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[고전음악산책] 공학과 음악

 공학이란 무엇인가? 이 질문에는 여러가지 정의가 있을 수 있겠으나 나름대로 정의를 내려보자면 자연과학의 기술을 경제적으로 실생활에 도입하는 학문이라고 할 수 있겠다.

 세상에는 참으로 다양한 기술이 존재한다. 하지만 그렇다고 모두가 공학이 되는 것은 아니다. 공학이 되기 위해서는 경제성, 다시 이야기해서 상품으로서의 가치를 지녀야한다. 예를 들어 일반 금속에 원자수준의 조작을 가하여 황금을 만드는 기술이 있다고 가정해보자.

 그리고 그러한 기술로 황금을 만들 경우 시중 가격보다 저렴하게 만들수 있다면 그 기술은 공학적으로 가치가 있다. 하지만 월등히 비싸게 든다면 공학적인 측면에서는 흥미가 없어지게 된다. 단지 과학 측면에서만 가치가 있는 기술이 되는 것이다. 이렇듯 공학에서는 돈이 되는 기술에만 특별히 많은 관심이 쏠린다.

 그런데 요즘은 음악이론을 공학에 도입하여 경제적인 설계를 이루기도 한다. 그리고 그 결과에 있어 과거 수학이론을 도입한 설계보다도 여러 측면에서 향상을 보이고 있다. 음악을 공학설계에 도입한다고 하면 반신반의하는 분들도 있겠으니 이해를 돕기 위해 간단히 설명해 보기로 하겠다.



 수학 특히 미분은 그동안 공학과 좋은 관계를 유지해왔다. 물론 수학은 수학의 길이 있고 공학은 공학의 길이 있다. 하지만 둘간의 이해관계가 너무 잘 맞았기 때문에 수학이론은 공학문제의 해결에 많이 이용되어왔던 것이다. 미분이 그 대표적인 예다.

 개략적으로 미분의 개념을 설명해보자면 그것은 ‘변화율’이 될 것이다. 어느 한 변수가 조금 변할때 다른 변수는 얼마나 변하게 되는지 그 비율을 따지는 것이 미분이다. 그리고 이러한 변화율을 구하게 해주는 미분법은 공학에 도입되어 보다 나은 해를 찾아가는데 ‘길잡이’역할로 쓰이게 된다. 그러나 전통적인 미분 방법이 수학적으로 엄밀함을 요구하다 보니 보다 다양한 실세계의 각종 변수들을 고려하기에는 너무도 이상적인 제약이 되었다.

 이에 현재는 전통적인 수학방법 보다도 자연계의 진화현상을 모방하는 계산방법이 대두되고 있으며 현실세계에 적용되어 보다 좋은 결과를 제시하고 있다. 음악이라는 물리적 현상을 이용하는 방법은 하모니 써치 (harmony search)라 불리며 본래 재즈 연주자들의 즉흥연주를 모방하여 보다 좋은 해를 찾아가는 방법이다. 여기서 공학설계에 쓰이는 각 변수는 재즈 연주에서는 각 뮤지션에 대응되고, 각종 변수의 범위는 악기의 음역에 대응되며, 변수값이 얼마나 경제적으로 설계되었는 지의 여부는 각 악기가 내는 화음이 얼마나 아름다운지로 (예를 들어 협화음과 불완전협화음, 불협화음 등) 대응될 수 있다.

 초기에는 연주자간에 서로 화음이 안 맞더라도 시간이 지나고 연습이 거듭되면서 좋은 화음을 일궈내듯이 공학설계에 있어서도 시간이 흐르고 계산이 거듭될수록 경제성이 향상되는 설계를 도모할 수 있게 되는 것이다.

 실제로 이러한 음악이론은 공학에 도입되여 상수도 파이프 네트워크의 설계, 건축 구조물의 규모 결정, 학교 통학버스의 스케쥴 계획 등에 훌륭히 적용되고 있으며 기존의 수학적인 방법보다도 더욱 저렴하고 현실성을 반영하여 설계하게끔 해준다. 음악은 주로 우리의 감성에서 작용하지만 때로는 이렇듯 우리의 지성적 측면에서도 큰 역할을 하는 것이다.


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