나뭇잎 교과서

예술·사회과학과 과학 탐구 비교

화가는 같은 풍경을 몇 번이고 다시 그리고, 여론 조사 기관은 몇 천 명에게 물어 수천만 명의 생각을 짐작합니다. 과학자의 실험과 무엇이 같고 무엇이 다를까요? 1936년 미국 대통령 선거 여론 조사는 240만 명에게 답을 받고도 결과를 틀렸습니다.

먼저 알면 좋은 것 우연 오차와 계통 오차
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예술·사회과학과 과학 탐구 비교

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조르주 쇠라의 그림 「그랑드자트섬의 일요일 오후」를 가까이에서 보면 수많은 작은 색 점만 보인다. 그런데 몇 걸음 물러서면 점들이 녹아 햇빛 속의 풀밭과 사람들이 나타난다. 쇠라는 팔레트에서 물감을 섞으면 색이 탁해진다고 생각해, 순수한 색의 점을 나란히 찍고 눈 속에서 섞이게 했다. 이것은 화가의 감각일까, 아니면 과학자의 실험일까? 그리고 예술가와 사회과학자, 자연과학자가 탐구하는 방식은 무엇이 같고 무엇이 다를까?

그림 1. 노랑과 파랑을 물감으로 섞으면 두 물감이 빛을 차례로 흡수해 어두워지고, 점으로 나란히 찍으면 눈에서 두 빛이 평균되어 더 밝게 보인다(모형).
먼저 알아야 할 것빛의 삼원색과 색의 합성(통합과학), 빛의 흡수와 반사, 융합 탐구의 사례(융합적 탐구의 유용성).

1.2.1빼는 혼합과 더하는 혼합

물감은 받은 빛의 일부를 흡수하고 나머지를 반사한다. 노란 물감은 파란빛을 많이 흡수하고, 파란 물감은 빨간빛과 노란빛을 많이 흡수한다. 그래서 두 물감을 섞으면 빛이 두 물감을 차례로 지나며 양쪽에서 흡수되어, 남는 빛이 적고 색이 어두워진다. 이를 빼는 혼합이라 한다. 반면 작은 점을 나란히 찍으면 각 점에서 반사된 빛이 따로 눈에 들어와 망막에서 더해진다. 이것은 더하는 혼합에 가깝다.

정리 1.2.1 두 가지 색 혼합

색마다 반사율이 \(R_1, R_2\)인 두 물감을 섞으면 반사율은 대략 두 값의 곱처럼 줄어든다. 점으로 나란히 찍어 비율 \(p\)와 \(1-p\)로 섞이면 눈에 보이는 반사율은 평균 \(pR_1 + (1-p)R_2\)이다. 곱은 평균보다 작으므로 점 혼합이 더 밝다.

그림 1에서 노랑의 비율을 바꾸어 보자. 노랑과 파랑을 반씩 섞으면, 물감은 밝기가 약 41%로 떨어지지만 점 혼합은 약 53%를 유지한다. 그래서 쇠라의 그림은 같은 물감으로도 햇빛처럼 밝아 보인다. 쇠라는 화학자 슈브뢸의 색 대비 연구와 물리학자 루드의 색채 이론을 읽고 이 방법을 세웠다.1

1.2.2세 분야의 탐구 방식

예술가, 사회과학자, 자연과학자는 모두 질문을 세우고, 관찰하고, 결과를 다시 돌아본다. 그런데 무엇을 근거로 삼는지가 다르다. 자연과학은 같은 조건에서 누가 해도 같은 결과가 나오는 측정을 근거로 삼는다. 사회과학은 사람과 사회를 조사하므로 설문, 면접, 통계를 쓰고 조사 대상의 생각과 맥락을 함께 해석한다. 예술은 작품이 사람에게 주는 경험을 탐구하며, 정답이 하나가 아니다. 쇠라는 과학의 원리를 빌렸지만, 그 원리로 무엇을 표현할지는 화가로서 정했다.

분야주된 근거결과의 성격 자연과학재현 가능한 측정과 실험누구나 확인할 수 있는 법칙 사회과학설문, 면접, 통계 자료맥락 속의 경향과 해석 예술감각과 경험, 표현의 실험여러 해석이 가능한 작품
그림 2. 세 분야는 질문하고 관찰하는 과정을 공유하지만 근거로 삼는 것과 결과의 성격이 다르다.

1.2.3예제 풀이

예제 1.2.2

초록빛에 대한 노란 물감의 반사율이 0.8, 파란 물감의 반사율이 0.3이다. 두 물감을 반씩 섞을 때(곱의 모형에서 각각의 제곱근을 곱함)와 두 색의 점을 반씩 나란히 찍을 때, 초록빛의 반사율은 각각 얼마인가?

물감을 섞으면 반사율은 \(\sqrt{0.8} \times \sqrt{0.3} = \sqrt{0.24} \approx 0.49\)이다. 점으로 찍으면 평균 \(0.5 \times 0.8 + 0.5 \times 0.3 = 0.55\)이다.

즉 점 혼합이 초록빛을 약 12% 더 많이 돌려보낸다. 두 값의 차이는 반사율이 서로 크게 다를수록 커진다. 그래서 쇠라처럼 서로 다른 순색을 나란히 찍으면, 섞은 물감보다 생생한 중간색을 얻는다. 같은 원리가 텔레비전과 스마트폰 화면에도 쓰인다. 화면을 확대하면 빨강, 초록, 파랑의 작은 점이 나란히 있고, 우리 눈이 그 빛을 더해 온갖 색을 본다.

아래 탐구 카드에서 점묘화의 색을 직접 섞어 보고, 예술과 사회과학, 과학이 같은 대상을 어떻게 다르게 탐구하는지 비교해 보자.

  1. 슈브뢸은 고블랭 직물 공장의 염료 책임자였다. 염료가 탁해 보인다는 불평을 조사하다가, 문제가 염료가 아니라 이웃한 실의 색이 서로 영향을 주는 색 대비에 있음을 알아냈다.
마무리

물감을 섞으면 두 물감이 빛을 차례로 흡수하여 어두워지고, 색 점을 나란히 찍으면 눈에서 빛이 평균되어 더 밝은 중간색이 된다. 예술가는 이런 과학의 원리를 빌려 표현의 방법을 실험하고, 과학은 재현 가능한 측정으로, 사회과학은 사람과 맥락의 자료로 탐구한다. 그래서 처음 질문의 쇠라는 물감을 섞으면 색이 탁해지는 까닭을 알고, 점을 나란히 찍어 눈 속에서 밝게 섞이게 했다.

읽기 1

화가, 사회과학자, 과학자는 같은 방식으로 탐구할까?

읽기 · 예술 창작 · 사회과학 탐구 · 과학 탐구의 공통점과 차이점

모네는 같은 성당을 30점 넘게 그렸고, 여론 조사 기관은 같은 질문을 수천 명에게 던진다. 과학자는 같은 실험을 여러 번 되풀이한다. 셋 다 '되풀이'를 하지만, 되풀이하는 이유는 같을까?

1예술 창작의 과정

클로드 모네는 1892~1894년 루앙 대성당의 정면을 아침, 한낮, 저녁 등 서로 다른 시각과 날씨에서 30여 점의 연작으로 그렸다. 대상은 같게 두고 빛만 달라지게 한 셈이어서, 과학의 변인 통제와 닮았다. 쇠라는 「그랑드자트섬의 일요일 오후」를 완성하기 전에 수십 점의 스케치와 습작을 그리며 구도와 색을 고쳤다.

예술 창작은 대체로 문제의식이나 영감 → 관찰과 자료 조사 → 시도(스케치, 습작) → 수정 → 발표와 감상·비평의 과정을 거친다. 다만 순서는 고정되어 있지 않고, 정답이 하나로 정해지지 않는다. 같은 대상을 두 화가가 그리면 서로 다른 작품이 나오는 것이 오히려 가치이다.

2사회과학 탐구의 과정

사회과학은 사람과 사회를 대상으로 문제 설정 → 이론과 가설 → 조사 설계(설문, 면접, 참여 관찰, 통계 자료) → 자료 수집 → 분석 → 해석의 과정을 거친다. 과학 탐구와 비슷하지만 대상이 사람이라는 데서 어려움이 생긴다.

먼저 표본이 대표성을 잃으면 크기가 소용없다. 1936년 미국 대통령 선거 때 잡지 『리터러리 다이제스트』는 약 240만 명의 응답을 모아 랜던 후보의 승리를 예측했지만, 실제로는 루스벨트가 크게 이겼다. 조사 대상 명단이 잡지 구독자, 전화·자동차 보유자 등으로 치우쳐 있었고, 답장을 보낸 사람도 일부였기 때문으로 분석된다. 같은 해 갤럽은 훨씬 적은 표본으로 루스벨트의 승리를 맞혔다.

또 실험을 마음대로 할 수 없다. 최저 임금을 올리면 일자리가 줄어드는지 알려고 한 지역에만 임금을 올려 볼 수는 없다. 카드와 크루거는 1992년 최저 임금을 올린 미국 뉴저지주와 올리지 않은 이웃 펜실베이니아주의 패스트푸드점 고용을 비교했다. 이렇게 제도나 사건이 만든 차이를 이용하는 방법을 자연 실험이라 하며, 이 방법을 발전시킨 연구자들은 2021년 노벨 경제학상을 받았다.

게다가 대상이 반응한다. 사람은 조사받는다는 것을 알면 대답이나 행동을 바꿀 수 있다. 질문의 단어 하나, 질문 순서도 답을 바꾼다. 그래서 질문지를 미리 시험해 보고, 연구 참여자의 동의와 개인 정보 보호 같은 윤리 절차를 거친다.

3세 탐구를 나란히 놓으면

예술 창작사회과학 탐구과학 탐구
출발점문제의식, 영감, 표현하고 싶은 것사회 현상에 대한 질문자연 현상에 대한 질문
주요 방법관찰, 습작, 재료 실험설문, 면접, 관찰, 통계 자료 분석, 자연 실험관찰, 측정, 통제 실험, 모형
변인 통제작가가 선택(연작처럼)어려움. 비교 집단을 찾거나 통계로 보정실험실에서 비교적 쉬움
결과물작품설명, 정책 제안법칙, 이론, 모형
평가 기준독창성, 표현력, 감상자의 경험타당성, 표본의 대표성, 재현성증거와의 일치, 재현성, 예측력
다른 결과가 나오면새로운 해석으로 존중원인(표본, 질문, 시기)을 따짐오차나 이론의 문제로 따짐

세 분야의 공통점은 관찰에서 출발하고, 시도와 수정을 되풀이하며, 결과를 다른 사람에게 보여 평가받는다는 것이다. 반면 차이점은 대상(자연, 사람, 작가 자신의 표현), 통제의 가능성, 그리고 무엇을 '좋은 결과'로 보는가에 있다. 융합 탐구에서는 이 차이를 알고 각 분야의 방법을 알맞게 빌려 와야 한다.

판단"과학은 객관적이고 예술은 주관적이다"라고 단순하게 나누면 안 된다. 과학에도 어떤 질문을 고르고 어떤 모형을 세울지에 창의성이 필요하고, 예술에도 재료와 빛에 대한 정확한 이해가 필요하다. 또 사회과학의 조사 결과는 "몇 명에게 물었나"보다 "누구에게, 어떻게 물었나"가 더 중요할 때가 많다.

확인조건이 달라지면

한 학생이 "학교 매점 이용 만족도"를 조사하려고 매점 앞에서 점심시간에 만난 학생 300명에게 설문을 받았다. 이 탐구에 대한 판단으로 가장 알맞은 것은?

탐구 2

물감을 섞지 않고 점으로 찍으면 색이 더 밝아질까?

예술 × 과학 · 점묘법 · 감법 혼합과 광학 혼합 (모식)
물감 A
물감 B
점묘(광학 혼합) 밝기
—
팔레트(감법 혼합) 밝기
—
밝기 비 점묘 ÷ 팔레트
—

물감의 반사율 곡선은 실제 안료의 대략적인 모양을 본뜬 모식이다. 팔레트 혼합은 반사율의 가중 기하 평균, 점묘는 반사율의 가중 산술 평균으로 계산했고, CIE 1931 등색 함수(근사식)로 색과 밝기(휘도, 흰색 = 100)를 구했다.

  1. 질문조르주 쇠라는 「그랑드자트섬의 일요일 오후」(1884–1886)를 물감을 팔레트에서 섞지 않고 순수한 색의 작은 점을 나란히 찍어 그렸다. 멀리서 보면 점들이 섞여 보인다. 화가는 왜 이렇게 번거로운 방법을 택했을까?
  2. 복원물체의 색은 물체가 반사하는 빛의 스펙트럼으로 정해진다. 노란 물감은 파란빛을 흡수하고, 파란 물감은 노란빛과 빨간빛을 흡수한다. 눈은 아주 작은 점들을 따로 구별하지 못하면, 들어오는 빛을 합쳐서 하나의 색으로 느낀다.
  3. 설명팔레트에서 섞은 물감은 두 안료가 모두 빛을 흡수하므로, 두 안료가 함께 반사하는 파장만 남습니다(감법 혼합). 점으로 나란히 찍으면 각 점이 반사한 빛이 눈에서 더해져 평균이 됩니다(광학 혼합, 병치 혼합). 그래서 점묘의 밝기는 두 물감 밝기의 평균이고, 팔레트 혼합은 대개 그보다 어둡다.
  4. 연결쇠라는 화학자 슈브뢸의 색 대비 연구(1839)와 물리학자 루드의 색채학 책(1879) 같은 당시의 과학 문헌을 읽고 색을 다뤘다. 이론을 바탕으로 방법을 정하고, 그려 보고, 고치는 과정은 과학 탐구와 닮았다. 그러나 작품의 성공은 측정값이 아니라 보는 사람의 경험과 해석으로 평가된다.
  5. 적용노랑과 파랑을 고르고 보는 거리를 늘려 점이 섞여 보일 때의 색을 팔레트 혼합과 비교해 보자. 어느 쪽이 더 밝고, 어느 쪽이 더 초록에 가까운가? 빨강과 초록, 주황과 파랑처럼 반대쪽 색끼리도 해 보자. 아래 스펙트럼에서 두 혼합 곡선이 어디서 가장 크게 다른지 찾아보자.
  6. 판단점묘가 "언제나 더 선명한 색"을 만드는 것은 아니다. 광학 혼합은 밝기를 평균할 뿐이라, 반대쪽 색끼리 섞으면 밝은 회색이 되고, 노랑과 파랑은 초록이 아니라 회색빛에 가깝게 보인다. 실제로 신인상주의 그림이 생각보다 회색빛으로 보인다는 평가도 있었다. 이 모형은 안료 입자의 산란, 점 가장자리의 대비 효과는 다루지 않는다.

확인조건이 달라지면

흰 물감과 검은 물감을 같은 양으로 쓰려고 한다. 팔레트에서 섞어 칠한 면과, 아주 작은 흰 점과 검은 점을 같은 수로 찍은 면을 멀리서 비교하면?

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