KAIST

- 공공시설과 이윤추구시설의 차이를 복잡계 이론으로 설명
- 무분별한 공공시설 설치는 50% 이상의 사회적 비용을 초래
- 세계적 권위지인‘미국 국립과학원회보(PNAS)’8월 25일자에 게재

예전에는 시골영감이 도시 나들이에서 거리의 수많은 인파와 하늘 높은 줄 모르고 뻗어 있는 빌딩 숲에 놀랐다고 한다. 하지만 요즘은 골목마다 있는 별다방(스타벅스 커피전문점의 별칭)에 또 한 번 놀라게 된다.

불과 몇 년 전만해도 스타벅스는 매일 세계 각지에 평균 4.5개의 점포를 새로 열었고, 편의점 체인업체인 세븐일레븐도 하루 6개의 점포를 열었다고 한다.

새로운 점포를 열 때에는 유동인구, 교통량, 주변 상권 등을 감안해 가장 최적화된 위치에, 적절한 수의 점포를 배치해야 수익을 극대화할 수 있으며, 이런 분석을 생략하고 마구잡이식 점포 확장에 나섰다면 곧 점포를 급히 처분하기 위해 공인중개사 사무소를 들락거려야 할 지 모른다.

최근 성균관대 김범준(金範埈, 43세) 교수와 KAIST 정하웅(鄭夏雄, 41세) 교수 연구팀은 복잡계(Complex Systems) 과학 방법론을 이용하여 인구분포와 시설분포의 관계를 이론적으로 밝혀내고, 미시적 경제 원리를 이용한 행위자 기반 모형 분석법을 이용하여 이를 입증했다.

이 연구결과는 지난 25일 세계 최고의 과학기술 분야 권위지 중 하나인 ‘미국 국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA, 이하 PNAS)’에 발표됐다.

사람들이 많은 곳에 편의점이나 식당을 비롯하여 학교, 병원과 같은 시설이 몰리는 것은 당연하다. 하지만 연구팀의 KAIST 손승우 박사는 “종로 거리에 존재하는 커피전문점과 학교의 개수 차이가 그 시설이 수익을 쫓는 이윤추구시설인지, 아니면 공공시설인지에 따른 것은 아닐까 하는 의문에서 이번 연구를 시작하게 되었다”고 한다. 즉, 인구분포와 시설분포는 서로 밀접한 상관관계를 가지지만, 그 밀접함의 정도가 시설의 성격에 따라 다를 수 있다는 것이다.

연구팀이 미국 전역의 인구밀도와 각종 시설의 분포를 분석한 결과, 예상했던 것처럼 이윤추구시설은 인구가 많은 곳에 집중적으로 분포하는 것을 알 수 있었다. 하지만 공공시설은 인구가 적은 곳에도 골고루 분포하는 특성을 보였는데, 특히 경찰서나 소방서는 사람이 사는 곳이라면 언제 어디서건 공공 서비스를 제공할 만반의 태세를 갖추고 있었다고 한다.

연구팀의 고등과학원(KIAS) 엄재곤 박사는 “새로운 시설을 설치할 때 이윤추구시설은 ‘방문 고객수’를, 공공시설은 방문객들의 ‘이동 거리’를 중요한 요소로 삼을 것이라고 가정한 뒤 보다 세밀한 분석을 시작했다”고 한다.

연구팀은 최근 복잡계 과학 분야에 활발하게 응용되고 있는 ‘행위자 기반 분석 모형’을 이용하여 인구분포를 바탕으로 시설분포를 예측했는데, 실제 시설분포와 거의 일치하는 결과를 얻었다고 한다. 특히 시설분포와 인구분포의 관계를 축척 지수로 나타냈는데, 이 지수가 클수록 두 분포는 더욱 밀접한 상관관계를 가지게 된다. 연구팀이 계산한 이윤추구시설의 축척 지수는 1, 공공시설은 2/3이다. 축척 지수 1은 인구수가 2배가 될 때, 시설의 수가 2배가 되어야함을, 지수 2/3는 1.6배의 시설만이 필요하다는 점을 나타낸다.

축척 지수를 바탕으로 은행, 주차장, 시장, 보건소 등 다양한 시설들이 이윤추구시설인지, 혹은 공공시설인지 살펴본 결과, 흥미롭게도 공립학교는 공공시설이지만 사립학교는 이윤추구시설에 가까웠다. 또한 개인병원 역시 ‘방문 고객수’에 기반하여 이윤을 추구하고 있다는 사실도 밝혀냈다.

인구분포와 전혀 상관없는 시설의 경우 0의 축척 지수를 갖게 되는데, 다행스럽게도 우리나라 보건소의 경우 이 값이 0.09에 불과해, 보건소의 분포만으로 본다면 미국도 부러워 할 공공 의료 서비스 시설을 갖고 있다고 한다.

한편, "이동 거리‘를 중요하게 생각해야 하는 경찰서나 소방서와 같은 공공시설을 이윤추구시설처럼 분포시켜 측정해 본 결과, 이용자들이 평소보다 50% 이상의 거리를 더 가야 시설을 이용할 수 있었다. 연구팀은 공공시설을 정해진 원칙 없이 마구잡이식으로 배치했을 경우 50% 이상의 사회적 비용이 발생할 수 있다고 강조했다.

[자료그림] 미국 개인병원과 공립학교 밀도분포도: 실제 미국의 개인병원(A)과 공립학교(B)의 밀도분포를 나타낸다. 그림에서 (A)에서는 고도밀집지역이 확연히 드러나는 반면, (B)에서는 비교적 균일한 시설분포를 보이고 있다. 실제 미국 지도의 인구밀도분포를 바탕으로 2천여개의 이윤추구시설(C)과 공공시설(D)의 컴퓨터 시뮬레이션 결과 분포를 보여준다. 컴퓨터 시뮬레이션 결과에서도 공공시설의 분포가 이윤추구시설의 분포보다 균일함을 알 수 있다.


▶  행위자 기반 모형: 상호작용하는 많은 행위자들로 이루어진 작은 가상세계이다. 여기서 크게 행위자, 행위자가 활동하고 상호작용 하는 시스템 공간, 시스템에 영향을 끼치는 외부환경 등의 세 가지 요소로 구성되며, 이들 요소를 설계하여 조립하는 방식으로 모형을 만든다. 이 때문에 행위자 기반 모형으로 복잡계를 탐구하는 방법을 생성적 접근법 또는 구성적 접근법이라고 한다.