과학으로 지적하였습니다.

비록 과학적 지위는 축소되었지만, 정신분석학은 임상가들에 의해 여전히 연구되고 있으며, 문학비평 등 다른 분야에서도 관심을 받고 있습니다.

행동주의 심리학

20세기 초, 왓슨, 손다이크, 스키너 등이 주도한 행동주의 심리학은 학습 과정을 연구하며, 인간과 동물의 행동을 자극-반응 이론으로 설명하였습니다. 이 접근법은 검증할 수 있는 연구만을 강조하여 심리학의 과학화에 기여했으나, 내적 심리 과정에 대한 연구는 소홀히 했다는 비판을 받았습니다.

인본주의 심리학

1950년대 실존주의의 영향으로 인본주의 심리학이 등장했습니다. 주요 인물로는 매슬로와 로저스가 있으며, 인간의 존엄성과 자아실현을 강조한 이 접근은 심리치료와 직관적 인지 연구에 중점을 두었습니다.

인지주의 심리학

20세기 후반 인지혁명은 심리학의 패러다임을 바꾸어 놓았습니다. 인지심리학은 감각정보 처리와 정신 과정을 연구하며, 행동주의 심리학의 자극-반응 이론을 넘어 내적 과정에 중점을 두었습니다. 컴퓨터과학의 발전과 함께 인지심리학은 인간 정보처리론으로 발전하였고, 심리학의 주요 흐름 중 하나로 자리 잡았습니다.

대표적인 인지심리학자로는 알버트 엘리스와 아론 벡 등이 있습니다.

심리학에서는 사회과학의 다른 분야들처럼 질적 연구방법과 양적 연구방법을 모두 사용합니다. 질적 연구는 주로 임상가들이 활용하며, 소수의 사례를 깊이 있게 분석하여 내담자나 연구대상의 심리적 상태를 심도 있게 탐구하는 것이 주된 목적입니다. 이 과정에서는 상담, 면담, 질문지 작성 등의 방법이 사용됩니다.

반면, 양적 연구방법은 연구 대상의 특성을 수치화하고 계량화하기에 적합한 경우에 많이 활용됩니다. 대표적인 사례로는 반응시간 연구, 지능 연구 등이 있으며, 이 연구 방법은 주로 기초 분야 전공자들에 의해 사용됩니다. 양적 연구방법은 통계학적 지식을 바탕으로 연구 대상의 특성을 기술하고, 예측하는 것을 목표로 합니다. 

주요 양적 연구방법론으로는 문항반응이론(IRT), 다층 모형(Multilevel model), 구조방정식모형(Structural equation model), 경로분석(Path analysis), 요인분석(Factor analysis) 등이 있습니다. 이러한 방법의 가장 큰 강점은 연구 결과를 일반화하기에 용이하다는 점입니다. 

결론적으로, 심리학이 사용하는 다양한 연구 방법론들은 이 학문이 경험과학으로서 과학적 기반을 가지는 데 중요한 역할을 합니다.

공공 경제학(Public Economics)은 정부와 지방 자치 단체 등 공공 부문의 경제 활동을 경제학적 관점에서 분석하는 학문입니다. 이 학문은 공공 부문과 민간 부문 간의 역할 분담을 다루며, 시장 실패 문제, 소득 분배의 형평성, 사회적 의사 결정 기구의 작동 방식 등 다양한 주제를 포함합니다.

1970년대에 피터 다이아몬드와 제임스 멀리스의 논문을 통해 재정학이 경제학의 한 분야로 자리 잡기 시작했으며, 이후 토니 앳킨슨과 조지프 스티글리츠의 저서 《공공경제학 강의》를 통해 "공공경제학"이라는 용어가 널리 사용되기 시작했습니다. 재정학의 기원은 시장 실패로 인해 보이지 않는 손이 모든 경제 문제를 해결할 수 없다는 인식이 확산되면서부터 시작되었습니다. 

데이비드 리카도는 조세 귀착의 관점에서 분배 이론을 주장하였고, 아서 세실 피구는 총 회생 최소화 원칙을 제안하며 근대적 재정학의 기초를 마련했습니다. 1930년대 대공황을 겪으며 거시 재정 정책의 중요성이 부각되었고, 이와 함께 케인스 모형이 재정학에서 중요한 위치를 차지하게 되었습니다.

1940년대에는 헨리 캘버트 시몬스가 소득세와 관련된 주제를 다루며 소득의 정의와 지불 능력 측정을 논의하였습니다. 1950년대에는 일반균형 이론이 등장하면서 경제학의 초점이 거시적 측면에서 미시적 측면으로 이동하였고, 재정학의 관심사도 기존의 조세에서 정부 지출로 변화하였습니다. 

폴 새뮤얼슨은 공공재를 효율적으로 공급하기 위한 조건을 제시하며, 공공재 공급에서 무임승차 문제를 해결하기 위한 연구와 지방재정 이론에 대한 연구가 활발히 이루어졌습니다. 리차드 머스그레이브의 《재정학 이론》은 1970년대까지 재정학의 중요한 교과서로 사용되었습니다.

1960년대에 들어서면서 정부를 효율성과 공평성의 조화를 통해 공공정책을 수행하는 기관으로 간주했던 기존의 재정학이 변화하기 시작했습니다. 정부 실패의 가능성, 정치인과 관료들의 전략적 행위로 인한 자원 배분 왜곡, 의사결정 제도 등에 대한 경제학적 연구가 발전하면서 공공선택 이론이 형성되었습니다.

공공경제학은 자원의 효율적 배분과 소득 분배의 공정성을 달성하기 위해 공공 부문을 분석하는 학문입니다.

시장이 이러한 목표를 충족하지 못할 때, 이를 시장 실패라고 합니다. 이 경우, 공공 부문이 시장에 개입하여 시장 기능을 보완하거나, 시장 기능이 완전히 마비된 상황에서는 대체 자원 배분 기구를 마련하여 최적의 자원 배분을 실현하는 것이 필요합니다.

또한, 시장에 의한 소득 분배는 사회적 윤리 기준인 공정성을 항상 충족하지 못할 수 있습니다. 이 경우, 공공 부문이 사회 보장 정책 등을 통해 공평한 소득 분배를 달성하기 위해 개입할 필요가 있습니다.

경제학은 주로 시장을 기반으로 재산의 생산, 분배, 소비 문제를 연구하는 분야입니다. 그러나 제2차 세계 대전 이후, 환경 문제, 도시 문제, 복지 문제에 대한 관심이 증가하면서 비시장적 분야에서도 경제 분석의 필요성이 대두되었습니다. 공공 서비스 제공, 공공 교통, 수도 사업 등과 같은 준공공재의 자원 배분 문제를 다루기 위해 경제학의 분석 방법이 확대되었습니다. 이러한 비시장적 분야와 공공재, 준공공재를 대상으로 하는 경제학은 미시경제학의 후생경제학과 연계되어 공공경제학으로 발전하게 되었습니다.

과거에는 공공 부문의 경제 활동이나 민간 경제에 대한 개입 문제를 주로 재정학이나 후생경제학에서 다루었습니다. 그러나 1960년대 이후, 이러한 문제들이 공공경제학이라는 독립된 분야로 발전하게 된 이유는 다음 세 가지로 설명할 수 있습니다.

첫째, 공공 부문의 양적 및 질적 확대입니다. 양적으로는 선진국에서 정부 지출이 명목 GDP의 10%에서 20%를 차지하게 되었고, 조세 및 세외 부담률도 국민 소득 대비 25%에서 50%까지 이르렀습니다. 이는 공공 부문이 민간 경제에 미치는 영향을 더욱 중대하게 만들었습니다. 질적으로는 의료, 주택, 교육 등 순수 공공재부터 사적재에 가까운 것까지 공공 부문이 공급하게 되었고, 사회 보장 제도의 확충과 소득 재분배에 대한 요구가 커지면서 공공 부문의 역할이 더욱 확대되었습니다.

둘째, 시장에서 거래되지 않는 재화의 증가로 인해, 이러한 재화의 최적 공급과 비용 부담 방법을 결정하는 문제가 대두되었고, 이에 따라 정치 기구에 의한 의사 결정 분석의 필요성이 커졌습니다.

셋째, 재정학과 후생경제학이 이미 고유의 영역을 구축한 상황에서, 이들 학문이 다루는 분야와는 약간 다른, 더 넓고 공통된 문제들을 다루기 위해 공공경제학이라는 용어가 사용되기 시작했습니다.

이러한 이유들로 인해 공공경제학은 재정학과 후생경제학을 포함한 보다 포괄적인 학문 분야로 발전해 왔습니다.

후생경제학(welfare economics)은 경제 활동의 궁극적인 목표가 사회 구성원들의 행복과 복지를 증진하는 것이라는 전제하에, 이들의 소비 효용과 복리 향상을 다루는 경제학의 한 분야입니다.

근대 경제학의 시초인 영국의 고전파 경제학자들은 '복지경제학'에 대한 연구를 진행해 왔습니다. 특히, 영국 경제학자 아서 세실 피구(Arthur Cecil Pigou)가 1920년에 발간한 《후생경제학》(The Economics of Welfare)에서 처음으로 '후생경제학'이라는 용어가 본격적으로 사용되었습니다. 그는 후생경제학을 "경제적 건전성과 인류의 복리 증진을 위한 경제적 정책을 연구하는 학문"이라고 정의했습니다. 

피구 외에도 많은 후생경제학자들은 시장 경제의 단점과 그 한계를 지적하며, 복지 경제 모델을 제시하고 정책 실행의 과정을 다음과 같이 정립했습니다:

1. 효용 조사: 특정 재화에 대한 국민의 효용을 조사하고, 해당 효용에 맞는 후생경제 제도를 설계합니다.
2. 경제적 이윤 측정: 외생적 요인이 발생할 때 경제적 이윤을 추구하는 다양한 척도와 장기 균형의 안정성을 조사합니다.
3. 공공재 공급: 빈곤한 소비자에게 지속적인 추가 분배를 제공합니다.

하지만 초기 후생경제학은 거시경제적 관점에서 정체되어 있었고, 미시경제적 측면에서는 연구가 부족했습니다. 이 시점에서 경제학자 존 리처드 힉스는 후생경제학의 미시경제적 이론을 발전시키며, "후생경제학이란 자원의 낭비와 그로 인한 자원 분배의 비효율성에 대한 연구"라고 설명했습니다.

후생경제학은 경제 현상을 전제로 하고, 실증경제학을 핵심 개념으로 하여 사회의 최적에 해당하는 사회후생 함수를 연구합니다.

역사적 배경
후생경제학의 개념은 아서 세실 피구의 《후생경제학》 이전에도 존재했습니다. 고전파 경제학의 창시자 애덤 스미스는 경제 활동의 중심을 생산 이론으로 설정했으나, 데이비드 리카도는 시장 경제가 만능이 아니라는 점을 지적하며 분배 이론을 제시했습니다. 독일의 정치경제학자 칼 마르크스는 '잉여가치설'과 '이윤율 저하 경향'을 통해 시장의 한계를 주장했습니다.

이 논쟁 이후, 고전파 경제학자들은 시장이 모든 경제 활동의 절대적 위치를 점한다는 관점에서 벗어나기 시작했습니다. 존 스튜어트 밀은 자신의 저서 《정치경제학의 원리》에서 자본주의 체제 내에서 정부가 시장에 개입하여 분배 정책을 실시해야 한다고 주장했습니다. 그의 주장은 영국 사회에서 널리 받아들여져 노동운동과 노동복지에 기여했습니다.

실용적 측면
후생경제학을 현실 정책에 적용할 때는, 사회의 소비와 생산 능력, 사회적 후생 능력의 척도 및 경제적 보상 변화점의 정확한 측정이 필요합니다. 그러나 사회적 후생은 개인의 주관적 개념으로 정확하게 측정하기 어렵습니다. 또한, 후생경제학 이론을 실제로 적용하기에는 사회적 불균형과 예기치 않은 부작용의 불확실성이 존재합니다. 

그럼에도 불구하고 후생경제학의 이론은 경제 불균형이 심화된 사회에서 최적의 후생경제적 효율과 복리 증진을 이루기 위해 지속적으로 발전해야 한다는 근거를 제공합니다.

현대 사회의 후생경제학
현대적 후생경제학은 아마르티아 쿠마르 센의 연구를 통해 발전하였습니다. 그는 시장 만능주의가 환경 문제와 빈부 격차를 초래했다고 비판하며, 환경세, 독과점 규제, 재분배 정책 등 다양한 후생경제적 정책의 필요성을 강조했습니다. 

현대 후생경제학은 경제 성장이 국민의 생활 수준 증진과 직접적으로 연결되지 않는다는 전제 하에, 성장에 따른 실질적인 생활 수준 향상을 위한 제도와 정책을 제시합니다.

국제경제학(International economics)은 국가 간 경제 활동을 연구하는 학문으로, 서로 다른 나라의 사람들 간에 발생하는 거래와 상호작용, 교역, 투자, 이민 등의 유형과 그 결과를 설명한다.

국제 무역 분야는 수요와 공급 요소, 경제 통합, 생산요소의 국제적 이동, 그리고 관세 및 수입 할당제와 같은 정책 변수가 상품과 서비스의 흐름에 미치는 영향을 다룬다.

국제 금융 분야는 국제 금융 시장에서 자본의 흐름과 환율 변동의 효과를 연구하며, 국제 화폐 경제학과 국제 거시경제학은 화폐의 국제적 흐름과 그것이 경제 전반에 미치는 영향을 분석한다.

또한 국제정치경제학은 국제 관계의 하위 분야로, 국제 분쟁, 협상, 제재와 같은 요소들이 경제에 미치는 영향을 다룬다.

국제 무역
▶ 범위와 방법론

국제 무역의 경제 이론은 자본과 노동의 국제적인 유동성이 제한적이라는 점에서 다른 경제 이론과 차별화됩니다. 이러한 관점에서 보면, 먼 지역과의 교역 원리는 비슷하지만, 정도에는 차이가 있습니다. 따라서 국제 무역 경제학의 방법론은 다른 경제학 분야와 구별되며, 특히 정부가 종종 무역을 제한하려는 시도가 국제 무역 연구에 영향을 미쳤습니다. 무역 이론의 발전은 종종 무역 제한의 영향을 분석하려는 동기에서 비롯되었습니다.

전통적인 "고전" 무역 이론은 연역 논리학을 주로 적용하며, 데이비드 리카도의 비교 우위 이론과 다양한 실용적 정리를 발전시켰습니다. 반면 "현대" 무역 이론은 주로 경험적 분석을 바탕으로 합니다.

▶ 고전 무역 이론

비교 우위의 법칙은 지역 간 차이에서 오는 상대적 이득을 설명하며, 리카도의 해석은 신고전파 경제학자들이 상대적 이득의 다양한 원천을 모형화하는 데 기여했습니다. 그러나 이론적 분석을 위해서는 제한적이고 때로는 비현실적인 가정을 사용하기도 합니다.

대표적인 예로, 헥셔-올린 모형은 국가 간 기술, 생산성, 소비자의 취향이 모두 동일하고, 완전 경쟁 시장에서 규모의 경제가 없다는 가정에 의존합니다. 이 모형은 국가 간 노동과 자본의 상대적 풍족함에 따른 무역 유형을 설명합니다. 그러나 레온티예프의 역설은 이 가정이 현실적으로 제한적임을 보여주며, 미국이 상대적으로 자본이 많음에도 불구하고 노동집약적인 상품을 수출하고 자본집약적인 상품을 수입한다는 결과를 나타냈습니다.

헥셔-올린 모형에서 파생된 스톨퍼-새뮤얼슨 정리는 상품 가격이 오르면 그 산업에서 집중적으로 사용된 요소들의 가격이 오르고, 다른 요소들의 가격은 하락한다는 것을 보여줍니다. 이 정리는 무역이 부족한 요소의 실질 임금을 낮추고, 보호가 실질 임금을 올린다는 주장을 뒷받침합니다. 또한, 폴 새뮤얼슨의 생산 요소 가격 균등화 정리는 무역이 상품과 요소 비용을 같게 만든다는 결론을 도출합니다.

▶ 현대 무역 이론

현대 무역 이론은 헥셔-올린 모형의 제한적 가정에서 벗어나 기술, 규모의 경제 등 다양한 요소가 무역에 미치는 영향을 연구합니다. 계량경제학은 이러한 연구에서 중요한 역할을 하며, 국가 간 무역의 이익을 분석하는 데 사용됩니다.

일부 연구는 신기술 개발이 일시적인 이익을 창출한다고 주장하며, 과학기술적 지도력의 지표로 연구개발 비용, 특허, 숙련 노동자 등이 사용된다고 합니다. 또한, 규모의 경제와 수출 점유율 사이의 상관관계를 밝히는 연구도 있습니다. 이 연구는 국제적으로 거래되는 상품을 세 가지 유형으로 나누며, 각각의 상대적 이익이 다르다고 제안합니다.

1. 천연 자원을 추출하거나 처리한 상품 (리카도재)
2. 낮은 기술 수준의 상품 (헥셔-올린재)
3. 높은 기술 수준과 규모의 경제를 가진 상품

국제 무역의 이익에 대한 강한 추측이 존재하지만, 이는 손해를 볼 가능성을 배제하지 않습니다. 그러나 폴 새뮤얼슨은 무역에서 이익을 보는 측이 손해를 보는 측에게 보상할 수 있다고 설명했습니다. OECD 연구에 따르면, 무역의 개방성이 증가하면 1인당 국내총생산이 증가하며, 무역이 가져오는 이익이 상당함을 보여줍니다.

▶ 생산 요소 가격 균등화

새뮤얼슨의 생산 요소 가격 균등화 정리는 두 나라 간 생산성이 같다면 무역으로 인해 임금이 같아질 것이라고 설명합니다. 이 정리는 선진국과 개발도상국 간의 무역이 선진국 비숙련공들의 임금을 낮춘다는 주장의 근거로 사용됩니다. 그러나 생산성의 차이로 인해 국제 임금률 차이가 발생한다는 연구도 있으며, 단기적인 압력에도 불구하고 고용주 간 경쟁이 임금을 노동자의 한계 생산량과 일치시킬 수 있다는 주장도 있습니다.

▶ 유치산업

유치산업은 장기적으로 비교우위를 가질 수 있으나 수입 상품과 경쟁하기 어려운 새로운 산업을 의미합니다. 무역 장벽은 유치산업을 보호하기 위해 도입되며, 수입대체 산업화 정책으로 알려져 있습니다. 이러한 무역 장벽은 세관 감독, 높은 관세, 수출입 금지 등의 형태로 나타나며, 특히 비관세 장벽이 선진국에서 더 높아지고 있습니다.


국제금융

▶ 범위와 방법론

국제 금융 경제학은 국제 무역 경제학과 기본 원리는 유사하지만, 중점적으로 다루는 부분이 다릅니다. 국제 금융은 특히 더 큰 불확실성과 위험성을 내포하며, 금융자산 시장은 상품 및 용역 시장보다 더 빠르고 변동성이 크기 때문에 더욱 불안정합니다. 자유로운 거래가 모두에게 이익을 줄 수 있다는 가정이 있지만, 금융 시장에서는 오히려 모든 이에게 해로울 수 있는 위험이 더 크다는 점이 특징입니다.

▶ 환율과 자본 유동성

국제 금융 시스템에 큰 변화가 나타난 시기는 20세기 말입니다. 경제학자들은 이러한 변화의 영향을 두고 다양한 견해를 내놓고 있습니다. 제2차 세계 대전 후 브레튼 우즈 체제가 도입되었으며, 이 체제에 참여한 국가들은 각국의 화폐를 미국 달러와 고정 환율로 유지하기로 합의했습니다. 미국은 금 1온스를 35달러로 고정하여 매입하기로 했고, 이 체제를 지지하기 위해 대부분의 나라들은 외화 사용 및 국제 금융 자산 거래를 엄격히 통제했습니다. 당시 금본위제는 금의 유출입을 통한 자동 조절 기능을 통해 국제수지의 균형과 환율의 안정을 이루는 역할을 했습니다.

그러나 1971년, 미국 정부가 금본위제를 중단하면서 변동 환율제로의 전환이 시작되었습니다. 그 결과 대부분의 나라들은 환율에 개입할 수 없게 되었고, 외환 및 국제 금융 자산을 통제하는 것이 어려워졌습니다. 이에 따라 국제 자본의 이동성이 많이 증가했으며, 특히 단기 수익을 추구하는 자본의 빠른 이동으로 금융 불안정성이 심화되었습니다. 환율 변동이 더욱 심화되었고, 이에 따라 여러 차례 금융 위기가 발생했습니다. 한 연구에 따르면 1971년부터 2000년까지 26번의 금융 위기, 86번의 외환 위기, 27번의 복합적인 금융 및 외환 위기가 발생했다고 추정됩니다.

▶ 정책과 기관

대부분의 선진국은 변동 환율제를 채택하고 있지만, 일부 개발도상국 및 선진국은 여전히 미국 달러 또는 유로와 고정 환율 제도를 유지하고 있습니다. 고정 환율 제도를 유지하기 위해서는 중앙은행이 외환 시장에 적극적으로 개입해야 하며, 이는 보통 국민들의 국제 시장 접근을 통제하는 것과 병행됩니다.

국제통화기금(IMF)은 1944년에 설립되었으며, 금융 문제에 관한 국제 협력과 환율 안정을 목표로 하고 있습니다. IMF의 주요 활동은 회원국이 국제수지 문제를 해결하는 데 필요한 자금을 지원하는 것입니다. 그러나 IMF의 자금 지원에는 특정 경제 지표와 관련된 조건이 따릅니다. IMF가 권고하는 경제 정책은 주로 미국과 주요 선진국들이 채택한 정책을 기반으로 하며, 종종 새로운 투자에 대한 모든 제한을 철폐하는 것을 포함합니다. 이와 관련하여 경제학자 조지프 스티글리츠는 IMF가 이러한 정책을 불필요하게 강요하고 있으며, 지원을 받는 국가들에 자본 이동성의 위험을 충분히 경고하지 않는다는 점을 강하게 비판했습니다.

세계화
▶ 세계화의 정의와 경제적 의미

세계화는 여러 의미를 지니고 있지만, 경제학적으로는 자본, 노동, 상품의 자유로운 이동을 촉진하고 세계 경제의 통합을 의미합니다. 정치적 장벽을 허물고, 운송과 통신 비용을 줄이는 것이 세계화의 주요 원동력입니다. 이러한 요소들이 결합하여 세계 경제가 하나의 통합된 시스템으로 발전해 나가는 과정을 나타냅니다.

▶ 세계화의 경제적 영향

세계화는 거시적 경제 정책에도 큰 영향을 미칩니다. 먼델-플레밍 모형과 후속 연구들은 자본 유동성을 분석하는 데 중요한 도구로 사용되었으며, 경제학자 폴 크루그먼은 이를 활용해 아시아 금융 위기를 설명하기도 했습니다. 이러한 연구들은 세계화가 경제 위기에 미치는 영향을 이해하는 데 중요한 역할을 합니다.

▶ 반대 의견

세계화에 대한 비판도 존재합니다. 경제학자 조지프 스티글리츠는 개발도상국의 보호를 위해 유치산업의 필요성을 강조하며, 국제통화기금(IMF)이 개발도상국에 자금 지원을 할 때 부과하는 조건들을 비판했습니다. 그는 이러한 조건들이 개발도상국에 불리하게 작용한다고 주장했습니다. 또한 하버드 대학교의 대니 로드릭 교수는 세계화로 인해 이익이 불평등하게 분배되었으며, 그 결과 소득 불평등이 심화되고, 이민으로 인한 사회적 부담이 증가했다고 지적했습니다.

세계화는 경제적 통합을 촉진하는 동시에, 그 과정에서 발생하는 불평등과 사회적 문제에 대한 논의도 함께 수반됩니다.