한국물리학회 분야별 50년사

끝으로 2002년 현재 열 및 통계물리 분과회 회원들이 연구하고 있는 분야들을 간단히 살펴보기로 하자. 현대 통계물리학의 분야는 전통적인 다체계의 평형 통계역학과 비평형 통계역학에서는 상상하지도 못할 정도로 다양하다. 특히 2000년대에는 스스로 짜여진 고비성(Self-organized Criticality)과 축척대칭성(Scaling Symmetry) 등에 바탕을 둔 이론이 생체계, 경제계, 인터넷망 등의 소위 복잡계(complex system)에 적용되는 경향이 두드러져 통계물리가 다루는 분야가 더욱 다양해지고, 통계물리학 연구의 적용범위가 날로 확대되고 있다. 이러한 국제적 연구추세에 발맞추어 분과 소속 교수들은 각자의 세분화된 분야에서 다양한 연구를 하고 있는데, 이들 연구는 국제적 수준에 손색이 없는 연구성과를 내고 있다. 이러한 분야를 몇가지 살펴보면 다음과 같다.
먼저 상전이와 수송현상에 관한 연구 중 국내에서 활발히 연구되고 있는 분야는 중간시계(mesoscopic)의 전형인 낮은 차원의 전자 다체계이다. 이러한 계에서 전자의 상관효과나 마구잡이 효과에 따라 초전도, 절연체, 금속 등의 특성과 초전도 배열의 자기마당에 의해 생기는 쩔쩔맴 효과에 따라 다양한 열역학적 및 양자역학적 상전이 등을 연구하고 있다. 또한 반도체 소자의 소형화와 나노구조 소자의 개발 등의 실용적인 면에 대한 응용 가능성을 타진하는 연구를 하고 있다. 또 양자결맞음에 기인하는 흥미로운 현상들도 연구하고 있다. 상전이와 관련된 복잡계의 연구에는 게이지유리(gauge glass)의 상전이 가능성 및 동역학적 특성에 관한 연구, 떨개계에서 동기화와 관련하여 마구잡이 위상, 관성 및 잡음의 영향에 관한 연구도 행해지고 있다.
양자 다체론에 관한 연구 중 국내에서 주로 연구되고 있는 분야를 살펴보기로 하자. 극저온 장치에 필수적으로 쓰이는 액체헬륨, 여러 금속의 성질을 규명하는데 쓰이는 전자계, 자성물질의 속성을 이해하는데 쓰이는 스핀계, 그리고 반도체에 대한 응용으로서 광범위하게 연구되고 있는 저차원 전자계인 0차원 양자 점, 1차원 양자 선, 레이저에 응용되는 2차원 양자우물 등이 많이 연구되었다. 불순물이 들어있는 여러 가지 물질의 자성을 규명하기 위한 시도로서 강한 상관효과를 갖는 전자계도 많이 연구되고 있다.
무질서계에 관한 통계역학적 연구 중 국내에서 주로 연구되고 있는 분야를 살펴보면, 스미기 모형과 막걷기 모형에 대한 연구와 표면/경계면에서 나타나는 거칠기 현상 등인데, 특히 막잡음이 있는 경우에 표면 성장모형의 거칠기 현상과 이들과 관계가 있는 방향성 중합체를 연구하고 있으며 나아가서는 비평형 상전이가 있는 비평형계, 특히 활성상태-비활성상태간의 상전이 특성에 관해서도 연구되고 있다.
다음으로 비선형 동역학과 카오스 이론에 관한 연구 중 국내에서 주로 연구되고 있는 분야는 비평형계의 동기화의 연구 중 동기화가 깨어지는 과정과 카오스로 전이가 일어나는 보편적 원리를 이해하기 위한 비선형 결합계의 동기화가 연구되고 있으며, 이러한 비선형계를 실험적으로 연구하기 위해 다이오드 비선형계, 비선형 전자회로와 비선형광학계 등이 연구되고 있다. 또 생체막내에서의 고분자의 생체막투과 및 동공성장, 신경소자의 결맞음공명, 신경결합계에서의 확률공명과 관련한 연구가 진행되고 있는 등 다양한 연구가 국제적인 수준 이상으로 연구되고 있다. 또 비선형시계열 분석이나 카오스제어도 많은 응용 분야가 그 공학적, 실제적 응용가능성 때문에 매우 활발하게 연구가 되고 있다. 또 비선형 시계열 분석연구를 뇌파, 심박변위, 말초혈류 등 다양한 생체신호, 주가, 환율 등 다양한 금융지표 등에 응용하는 연구 등을 수행하고 있다.
이외에도 주가, 환율 등의 변화를 통계역학적인 축척성 등으로 분석하는 경제 물리학, 단백질 및 DNA의 구조, 생체막에서의 비평형 수송현상 등을 포함하는 생물 통계물리학, 생물의 대사망, 경제계의 망구조 등을 scale-free complex network로 보는 네트워크 구조의 임계성에 관한 연구도 행해지고 있다. 한마디로 국내 통계물리학 연구는 다체계의 상관성과 상호작용을 연구하는 범위를 훨씬 뛰어넘어 다양한 복잡계의 자기조절성 내지는 임계성의 멱법칙을 연구하는 등 국제적으로도 동 분야의 연구를 선도하는 데 손색이 없는 연구가 진행되고 있다.