History of ‘Physics and High Technology’ Based on Keyword Analysis

Seonbin JO, Chanung PARK, Jisung YOON and Woo-Sung JUNG

We study the keyword network of ‘Physics and High Technology’ for its entire history. It covers physics as well as its related issues, such as industrial technology, education, and policy. We try to find the research trends and the social changes from the articles. The complex network analysis is employed for the study.

Fig. 1. We make the special logo of the Korean Physical Society celebrating the 30th anniversary of ‘Physics and High Technology’. The logo consists of the words which appeared in the magazine. (2022년은 학회 홍보잡지인 ‘물리학과 첨단기술’ 창간 30년을 맞이하는 해이다. 그동안 잡지에 많이 등장한 단어를 활용하여 학회의 로고를 꾸몄다.)

‘물리학과 첨단기술’은 한국물리학회가 생긴 지 40년 된 1992년 태어났다. 창간호의 글을 보면 그간 발행되던 연구논문 중심의 ‘새물리’1)와 달리 학계와 산업계의 동향을 회원들에게 전달하기 위해 태어났다. 그뿐 아니라 산업계에는 물리학의 응용을 알려, 첨단산업의 발전을 꾀하는 등 새로운 정보 매체의 역할도 하고자 하였다. 올해는 ‘물리학과 첨단기술’이 30주년을 맞이하는 해이다. 과연 ‘물리학과 첨단기술’은 창간 당시의 뜻을 살려 물리학계와 사회의 발전에 기여하고 있을까? 그간 실렸던 기사를 모두 모아, 통계물리학에서 시작되어 사회 각 분야에서 다양하게 활용되고 있는 복잡계 네트워크 분석을 하였다.

‘물리학과 첨단기술’은 시대의 변화에 맞추어 끊임없이 진화했다. 그럼에도 정보를 전달하고 사회의 발전을 고민하는 역할은 변하지 않았다. ‘물리학과 첨단기술’에 실린 글의 단어를 유사한 것들끼리 모으면 크게 세 개의 군집을 이룬다. 학회의 가장 중요한 기능인 연구정보의 전달에 더하여 학회 뉴스, 그와 함께 정책과 교육 논의로 나뉜다. 연구와 관련된 정보는 46.7%, 뉴스 25.3%, 정책·교육 28.0%의 분포이다. 다만 이 분포는 기사의 비율을 뜻하지 않는다. 기사에 등장하는 단어의 비율이다. 한국물리학회에서 발간되는 잡지이므로, 뉴스와 정책에도 물리 이야기가 많은 것은 당연하다. 따라서 뉴스와 정책·교육 관련 글에도 연구와 관련된 단어는 있기 마련이다.

Fig. 2. The distribution of the keywords in Research area in terms of the periods. The magazine spans various topics over time. (발간 이후 시기별로 나누어 살펴본 연구 분야 단어 분포이다. 초기보다 갈수록 다양한 분야를 다루어, 우리나라 물리학계의 발전을 엿볼 수 있다.)

연구와 관련된 군집을 좀 더 자세히 들여 보았다. ‘물리학과 첨단기술’에 실린 단어를 기반으로 보면, 가장 큰 군집은 고체물리 실험과 이론, 고에너지·천체물리이다. 그 뒤를 광학, 생물물리, (양자)정보·통신이 따른다. 홍보잡지가 처음 생긴 90년대에는 고체물리 실험이 대부분이었으나, 90년대 후반부터 고체물리 이론이 증가하고, 고에너지·천체물리 군집도 점차 커진다. 2000년대 초반에는 가속기·플라즈마와 생물물리 군집이 출현하고, 2000년대 후반부터 양자정보가 떠오른다. 2010년대에 들어서며 천체물리가 커지면서 고에너지 군집과 분리된다. 2010년대 후반에는 서로 나누어져 있던 생물물리와 광학이 점점 가까워지다가 합쳐지는 경향을 보인다. 이 즈음부터 복잡계도 별도의 군집으로 자리 잡는다.

Fig. 3. The complex network structure of the keywords in Research area from 2017 to 2021. (2017년-2021년 ‘물리학과 첨단기술’에 등장하는 연구 관련 단어의 네트워크 구조이다.)

전반적으로 사회가 발전하고 한국 물리학계의 역량이 커지면서, ‘물리학과 첨단기술’에 등장하는 물리학의 세부 분야도 다양해졌다. 홍보잡지의 특성 상 일반 교양 기사도 많이 실린다. 그래서 대중이 보다 관심 많고 이해하기 쉬운 분야가 좀 더 자주 실리는 경향도 있을 것이다.

앞서 이야기한 것처럼 ‘물리학과 첨단기술’은 물리학이 첨단산업에 기여할 수 있는 부분을 널리 알려 경제 발전에 기여하고 물리학의 무한한 가능성을 알리는 기능도 주요 목적이다. 지금 우리나라를 먹여 살리는 대표 산업인 반도체 분야도 ‘물리학과 첨단기술’의 단골 소재였다. 지난 30년간 기사의 단어로 만든 네트워크를 다시 구글 검색엔진에서 사용하는 페이지랭크2) 기법으로 살펴보았다. 반도체 관련 용어가 얼마나 많은 기사와 연결되어 중요하게 언급되었는지를 살펴본 셈이다.

Fig. 4. (Blue line) The PageRank of the keyword network related to semiconductor for the last 30 years. (Green line) The export volume of semiconductor for the same period. (30년간의 네트워크를 3년 단위의 네트워크 10개로 나눈 뒤, 반도체와 관련된 키워드들의 페이지랭크를 측정하였다. 이와 비교하기 위해 반도체 수출물량도 함께 그렸다.)

‘물리학과 첨단기술’에서는 1990년대 반도체가 매우 많은 기사에서 중요하게 언급되었다. 반면 우리나라의 반도체 수출 물량은 90년대보다는 그 이후 급격히 증가하였다. 2015년의 수출 물량을 기준치 100으로 삼아서 그리면, ‘물리학과 첨단기술’에 반도체가 가장 활발하게 언급된 90년대 초에는 반도체 산업의 글로벌 위상은 약했다. 이후 반도체 산업은 급성장한다. 하지만 ‘물리학과 첨단기술’에서의 반도체 위상은 산업의 성장과 달리 2000년대를 거치며 서서히 줄어든다. 이는 물리학이 갖는 기초연구로서의 성격과 위상을 대표한다. 기초연구는 산업적 응용보다 훨씬 앞서 가장 기반이 되는 과학 연구를 한다. 이후 다양한 응용연구로 확장되고, 산업을 만들고 경제 성장으로 이어진다. 혁신이론에서 이야기하는 선형이론3)이다.

Fig. 5. The PageRank of ‘Gravitational Wave’ in the keyword network. The magazine covered ‘Gravitational Wave’ very active before the Nobel Prize celebrates the field. Other Nobel Prize topics show similar patterns. (2017년 노벨물리학상을 수상한 중력파는 수상이 이루어지기 십여 년 전부터 잡지에서 중요하게 언급되는 빈도가 증가하였다. 이외에도 많은 노벨물리학상 관련 단어가 비슷한 양상을 보인다.)

물리학이 예언자처럼 미리 반도체의 중요성을 알고 반도체에 대한 이야기를 했다고 보기는 어렵다. 다만 지식의 진보를 위해, 자연의 원리를 더 잘 이해하기 위해, 인간의 지적 욕구를 위해 연구하는 기초과학의 특성을 보여주었다고 보는 것이 더 옳다. 당장 단기간의 경제적 성과가 나오지 않더라도 꾸준한 기초연구의 투자가 결국 엄청난 성과를 이루었다. 그리고 기초연구의 성과는 이후 응용과 산업으로 훌륭하게 이어져, 성공적인 이어달리기로 멋지게 결승점에 도달하였다. 날이 갈수록 기초연구에도 경제적 성과를 요구하고 투자의 효율성을 논하는 세태에 큰 울림을 준다.

물리학계뿐 아니라 사회의 뜨거운 관심 중 하나가 노벨상이다. 과연 ‘물리학과 첨단기술’은 노벨상 이야기를 어떻게 담아내고 있을까? 최근 노벨물리학상을 받은 분야 중 네 개를 선택하였다. 2010년 그래핀, 2016년 위상부도체, 2017년 중력파, 2020년 블랙홀이다. 물리학자들이 꾸며가는 홍보잡지답게, 노벨상 수상 이전부터 관련 단어의 페이지랭크는 서서히 증가한다. 학회 회원들과 최신 연구동향을 공유하고 대중에게도 물리학을 널리 홍보하는 역할 역시 훌륭히 수행하고 있다.

연구 이외에 큰 비중을 차지하는 정책·교육 분야는 연구나 학회 뉴스와 뚜렷이 차별되는 제3의 군집이다. 하지만 정책·교육 분야만 따로 떼어 자세히 살펴보면 조금 다른 특성이 있다. 서로 접점이 있긴 하지만, 정책과 교육도 서로 다른 군집으로 분류가 가능하다.

Fig. 6. The community structure of ‘Education’ (Orange) and ‘Policy’ (Purple) areas for the whole periods. Two communities have overlap, but they are separated clusters. (전체 기간 동안의 정책·교육 분야 군집이다. 서로 만나는 지점이 있지만, 구별이 가능한 별개의 군집이기도 하다.)

시기를 나누어서 살피면, 90년대 초에는 환경과 정보통신 분야에서 정책과 관련된 소군집이 등장한다. 90년대 후반은 핵융합이 소군집으로 나타났다가 사라진다. 다시 2000년대 후반에 환경이 등장하는 등 당시 사회의 관심이나 정책과 연관되어 물리학이 기여할 수 있는 분야가 ‘물리학과 첨단기술’에서도 많이 소개되었다.

Fig. 7. The community distribution of the major keywords in ‘Education’ and ‘Policy’ areas. It does not show a big change in terms of time. (각 시기별로 나타나는 교육(보라색), 정책(주황색)의 주요 단어 군집 분포 흐름이다. 주제어가 크게 변하지 않는 모습을 보여준다.)

정책과 교육 분야를 조금 더 정밀히 분석하면 안타까운 현상도 발견된다. 항상 학계에서 교육이나 정책과 관련된 주요 이슈를 이야기하고 개선방안도 제안한다. 그런데 실제 바뀌는 것은 별로 없고, 매번 하던 이야기를 되풀이하기만 할 뿐이라는 느낌을 받는다. 이런 현상은 ‘물리학과 첨단기술’의 데이터 분석에서도 관찰된다. 새로운 학문을 받아들이기 위해서는 세대가 바뀌어야 한다는 말이 있다. 사회 역시 변화가 더디다. 아무리 이야기해도 정책이나 교육 현장의 문제가 바뀌지 않는 모습에 지치곤 한다. 그럼에도 학문과 세상의 발전을 위해, 비록 쇠귀에 경 읽기 같아도 지속적으로 목소리를 높일 필요가 있다. 계속 두드리면 언젠가 열리지 않겠는가?

Fig. 8. The ‘Korean terminology’ community appears when the Korean Physical Society focused on it. (Top: 1997-2001, Bottom: 2002-2006) (정책·교육 군집에 학회의 역점 사업이었던 우리말 용어 관련 소군집이 형성된다. (위: 1997년‒2001년, 아래: 2002년‒2006년))

한국물리학회에서는 최근 국내 최대 인터넷 포탈인 네이버와 협력하여 ‘물리학백과’를 구축하였다. 약 2500여 건의 물리 분야 용어와 개념을 소개하는 물리학 백과사전을 만들었다. 물리학을 공부하고 연구하는 학자뿐 아니라 학생과 대중들이 보다 물리학을 쉽게 접할 수 있게 되었다. 더욱이 학회에서 제대로 된 물리 지식을 알려, 잘못된 지식이 전파되는 것을 막고 유사과학이 범람하는 문제를 방지하려는 학회의 노력이다.

안타깝게도 우리나라 과학은 서구화의 역사와 함께 일본 등 해외에서 정립한 용어 체계를 그대로 받아들인 과거가 있다. 낯설고 어려운 한자어가 많아서 의미를 이해하기 힘들었다. 젊은 학생들에게는 물리학이 어렵게 느껴지는 장벽으로 작용했다. 그래서 한국물리학회는 오랜 기간 노력을 기울여 우리말 중심의 물리학 용어4)를 정리하고, 지속적으로 개선하고 있다. 이러한 노력이 ‘물리학과 첨단기술’에도 나타난다. 우리말 용어 정리를 시작하던 초기에는 연구와 뉴스, 정책과 함께 용어가 중요한 군집으로 형성된다. 학회의 역량을 결집하여 이루어진 중요한 성과이다.

Fig. 9. (a) ‘Women in Physics’ is an important topic. (b) The ‘avoidance of science and engineering’ phenomena were a big social issue in the early-2000’s. The Society and the magazine tried to cover it. ((a) 여성과 관련된 이슈가 언급되는 경향은 꾸준히 증가하고 있다. (b) 이공계 기피가 한창 사회를 흔들던 때에도 한국물리학회에서는 이에 대한 이야기를 많이 다루는 등 사회와의 적극적인 교감을 하고 있다.)

이외에도 여성물리학자의 어려움이나 진로도 학회 회원과 사회의 관심이 꾸준히 늘고 있음을 알 수 있다. 또한 2000년대 초반 이공계 기피 현상이 우리나라의 큰 화두가 되었을 때, 물리학회가 하였던 많은 고민과 제안이 ‘물리학과 첨단기술’에 소개되었음을 이번 분석에서 알 수 있었다. 지금 우리가 겪고 있는 사회의 많은 문제에도 물리학과 물리학자가 기여할 일이 많을 것이다. 보다 많은 사회적 이슈가 ‘물리학과 첨단기술’의 주요 단어로 등장하기를 기대한다.

지금까지 지난 30년간 ‘물리학과 첨단기술’에 게재된 기사의 단어를 분석하여, 학회의 홍보잡지에 나타난 학계의 노력과 기여를 살펴보았다. 창간 당시의 목적을 훌륭히 수행하면서 연구 뿐 아니라 사회의 변화를 담아내고 고민하는 학계의 모습을 엿볼 수 있었다. 앞으로도 한국물리학회와 ‘물리학과 첨단기술’의 큰 발전을 기원하며, 학회의 일원으로 조금이나마 발전에 보탬이 되기를 희망한다. 앞으로 또 ‘물리학과 첨단기술’의 기사를 분석할 기회가 주어지면, 지금과 어떤 모습이 달라져 있을지 사뭇 기대해 보게 된다.