▲장봉수 교수(왼쪽)와 박준표 박사(오른쪽)가 가위바위보 게임을 하고 있다. (사진제공=UNIST)
UNIST는 자연과학부의 장봉수 교수팀이 '경쟁'의 가치를 새롭게 조명한 연구결과를 발표했다고 28일 밝혔다.
이번 연구는 생태계나 사회를 이루는 다양한 존재가 공존하는 데 있어서 '내부경쟁'이 중요한 역할을 한다는 내용이다.
연구를 주도한 장봉수 교수와 박준표 박사후연구원은 모두 수학자다. 이들은 생태계에서 일어날 수 있는 현상을 수학적 모형으로 만들고, 시간이 지남에 따라 변하는 양상을 컴퓨터 시뮬레이션으로 예측했다.
장 교수는 "수학은 어떤 현상 안에 있는 규칙이나 구조적 특징들을 설명하기 위해 사용하는 도구"라며 "이번 연구에서는 생태계에서 다양한 종이 공존하는 현상을 설명하는 새로운 요소를 하나 더 찾아냈다"고 말했다.
기존에는 '가위-바위-보 게임'을 이용해 생태계의 공존을 설명해왔다. 이 게임에서는 둘만 있으면 승패가 명확히 가려지지만, 셋이 함께 있으면 서로 물고 물리는 관계(순환적 경쟁구조)에 놓여 모두 살아 남는다. 이러한 구조를 이론에 적용해 생태계 역시 다양한 종들이 서로 물고 물리며 조화롭게 공존한다는 것이 기존의 설명이었다.
장 교수팀은 여기에 '내부경쟁'이라는 요소를 추가했다. 수학적으로 풀어보면 가위와 바위, 바위와 보, 보와 가위만 있어도 공존하는 경우가 종종 나타났기 때문이다.
박 박사는 "세 요소에 각각 내부경쟁이 발생한다고 가정하고, 경쟁 정도에도 차이가 생긴다는 점을 고려해 수학적 모형을 만들었다"며 "내부경쟁의 크기가 달라지면 서로 대등했던 경쟁구도가 무너져 더 다양한 공존 형태가 나타난다"고 설명했다.
내부경쟁이 치열해지면 그 집단의 경쟁력이 약해지기 쉽다. 이는 외부경쟁에도 영향을 미쳐 전체적인 구조를 달라지게 만들 수 있다. 가위-바위-보 게임에서 세 요소는 서로 대등하게 경쟁한다. 그런데 서로 다른 내부경쟁이 생기면 대등한 구조가 깨진다. 이렇게 비대칭적인 구조가 만들어지면, 가위와 바위처럼 한 쪽이 반드시 지는 요소들도 공존할 수 있게 된다.
연구진은 같은 방식의 수학적 모델을 조금 더 복잡한 순환경쟁 모형인 '가위-바위-보-도마뱀-스팍 게임'에도 적용했다. 집단 5개에서도 내부경쟁이 없으면 1개나 3개, 5개의 집단만 살아남는다. 하지만 다양한 크기의 내부경쟁이 발생하면 1, 2, 3, 4, 5개 집단이 모두 공존할 수 있다.
장 교수는 "이번 연구는 생태계의 종 다양성을 설명하는 데 새로운 요소를 집어냈다는 점에서 의미 있는 결과"라며 "앞으로 기업 생태계나 특정 지역의 상권 등을 이루는 요소들의 공존을 설명할 수 있는 원리로도 활용 가능할 것이다"고 전망했다.
한편 이번 연구결과는 지난 7일 국제학술지 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 온라인판에 게재됐다.
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