지구과학

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개요

지구를 구성하는 시스템(지권[* 지질학의 연구 대상], 수권[* 해양학의 연구 대상], 기권[* 대기과학의 연구 대상])을 연구하는 학문의 총칭이다. 세부적으로는 지질학, 해양학, 대기과학의 3가지 학문으로 구분된다. 연구를 함에 있어 물리학, 화학, 생물학의 지식이 많이 이용된다.

천문학을 지구과학의 한 분야로 오해하는 경우가 많은데, 천문학은 지구과학에 속하지 않는다. 대한민국 중등교육 과정에서는 천문학을 지구과학 교과목 내에 포함시켜 가르치고 있으나, 중등교육 과정에 천문학을 독립한 교과목으로 만들기는 적당치 않아 부득이 지구과학 교과목에 편입시킨 것 뿐이다.

상세

쉽게 말해 자연적 존재로서의 지구(의 시스템)에 대한 이해를 목적으로 하는 학문이다. 물리학이나 화학이 순수 과학적 성격이 강하다면, 지구과학은 상대적으로 '응용'적 성격이 강하다. 다만 응용(applied)이라는 단어는 보통 공학을 설명할 때 사용되기 때문에 응용적 성격이 강하다고 말하면 지구과학의 성격을 자칫 오해할 수가 있는데, 지구과학도 엄연히 자연과학이다. 여기서 말하는 응용이란 물리학, 화학, 생물학, 천문학 등의 지식을 이용하여 지구의 시스템을 이해한다는 뜻이다. 따라서 지구과학을 배우기 위해서는 먼저 물리학, 화학, 생물학, 천문학 등 다른 자연과학 지식을 어느 정도 알고 있어야 하기에 의외로 진입장벽이 높은 면이 있다.

전통적인 자연과학의 분류법에 의하면 물리학, 화학, 천문학과 함께 물상 과학(Physical Science)[* 물상 과학은 다른 말로 물리 과학이라고도 한다. (물리 과학과 물리학은 다르다.)]에 속한다. 또한 화학, 지구과학, 생물학과 함께 현상과학으로 분류된다.[* 반면 물리학은 이론과학으로 분류된다.] 현상과학의 의미에 대해서는 [글]을 참조. 한편 지구과학은 물리학, 화학, 생물학과 대비하여 종합과학이라고도 불린다.이에 대해 서울대 최무영 교수가 쉽게 설명한 글(아래 글)이 있다.[[1]]

>자연을 편의상 물질(matter), 우주(universe), 생명(life)으로 나누어 볼까요. 일반적으로 모든 현상에는 그 현상을 일으키는 실체(substance)가 존재한다고 상정하는데 이를 자연과학에서는 물질이라 부릅니다. 이러한 생각을 물리주의(physicalism)라고 부를 수 있겠네요. 우주란 이러한 물질이 존재해서 다양한 자연현상이 일어나는 무대를 말하는데 엄밀한 의미에서 물질과 우주는 분리할 수 없고 합해서 물질세계를 이룹니다. 이러한 물질세계를 다루는 물리학(physics), 화학(chemistry), 천문학(astronomy) 따위를 물리과학(physical science)이라 부르지요. > >여기서 생명현상은 워낙 특별해서 따로 떼어냈는데 이를 다루는 생명과학(life science)에는 생물학(biology)과 의학(medicine)[* 의학은 생명과학에는 속하지만, 자연과학에는 속하지 않는다]이 있습니다. 그러나 생명체도 물질로 구성되어 있다는 점에서 사실 생명도 물질세계의 일부라 할 수 있지요. > >그리고 지질학(geology), 대기과학(atmospheric science), 해양학(oceanography) 등이 포함된 지구과학(earth science)은 기본과학이 아니고 물리학, 화학, 생물학 등을 응용한 종합과학이라 하겠습니다. 뒤에서 논의하겠지만 이러한 자연과학 중에서 물리학은 독특한 성격을 지니고 있습니다. > >한편 수학(mathematics)은 자연현상을 탐구하는 것은 아니고 사고의 틀 자체를 연구하지요. 과학에서는 언어의 역할을 한다고 할 수 있겠습니다.

지구과학은 매우 다양한 연구 방법과 대상을 포괄하기에, 보통 세부 분류는 '연구 대상', 또는 '연구 방법'에 따라 구분하고 있다. 예컨대 화산을 연구하고자 할 때, 방법이 무엇이 됐건 그 연구대상이 화산이라면 그것은 화산학의 일종으로 묶일 수 있다. 한편 비록 같은 화산을 연구하지만 어떤 학자는 지진계를 설치해 화산의 활동을 감시하기도 하고, 어떤 학자는 용암 시료를 채취해 성분을 연구하기도 하고, 또 어떤 학자는 화산이 가진 피해 규모와 예측을 공부할 것이다. 그렇다면 세 학자는 각각 지구물리학[* 특히 지진 모니터링(seismic monitoring) 분야라 말한다.], 지구화학, 자연 재해[* Natural hazard는 자연 재해의 피해 규모, 양상 및 예측을 연구하는 하나의 분야이다.]의 일환으로 화산을 연구를 한다 말할 수 있다. 요컨대 지구과학이라는 용어는 워낙 넓고 다양한 연구 분야를 포함하는 총체적인 용어이자 학문의 대분류이기 때문에, 사실 이 분야 전체를 관통하는 성질을 말하기는 쉽지 않다. 보다 자세한 특징은 각 하위 분과 학문의 항목을 살피는 것이 더 도움이 된다.

노벨상의 과학 부문에 물리, 화학, 생물학은 들어가 있고, 천문학은 물리학상을 통해 수상할 가능성이 있는데, 지구과학은 포함되어 있지 않다. 다만, 지질학의 세부 분야인 지구물리학, 지구화학 그리고 기상학의 세부 분야인 대기역학, 대기화학, 해양학의 세부 분야인 해양물리학 분야의 업적으로 물리학상이나 화학상을 수상할 가능성은 있다.

하위 분과

모든 학문이 그렇듯이, 기술되는 분과가 명백한 경계를 구축하는 것은 아니며, 각각의 '극단'을 기술하는 것이다. 이러한 분과를 상정하는 것은 전통에 따르는 임의적인 것 혹은 행정상의 편의에 따른 것임에 유의하라.[* 실제 종사자들은 크게 신경조차 쓰지 않는다.]

* 대기학: 대기의 성질을 연구하는 학문이다. 과거에는 기상학(meteorology)이라고 부르기도 했는데, 사실 기상학은 대기과학(atmospheric science)한 분과를 지시하는 표현으로 정립되었다. 대기과학의 세부 분야로는 기상학, 고층기상학, 기후학, 대기화학, 대기물리학(대기역학), 행성기상학 등이 있다. 대기과학은 그 특성상 해양학과 밀접하게 관련되는 경우가 많으며, 고기후학의 경우 지질학과 많은 연계가 이뤄지고 있다. 현재 지구과학에서 가장 큰 관심 분야 중 하나인 기후 변화에 대한 핵심 분과이다.

* 해양학: 해양의 성질, 해양에 포함되어 있는 무기물, 유기물, 및 생물을 연구하는 학문이며 해양과 인접한 다른 지구 시스템과의 상호작용 역시 연구 대상이다. 해양학의 세부 분야는 연구 양상에 따라 크게 지질해양학(해양지질학), 화학해양학(해양화학), 물리해양학(해양물리학), 생물해양학(해양생물학)으로 나뉘어 진다. 이 중에서 지질해양은 지질학과 경계가 매우 모호하며, 생물해양학은 종종 생물학과의 경계가 모호해진다.

* 지질학: 고체지구의 성질을 연구하는 학문이다. 지질학은 워낙 다양한 기법이 사용되고, 관심을 갖는 대상도 매우 다양하다. 이 때문에 분류 방법도 다양한데, 크게 (1) 연구 대상과 (2) 탐구 방법에 따라 나뉜다. 연구 대상에 따라 나누는 경우, 광물학, 암석학, 고생물학, 지구화학, 지구물리학, 구조지질학, 광상학, 수리지질학, 퇴적학, 석유지질학, 해양지질학, 행성지질학, 지질공학, 화산학, 토양학, 지형학 등 다양한 이름이 붙게 된다. 한편, 탐구 방법에 따라서도 다양하게 분류되는데, 크게 야외지질학, 지구물리학, 지구화학, 실험지질학, 수치모델지질학 등으로 나눌 수 있다. 현실적인 측면에서, 접근 가능한 시료를 대상으로 연구하는 지질학 분파와 지구 내부를 탐사하는 지구물리학 간에 소통이 원활하지 않고 탐구 기법이 상이한 경우가 많아 몇몇 대학에서는 지질학과 지구물리학을 서로 다른 학과나 전공으로 분리한 경우도 발견된다. 그러나 지구물리학 역시 궁극적으로는 넓은 의미의 지질학 일부로 받아들여진다.

지구를 연구하는 타 학문

타 학문들 중에도 지구의 시스템을 연구하는 것들이 있다. 아래와 같다.

*자연지리학: 지리학(geography)은 지형과 그 위를 살아가는 것들과의 관계를 다루는 학문으로서, 고전적 정의상으로는 지구과학 전체를 그 하위 분파로 두는 거대한 체계이다. 물론 현재 지구과학은 지리학과 분리되어 있다. 한편 지리학은 크게 자연지리학(physcial geography)과 인문지리학(human geography)로 나뉘는데, 자연지리학은 지구의 시스템을 연구한다. 그럼 자연지리학과 지구과학의 차이가 뭐냐고 묻게 되면, 사실 이렇다할 답은 정해져 있지 않다. 자연지리학이라는 용어는 지리학이라는 용어를 사용하여 연구 분야를 분류하고 싶을 때 쓴다는 것이 더 맞을 것이다. 한국에서 지리학이라는 단어는 주로 인문지리학을 근간으로 하며, 오늘날 자연지리학의 대부분의 영역은 자연과학으로서의 지구과학으로 분류된다고 보는게 맞다. 다만, 지구과학보다 자연지리학으로 불리는 게 보통인 분야는 지형학이나 토양학 정도다. 똑 부러지는 경계는 없으나 보통 자연 지리학은 지형학과 같이 지표 성질에 집중하며, 지질학 중에서도 심부의 구조나 성질을 다루는 분야[* 암석학, 지구물리학 등]는 보통 지리학이라 부르지 않는다.

* 생태학: 생태학은 생물과 주변 환경간의 상호 관계를 연구하는 학문이다. 생물은 최초 탄생 이후 지구 환경 변화에 지대한 영향을 미쳐왔음이 알려졌다. 이에 따라 생태학은 지구 시스템을 연구하는 데 매우 중요한 분야로 떠올랐으며, 이에 따라 생태학은 재빠르게 거대한 분야로 성장했다. 지구과학, 지리학, 생물학의 접목 분야로서 받아들여지고 있다.

* 환경공학 : 환경공학에서 말하는 환경이라는 것은 결국 지구의 환경을 말하는 것이므로, 환경공학자들도 지구의 시스템 그 자체에 대해서도 연구하게 된다. 특히 대기환경공학을 연구하는 학자들의 연구는 대기과학자의 연구와 겹치는 지점이 많이 있다.

교육과정상의 지구과학

중등교육

아래 문서로.

*지구과학(교과)
 *지구 과학Ⅰ
 *지구 과학Ⅱ

고등교육

아래 문서로.

*지구환경과학과(부)·지구시스템과학과(부)
  *대기과학과
  *지질학과
  *해양학과
  *지구과학교육과

수험과목으로서의 지구과학

* 변리사 1차 자연과학개론 객관식 10문제: 1차 통과일 정도의 난이도를 가진 자연과학 과목으로 유일하게 거의 만점을 목표로 하는 과목이다.
* 국가기술자격 시험
 * 기상기사: 대기과학 참조
 * 기상감정기사: 대기과학 참조
 * 응용지질기사: 광물학, 암석학, 구조지질학 등 지질학
 * 해양조사산업기사: 1. 물리해양학 2. 화학해양학 3. 생물해양학 4. 지질해양학
 * 해양자원개발기사: 1. 해양학개론 2. 지질해양학 3. 해양자원학 4. 탐사공학 5. 해양계측학
 * 해양환경기사
 * 해양공학기사
 * 광산보안기사 (지질학)
 * 토목기사 (수리지질 및 지질공학 영역)
 * 기상직 공무원 시험: 일기예보 및 분석법, 기상학 등이 출제된다.
 * 대학수학능력시험: 과학탐구영역 선택 과목 지구 과학Ⅰ, 지구 과학Ⅱ
* AP를 토대로 출제하는 SAT의 자연과학 과목은 물리학, 화학, 생물학 3과목 체제로 분류한다. 지구과학은 포함하지 않는다

관련 문서

*대기과학
 *기상학
 *기단
 *기압(고기압, 저기압), 기압계, 기압골
 *기후학
 *나비효과
 *날씨
 *대기권, 성층권, 중간권, 열권
 *대기 대순환, 편서풍
 *열대성 저기압(태풍, 허리케인)
 *제트기류
 *토네이도, 용오름
 *푄 현상

*지질학
 *고생물학
 *광물학
 *내핵, 외핵, 맨틀
 *대륙이동설
 *암석학
 *지구물리학
 *지진, 지진파
 *판 구조론
 *화산, 마그마, 용암

*해양학
 *균형조석론
 *기조력
 *바다
 *조석
 *파도
 *해류 (난류, 한류)
 *해일, 쓰나미