틴매일경제

원전 해체 작업을 위한 시뮬레이터. 한국원자력연구원

시뮬레이션이라는 단어를 일상생활에서 가장 쉽게 접할 수 있는 것은 단연코 게임일 것이다. PC와 스마트폰에서 즐길 수 있는 게임은 그 종류가 다양하며 많은 사람들이 즐기고 있다. 특히 게임 중에서도 시뮬레이션 게임은 하나의 게임 장르로 많은 이용자층을 보유하고 있다. 그런데 시뮬레이션은 사실 PC나 스마트폰 게임의 한 장르이기 전에 세상을 이해하기 위해 만들어진 유용한 도구다. 실제로 우리 주변에서도 다양하게 접할 수 있다.



시뮬레이션은 무엇일까?

시뮬레이션이란 실제로 실행하기 어려운 실험을 대신해 간단하게 해보는 모의실험을 의미한다. 모의실험을 통해 우리는 결과를 미리 예측해볼 수 있다. 시뮬레이션은 실제 모형을 제작해 실험하는 물리적 시뮬레이션과 수학 모델을 활용하는 논리적 시뮬레이션이 있는데 논리적 시뮬레이션의 경우 컴퓨터를 활용하는 사례가 대부분이다.

컴퓨터 연산 능력이 크게 발전함에 따라 방대한 양의 자료와 연산을 고속으로 처리할 수 있는 실시간 시뮬레이션이 가능해졌다. 현재 다양한 분야에서 컴퓨터를 이용한 시뮬레이션이 이뤄지고 있다.

물론 실제로 조건을 변화시키면서 이에 따른 실험 결과를 분석하는 것이 문제를 해결하는 가장 정확한 방법이라고 할 수 있다. 하지만 이러한 방법은 매우 어렵거나 곤란한 경우가 많다. 돈과 시간이 많이 들기도 하고 잘못된 방법이라면 실제 세계에 미칠 파급력이 엄청나다. 이 때문에 시뮬레이션을 활용해 실제 세계의 각 요인을 모형화한 뒤 가상의 세계를 구축할 필요가 있다. 여러 가지 조건을 변화시키며 각 요인 간 상호작용을 분석해 여러 대안을 평가하고 실제 세계에서는 그중 최선의 방안을 적용할 수 있는 것이다.



시뮬레이션은 어떻게 할까?

시뮬레이션을 할 때 가장 먼저 해야 할 일은 시뮬레이션을 활용할 분야의 문제를 정의하는 것이다. 이는 시뮬레이션의 목적을 명확히 함으로써 필요한 변수와 제약 조건을 알맞게 설정할 수 있다. 다음은 모형화하는 것인데 분석하고자 하는 세계의 각 요인과 객체에 대해 수식으로 정의하고 표현하는 것이다.

이는 각 요인과 객체들이 시뮬레이션 내에서 상호작용할 수 있는 가장 기본적인 요소로 활용된다. 문제의 정의와 모형화를 마치게 되면 해당 시뮬레이션을 실행해 시뮬레이션이 적절하게 이루어졌는지 검토하고 최종 결과를 도출한다. 이 결과를 토대로 의사결정자는 합리적인 대안을 제시할 수 있다.



시뮬레이션 게임과 현실에서의 활용 사례

우리는 시뮬레이션을 통해 가상의 세계에서 다양한 조건에 따라 변화하는 상호 작용을 관찰할 수 있다. 게임을 예로 들어보자. 전통적인 시뮬레이션 게임 중 하나인 '심시티'는 도시를 건설하고 운영하는 게임이다. 게임 내에서 시민들에게 살기 좋은 환경을 제공해줘야 인구가 증가한다. 플레이어의 선택에 따라 게임 내 도시의 경제발전이나 환경오염 수준, 매력도 등 게임 내 설정된 각 요인이 변화하고 도시에 거주하는 시민들의 행복도가 상승하거나 하락한다. 다양한 요소 간의 상호작용을 고려해야 하는 복잡한 도시 경영이 이 게임의 묘미다.

시뮬레이션은 게임뿐 아니라 다양한 분야에서 활용되고 있는데 전쟁이나 재난과 같이 실제 현실 세계에서 직접 실험해보기 어려운 분야에서 많이 사용된다. 먼저 군사 분야에서는 전통적으로 워(War) 게임을 통해 시뮬레이션이 꾸준히 활용되고 있다. 각 국가는 보유하고 있는 군사 전력을 워 게임 시뮬레이션 안에 입력하고 전략별로 시험해보며 군사 전력을 효율적으로 운용하는 방안을 도출할 수 있다. 재난·사고 관리에 있어서도 시뮬레이션은 다양하게 활용된다. 재난관리를 위한 가장 기본은 재난·사고로 인한 피해를 예측하는 것이다. 인체에 해로운 영향을 미칠 수 있는 물질을 이용하는 공장이나 발전소에서 사고가 발생할 수 있는데, 유해물질이 어떻게 확산하고 영향을 미치는지 시뮬레이션을 통해 분석할 수 있다. 공장이나 발전소에서 누출되는 물질의 종류와 양, 각 시간에 따른 기상 상황을 변화시켜봄으로써 유해물질의 확산 경로와 사람에게 미치는 피해 정도를 알아낼 수 있다. 분석 결과는 재난·사고 관리를 위한 계획을 수립하는 데 가장 기본이 되는 자료로 활용된다.



시뮬레이션은 만능일까?

시뮬레이션이 다양한 분야에서 활용된다고 해서 시뮬레이션을 통한 분석이 만능이라는 뜻은 아니다. 시뮬레이션을 위한 기초 데이터 값이 정확하지 못하면 정확한 결과를 얻어낼 수 없다.

복잡한 현실 세계의 상황을 정확하게 모형화하는 것이 어렵기 때문에 각 객체 간 상호작용을 정확히 파악하는 게 힘들 수 있다. 시뮬레이션 결과는 단지 각 모형의 연산 결과를 나타내는 것으로 문제에 대한 해답까지 제시하는 것은 아니다. 의사결정 시에는 시뮬레이션을 활용해야 하지만 시뮬레이션에 모든 것을 맡겨서는 안 된다.