시뮬레이션의 가치

생각 열기 — 실제로 해 볼 수 없는 실험

왜 시뮬레이션을 할까

• 위험

  위험한 일을 안전하게

  엔진 고장, 화재, 지진 대피처럼 실제로 겪게 하면 사람이 다칠 수 있는 상황을 안전하게 연습하고 실험한다.

• 비용

  비싼 일을 싸게

  새 자동차를 수십 대 부숴 보는 대신 컴퓨터 안에서 먼저 충돌시켜 보고, 꼭 필요한 시험만 실제로 한다.

• 시간

  오래 걸리는 일을 빠르게

  100년의 기후 변화, 1년 동안의 대여소 이용을 몇 초 만에 돌려 본다. 거꾸로 너무 빠른 일(충돌의 0.1초)은 느리게 펼쳐 본다.

• 불가능

  할 수 없는 일을 해 보기

  지구에 소행성이 부딪히면? 우주선이 다른 행성에 내리면? 실제로는 한 번밖에 못 하거나 아예 못 하는 일을 미리 겪는다.

• 반복

  같은 조건으로 몇 번이고

  현실은 같은 날을 두 번 겪을 수 없다. 시뮬레이션은 변수 하나만 바꿔 같은 조건으로 되풀이할 수 있어 무엇이 결과를 바꿨는지 알아낼 수 있다.

자원을 아끼는 시뮬레이션 — 지속가능성

시뮬레이션은 실험에 드는 물건과 에너지도 아낀다. 시제품을 수십 번 만들어 부수는 대신 한두 번만 만들면 그만큼 재료와 쓰레기가 준다. 버스 노선이나 신호등 시간을 미리 시뮬레이션해 차가 덜 막히게 하면 기름도 덜 쓴다.

어디까지 믿어도 될까

시뮬레이션 결과를 볼 때 묻는 물음

물음	왜 묻나
무엇을 덜어 낸 모델인가?	덜어 낸 것이 결과를 크게 바꿀 수 있다 (대여소 모델에는 비 오는 날이 없다)
규칙과 숫자는 어디서 왔나?	시간대별 이용자 수처럼 규칙에 넣은 숫자가 엉터리면 결과도 엉터리다
현실과 견주어 본 적이 있나?	지난 기록을 넣어 돌렸을 때 실제와 비슷하게 나와야 앞날도 어느 정도 믿을 수 있다
한 번만 돌렸나, 여러 번 돌렸나?	무작위가 들어간 시뮬레이션은 한 번의 결과가 우연일 수 있다

토의

실험 대신 시뮬레이션

약 20분

아래 시뮬레이터는 1차시와 같은 대여소다. 이번에는 처음 자전거 15대에서 시작한다. 모둠마다 트럭 대수를 하나씩 정해 30일 돌려 보기를 하고, 결과를 모아 「몇 대를 보낼지」 결정해 보자.

시뮬레이터역 앞 대여소의 하루 — 새솔시 (지어낸 값)

변수 · 입력

처음 자전거 대아침 6시 30분 트럭 대이용자 수 (평소의) %

거치대는 30칸이다.

규칙

1. 1분마다, 그 시간대의 이용자 수에 따른 확률로 빌리러 오는 사람이 있다. 자전거가 없으면 헛걸음.
2. 1분마다 같은 방식으로 반납하러 오는 사람이 있다. 거치대가 꽉 차면 반납 실패.
3. 6시 30분에 트럭이 자전거를 내려놓는다(30칸을 넘게는 못 놓는다).
4. 아침에는 빌리는 사람이, 저녁에는 반납하는 사람이 많다.

▶ 하루 돌려 보기30일 돌려 보기

상태 ·

시각 옮겨 보기

출력

활동지

실험 대신 시뮬레이션 — 토의 기록

모둠별 트럭 대수와 「헛걸음 있었던 날」 결과

우리 반의 결정 — 트럭 몇 대, 그 까닭

실제로 해 보는 대신 시뮬레이션해서 아낀 것 (시간·돈·불편 …)

이 결정을 그대로 믿기 전에 확인할 것

스스로 점검

• ○ 결과를 숫자로 모았다
• ○ 결정과 까닭을 적었다
• ○ 확인할 것을 적었다

글자 규칙으로 살펴보는 점검표다. 다 켜졌다고 좋은 답이 되는 것은 아니다 — 마지막 판단은 내가 한다.

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확인 문제

개념 확인 문제

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비행기 조종사가 시뮬레이터로 엔진 고장 상황을 연습하는 가장 큰 까닭은?12소생04-01

1. 1비행기가 없어서
2. 2실제로 엔진을 끄고 연습하면 위험해서
3. 3시뮬레이터가 더 재미있어서
4. 4날씨가 나빠서

시뮬레이션이 지속가능한 발전에 이바지하는 방법으로 알맞은 것은?12소생04-01

1. 1시제품을 덜 만들어 재료와 쓰레기를 줄인다
2. 2컴퓨터를 더 많이 산다
3. 3실제 실험을 더 자주 한다
4. 4결과를 확인하지 않는다

「같은 조건으로 몇 번이고 되풀이할 수 있다」는 시뮬레이션의 장점이 특히 쓸모 있는 경우는?12소생04-01

1. 1무엇이 결과를 바꿨는지 알아내고 싶을 때
2. 2한 번만 보고 싶을 때
3. 3그림을 예쁘게 그리고 싶을 때
4. 4변수가 하나도 없을 때

시뮬레이션 결과를 그대로 믿기 전에 확인할 것으로 거리가 먼 것은?12소생04-01

1. 1모델에서 무엇을 덜어 냈는가
2. 2규칙에 넣은 숫자의 출처
3. 3현실 기록과 견주어 보았는가
4. 4화면의 색이 예쁜가