물리 올림피아드(1)

전성택 박사 아이비 아카데미 수학 과학 디렉터

미국 물리 올림피아드는 학생들에게 물리학에 대한 관심을 불어 넣고, 그 이해도를 높이며 과학 분야에서 차지하는 물리학의 역할을 알리기 위해 1986년 발족되었다. 물리 올림피아드에 대한 일반적인 정보는 http://aapt.org/physicsteam에서 얻을 수 있다.
물리 올림피아드에 참여하는 학생들은 매 년 1월 하순에 첫 시험을 보게 되는데, 이 시험을 통과하면 곧바로 준결승자로 선발된다. 수학 올림피아드의 준결승자가 되기 위해서는 AMC와 AIME 등 두 단계의 시험을 거쳐야 되는 것과 대조되는 면을 눈여겨 볼 필요가 있다.

물리 올림피아드는 모든 고등학생들에게 첫 번째 시험을 볼 수 있는 문을 열어 놓고 있다. 첫번째 시험 출제 문제들은 물리학 중에서도 특히 역학 (Mechanics)에 중점을 두고 있으며 전반적인 이해도를 측정하는 객관식 문제로 구성되어 있다. 이 첫 번째 시험을 통해서 약 400명의 학생들이 준결승에 진출하게 된다. 준결승 진출자들은3월에 그 다음 단계의 시험을 보는데, 이 때 출제되는 문제들은 역학 외에도 전자기학(E&M), 유체역학, 열역학, 광학, 원자물리, 핵물리, 상대성 원리 등 물리학의 거의 모든 세부 분야에 대한 이해도를 심도있게 측정하는 주관식 문제로 구성되어 있다. 이 두 번째 시험을 통해서 20명으로 구성되는 미국 물리팀이 선발된다.

많은 학생들이 택하는 AP 물리학은 역학과 전자기학 분야만 다루는데 비해서, 물리 올림피아드 준결승자들이 치러야 하는 시험에서는 물리학의 다른 모든 분야까지 포함하고 있다는 사실을 주목할 필요가 있다. 따라서, 미국 물리팀에 선발되려면, AP 물리학에서 다루지 않는 물리학 전분야를 충분히 준비해야 할 필요가 있다. 미국 물리팀에 선발된 학생들은 미국을 대표해 국제 물리 올림피아드에 출전하게 되는데, 이를 위해 준비한 학생에게는 국제 물리 올림피아드에 나타나는 출제 문제는 아주 어렵다고 느끼지 않을 정도의 난이도를 갖고 있는 문제다.
미국 물리 올림피아드는 수학 올림피아드에 비해서 학생들에게 비교적 잘 알려지지 않은 것 같다. 따라서, 미국 물리 올림피아드에 참여하는 것이 학생들에게 과연 좋은 선택인지 판단하려면, 미국 물리 올림피아드에 참여했던 학생들의 지난 결과들을 살펴볼 필요가 있다.

2012년에는 약 400명으로 구성되어 있는 미국 물리 올림피아드 준결승 진출자들 중에 패어팩스 지역 과학고등학교에서 20명이 선발되었고, 이들 중에 한국 학생 2 명이 포함됐다. 2013년에는 7명이 선발되었고 이중에 한국 학생은 없는 걸로 알고 있다. 작년과 올해에는 준결승 진출자 중에서 미국 물리팀에 이 곳의 한 과학고교 학생이 각각 한 명 선발됐다. 이 학교에는서는 지난 10년간 거의 매 년 한 두 명 정도 미국 물리팀에 선발되어 왔다. 한국 학생만의 결과를 보면 2005년에는 2명, 2006년에는 1명이 미국 물리팀에 선발된 적이 있다. 11학년 때미국 물리팀 에 선발된 그 학생은 졸업 후에 하버드 대학교에 진학한 걸로 알고 있다. 또한 뉴욕의 한 과학고등학교에 다니는 본인의 조카는 10학년과 11학년 때인 작년과 올해 연속으로 물리 올림피아드 준결승에 진출했고 수학 올림피아드 시험 자격자(qualifier)가 되었으며 11학년 신분으로 올해 MIT에 조기합격했다.

페어팩스 공립학교에 다니는 학생들은 학교 교과과정만 좋았으면 더 잘 할 수도 있었을텐데 하는 아쉬움이 있다. 본인이 한국에서 교육을 받을 당시, 중학교 때 이미 물리를 배울 수 있었고, 고등학교 일학년 때부터 깊이 있는 물리를 배웠던 기억이 난다. 또한 미국의 Phillips Exeter Academy (올해 Physics Team에 2명 배출)와 같은 유명 기숙 학교와 다른 지역에 있는 유명 과학고등학교 학생들은 9학년, 10학년부터 물리 과목을 택할 수 있는데, 패어팩스에 있는 고등학교들은 안일하고 진부한 교과과정 때문에 대부분의 학생들이 생물학부터 수업을 택하고, 그 다음에는 화학, 그리고 11학년이 되어서야 비로소 처음으로 물리 수업을 듣게 되어 있다. 11학년 때 처음 물리 수업을 들은 학생들은 물리 올림피아드에 진출하는 것이 사실상 거의 불가능하다.

이렇게 불리한 교과과정을 따라 가면서도 패어팩스 공립학교를 다니는 다수의 학생들이 물리 올림피아드 준결승자로 선발된 것을 보면 이들은 아마도 대부분의 학생들과는 다른 준비과정을 거쳤을 것이다. 이 학생들은 수학 진도가 다른 학생들보다 월등히 앞서서 9학년이나 10학년 때부터 물리 수업을 들을 수 있었든지, 아니면 학교 수업과 별개로 물리를 공부했을 것이다.

수학 올림피아드 칼럼에서 USAMO 시험 자격자(qualifier)가 된 후 치르는 USAMO 문제는 좋은 트레이닝을 받지 않으면, 대부분 학생들이 손도 못댈 정도로 어렵다고 했는데, 물리 올림피아드에서는 수학 올림피아드보다 상대적으로 쉽게 해결할 수 있는 문제들이 출제되기 때문에 학생들이 더 좋아할 수 있다. 따라서, 수학을 좋아하고 잘하는 학생은 학생들에게 잘 알려지 않아서 아직 조금은 불모지 같은 물리 올림피아드를 염두에 두고 다른 학생들 보다 일찍 준비해서 두각을 나타낼 수 있는 가능성을 고려해 보기를 권한다.