수십억 마리 메뚜기 떼 출현

 

세계 곳곳에서 수십억 마리로 추정되는 메뚜기 떼가 나타나 문제가 되고 있습니다. 메뚜기떼가 논에 나타나면 벼잎과 낟알을 갉아먹어 식량 생산에 심각한 피해를 입히기 때문입니다. 메뚜기 떼를 이루는 메뚜기의 크기는 0.5cm에서 큰 것은 4cm에 이르며, 계속 부화가 진행되고 있어 정확한 수를 셀 수가 없을 정도로 많습니다. 관계자들은 '농경지에 메뚜기 떼가 시커멓게 무리 지어 뛰어다니고 있는 것으로 볼 때 수십억 마리로 추정된다.'라고 말합니다.

1. 메뚜기 떼를 이루는 메뚜기 수를 어떻게 알 수 있을까요?

어떤 지역에서 길이가 약 40km, 폭이 약 60km 정도 크기의 초대형 메뚜기 떼가 발견되었습니다. 한 연구 결과에 따르면 메뚜기 데는 면적 1㎢당 최대 8000만 마리의 메뚜기가 있을 것이라고 합니다. 이를 바탕으로 메뚜기의 수를 생각해 봅니다.

메뚜기 떼의 총면적은 40 × 60 = 2400(㎢)입니다.

메뚜기 떼  1㎢에는 최대 8000만 마리의 메뚜기가 있습니다.

메뚜기 떼 2400㎢에는 최대 2400 × 8000만 = 1920억(마리)의 메뚜기가 있다고 생각할 수 있습니다.

실제 메뚜기의 수를 정확하게 알 수는 없지만, 몇 가지 기초 정보를 바탕으로 대략적인 근사치를 추정할 수 있습니다. 이와 같은 방법으로 짧은 시간 안에 대략적인 근사치를 추정하는 방법을 페르미 추정법이라고 합니다.

2. 페르미 추정법이란 무엇일까요?

페르미 문제는 노벨 물리학상 수상자인 이탈리아 물리학자 엔리코 페르미가 학생들의 사고력을 측정하기 위해 도입한 문제 유형에서 유래했습니다. 페르미 추정법 또는 페르미 문제라고도 합니다. 가장 대표적인 페르미 문제로는 시카고에 있는 피아노 조율사 문제가 있습니다. 페르미가 시카고대학 재직시절 자신의 제자들에게 낸 문제로도 유명하죠.

시카고에 필요한 피아노 조율사는 몇 명일까?

과연 이 질문에 대답을 할 수 있는 사람이 몇이나 될까요? 페르미는 시카고에 필요한 조율사의 수를 알고 싶었던 걸까요? 이 문제를 풀기 위해 많은 정보나 지식이 필요하진 않습니다. 기초적인 지식만 있다면 누구든 논리적 추론 과정을 거쳐 추정값을 구할 수 있습니다. 비록 그 결과값이 다르더라도 말이죠. 이 과정을 통해 그 사람의 사고력과 창의성을 평가할 수 있기 때문에 대학 또는 기업의 면접 문제로도 많이 활용하고 있습니다.

자, 그렇다면 피아노 조율사 문제로 들어가볼께요. 이 문제를 해결하기 위해서 가장 먼저 알아야 할 것이 무엇일까요? 바로, 시카고에 있는 피아노의 수! 우선 시카고의 인구수를 300만명이라고 가정합니다. 한 가구당 3명으로 구성되었다고 하면 시카고의 가구 수는 100만가구입니다. 그렇다면 한 가구당 피아노를 한 대씩 가지고 있을까요? 그건 아닐 테니, 10가구당 1가구씩 피아노를 보유하고 있다고 가정해봅니다. 즉, 피아노 보급율이 가구당 10%라고 가정하는 것이죠. 따라서, 시카고에 있는 피아노의 수는 10만대입니다.

어찌어찌하여 피아노의 수까지는 구했는데 피아노 조율사의 수는 어떻게 구할까요?

피아노가 10만대이니 조율사도 10만명이 필요할까요? 만약 그렇다면 피아노 조율사들은 굶어야 할 수도 있겠네요. 조율사 1명이 최대로 조율할 수 있는 피아노의 개수를 구해볼게요. 피아노 1대를 조율하는 데 걸리는 시간을 2시간이라고 가정하고 하루에 일하는 시간을 8시간이라고 하면 조율사 1명이 하루에 조율할 수 있는 피아노는 4대가 됩니다.

일주일에 5일 일한다고 하면 일주일에 조율하는 피아노 수는 20대가 되고 1년을 50주로 어림하여 계산하면 조율사 1명이 1년 동안 조율하는 피아노는 1000대가 됩니다. 피아노는 100000대, 조율사 1명이 조율하는 피아노는 1000대이므로 필요한 조율사의 수는 100명이 되겠네요. 페르미의 문제는 정확한 값을 찾는 것이 목표는 아닙니다. 문제를 해결하기 위한 창의적이고도 논리적인 사고능력을 키우는 것에 의의가 있지요. 단순히 개인이 가지고 있는 지식의 양을 평가하는 것은 오늘날과 같은 4차 산업혁명 시대에서는 의미가 없습니다. 사람보다 AI가 가진 지식의 양이 훨씬 방대할 뿐만 아니라 그 지식을 찾아내는 속도 또한 사람이 따라갈 수 없기 때문이죠.

3. 메뚜기는 어떤 동물일까요?

메뚜기는 곤충의 한 종류로 '메뚜기목'에 속한 곤충을 메뚜기라고 부릅니다. 메뚜기목에는 벼메뚜기, 섬서구메뚜기와 메뚜기와 비슷한 모습을 한 귀뚜라미, 꼽등이, 땅강아지, 베짱이, 여치 등이 포함됩니다. 열대지방을 중심으로 전 세계에 약 2만여 종이 있으며, 우리나라에는 약 200종이 확인됐습니다.

메뚜기는 몸의 길이가 5mm 이하인 것부터 115mm 이상인 것까지 크기가 다양합니다. 전체적으로 납작하거나 둥근 통과 같은 모양이며, 종에 따라 녹색, 갈색, 흑색 등 여러 가지 색을 띱니다. 몸은 머리, 가슴, 배의 세 부분으로 나뉘며, 여섯 개의 다리는 가슴에 모두 달려 있습니다. 특히, 뒷다리가 발달해 먼 거리를 뛸 수 있고, 날개는 앞날개와 뒷날개가 각각 한 쌍씩 달려 있습니다.