경제가 쉬워지는 최소한의 수학

수학, 경제의 비밀을 풀다

우리가 그동안 몰랐던 경제 속 수학 이야기

● 적금을 중간에 해지하면 이자율은 어떻게 될까?

● 과세표준에 따라 내는 세금이 왜 다를까?

● 소비자의 만족감을 숫자로 표현할 수 있을까?

● 가게가 성공하면 생산량을 얼마나 늘려야 할까?

우리 삶은 온갖 선택의 연속이다. 그중에서도 현명한 경제적 선택은 삶을 꾸리는 데 필수적이다. 예・적금 이자 비교부터, 연말정산 공제액 계산, 투자 정보를 얻기 위한 노력까지 경제는 우리 삶의 많은 부분을 좌우한다. 더불어 경제적 자유가 삶의 새로운 목표로 떠오르고, 저성장의 시대가 계속되는 불확실성의 시대에 합리적 선택을 내리는 일은 더욱 중요해졌다. 《경제가 쉬워지는 최소한의 수학》은 그 방법으로 ‘수학적 사고법’을 제안한다.

고등학교 수학교사인 저자 오국환은 2015년 개정 교육과정에서 신설된 〈경제 수학〉 과목을 맡으면서, 복잡한 인간 세상을 설명하는 언어로서 수학이 지닌 가치를 새삼 깨달았다. 수학적으로는 새롭게 가르칠 내용이 크게 없는 반면 경제에 관련된 다양한 개념이 등장하다 보니, 맥락을 이해하기 위해 우물을 파는 심정으로 하나하나 공부해나가야 했고, 그 과정에서 오히려 ‘수학이란 무엇인가?’라는 본질적 질문과 변화무쌍한 경제 현실이 맞닿은 접점에 눈을 뜬 것이다. 그 경험을 바탕으로 ‘경제에 관련된 여러 복잡한 현상을 수학의 눈으로, 수학의 언어로 이해하고 표현하여 문제를 해결하는 경험’을 제공하고자 이 책의 집필을 결심하고 세상에 내놓았다.

‘경제학’과 ‘수학’이 전문가의 전유물이 아니라, 일상 속에서 경제적 사고와 수학적 사고가 만나는 순간 앎의 기쁨을 누리고 문제를 해결할 수 있다는 용기를 주는 책이다. _한진수・경인교육대학교 사회과교육과 교수, 《청소년을 위한 경제학 에세이》 저자

총 4장으로 구성된 이 책은 각 장마다 경제를 이해하는 데 길잡이가 될 최소한의 수학적 사고법을 제시한다. ‘변화와 규칙성(수열)’, ‘상대적인 크기(비와 비율)’, ‘모델링(수학적 모형)’, ‘합리적 선택(최적화)’라는 프레임을 통해, 변화하는 돈의 가치를 계산하는 문제부터 시장 참여자들의 이익을 극대화하는 방법까지 두루 살펴본다. 저자는 수학이 ‘언어’와 같다고 거듭 강조하는데, 이는 곧 문자 언어가 추상적인 관념을 구체화하여 고차원적 소통을 가능케 하듯이, 수학 또한 복잡한 세계를 표현하는 언어로서 직관 너머의 영역을 사고할 수 있게 돕는다는 의미이다. 수학이라는 언어로 때로는 넓게, 때로는 깊게 경제 문제를 탐구하다 보면, 책을 덮을 때 즈음에는 은행 상품을 고르다가도, 할부와 일시불을 고민하거나, 별점 리뷰를 남기면서도 그 속에 숨은 수학적 사고를 발견하고 문제를 스스로 해결해나갈 수 있을 것이다.

저축과 이자부터 투자와 GDP까지

불확실한 경제에 숨은 수학적 원리를 아는 힘

《경제가 쉬워지는 최소한의 수학》은 오늘날 수학이 던지는 가장 생활밀착형 질문일 “돈이 불어나는 원리는 무엇일까?”로 1장을 시작한다. ‘돈을 빌리는 게 오히려 가성비가 높을 때가 있다’거나 ‘현명하게 빛을 내는 방법’이라는 교사로서는 다소 과감한 주장을 할 수 있는 근거는 당연히 수학이다. 시간에 따라 변하는 돈의 가치를 이해하는 수학적 도구로서, ‘변화와 규칙성’이라는 개념을 설명해주는 ‘수열과 함수’를 다루는 식이다. 금융의 핵심 개념에 담긴 수학적 원리라니 엄두가 안 나더라도, 대출 원리금을 얼마나 갚아야 한다는 건지, 같은 이자율인데 왜 예금과 적금의 실수령액이 다른지 고민해본 적이 있다면, 한 번쯤 펼쳐 볼 만하다. 우리가 그토록 오랫동안 배워온 수학이 경제와 어떻게 연결되는지 발견하는 묘미가 있다.

돈의 가치는 시간에 따라 변합니다. 금리나 인플레이션 같은 요소가 개입하기 때문입니다. 따라서 변화하는 돈의 가치를 이해하고 합리적으로 의사결정을 내리려면 이러한 변화를 설명할 수학적 도구가 필요하겠지요. 이때 앞서 소개했던 함수, 특히 수열은 금융 상황을 설명하고 올바른 의사결정을 내리는 데 도움을 줍니다. _본문 중에서

사실 《경제가 쉬워지는 최소한의 수학》이 복잡한 경제를 마냥 쉽게 설명해주는 말랑말랑한 수학책은 아니다. 목돈을 만들기 위해 또 하우스푸어를 면하기 위해, 모두가 등차수열과 등비수열을 이해하고 현재가치와 미래가치를 계산해야 하는 건 아닐 테니 말이다. 하지만 대다수가 파이어족을 꿈꾸는 시대에 월급과 근무시간에 따른 현대가치를 계산해 보여주면서 노동소득과 자본소득을 이야기하고, 코스피지수와 소비자물가지수, GDP와 경제성장률 등 경제지표를 해석하는 데 함수와 통계가 어떤 상관관계가 있는지를 쉽게 안내해주는 책은 그동안 드물었다. 우리가 흔히 말하는 ‘가성비’가 결국은 수학의 최적화 문제이며, 나아가 이렇듯 반복을 통한 최적화 알고리즘인 수학의 선형계획법이나 경사하강법이 오늘날 인공지능 개발에까지 이어진다는 이야기도 《경제가 쉬워지는 최소한의 수학》만이 보여줄 수 있는 큰그림일 것이다. 이 책이 구체적인 수학의 언어로 불확실한 경제를 분석하고 헤쳐나가도록 돕는 또 하나의 도구가 되어주길 기대하는 이유다.

경제와 경영은 전문가의 전유물일까?

가성비 계산부터 가게 경영까지 ‘경제 리터러시’를 키워보자!

저자는 경제를 해석하는 관점을 카메라에 빗대 줌인과 줌아웃으로 설명한다. 줌인이 어떤 현상을 자세히 들여다보는 일이라면 줌아웃은 전체적인 흐름을 파악하는 것일 터, 사실 우리는 경제기사를 읽을 때 어려운 경제지표에 지레 겁먹고 그 수치를 액면 그대로 받아들이거나 아니면 전체적인 뉘앙스로 글의 의도를 파악하는 데 머물곤 한다. 하지만 현실에 대한 정확한 정보를 얻고 싶다면 이 둘은 떼려야 뗄 수 없는 관계다.

‘비와 비율’로 각종 경제지표 산출 방법을 알아보는 2장을 통해, 구체적인 양을 직접적으로 언급하는 것(줌인)보다 전체에 대한 상대적인 크기를 이용하여 설명할 때(줌아웃) 더 나은 사례를 볼 수 있다. “프랑스의 최저임금 7% 오를 동안 한국은 42%나 올라”라는 기사를 보자. 한눈에 최저임금 상승에 대한 부정적인 시각이 느껴진다. 하지만 비와 비율을 이용해 계산해보면, 그 이면이 보인다. 두 나라의 GDP가 비슷함을 고려했을 때 한국의 최저임금이 6,470원에서 9,160원으로 오르는 동안 프랑스는 13,664원에서 14,672원으로 오른 것이다. 줌인과 줌아웃을 아우르는 수학적 사고가 정보를 비판적으로 읽어내는 경제 문해력의 열쇠임이 드러난다.

요즘엔 어떤 개념을 배울 때 개념을 왜 이렇게 정의했는지, 왜 이렇게 정의할 수밖에 없었는지, 다른 대안은 없는지 비판적으로 생각해보는 일이 거의 없는 것 같습니다. 이것저것 복잡하게 생각하기보다는 일단 주어진 개념을 받아들이고 많은 문제를 해결하는 편이 더 유리한 환경이기 때문이겠죠. _본문 중에서

‘수학적 모델링’으로 경제 현상을 설명하는 3장도 마찬가지다. 생산과 소비, 수요와 공급을 모형화한 함수 그래프를 살펴보면, 가격에 따라 수요가 얼마나 변화하는지 수치로 나타내는 ‘탄력성’ 개념을 만날 수 있다. 예를 들어 치킨은 ‘수요의 가격탄력성’이 큰 상품으로, 가격을 낮추면 총수입이 늘어난다. 생산자 입장에서는 ‘반값 치킨’이라는 박리다매 전략을 적극적으로 활용할 만한 근거도 얻고, 더 나아가 탄력성을 바탕으로 적정 가격과 예상 수입도 계산해볼 수 있을 것이다.

반면 쌀은 어떨까? 쌀은 수요곡선이 비탄력적이어서, 오히려 풍년이 들어 가격이 낮아져도 거래량 증가는 크지 않아 총수입이 낮아진다. 하지만 천재지변 등이 작용하는 농산물은 생산자가 대응할 수 있는 여지가 매우 적다. 그래서 이러한 ‘농부의 역설’에는 정부가 적절히 개입하여 공급 과잉 문제를 해결하곤 하는 것이다. 이처럼 다양한 변수가 작용하는 복잡한 현상을 모형화하여 원인과 결과를 밝혀내고자 하는 수학적 시도는 생산자와 소비자 그리고 정부의 입장에서 현실의 문제를 해결하는 데 여러모로 영향을 미치고 있다.

저자가 ‘아는 만큼 돈이 된다’고 말하듯, 경제에는 수학의 언어를 읽어낼 수 있을 때 보이는 것들이 곳곳에 숨어 있다. 기업 입장에서는 이윤을 그리고 소비자 입장에서는 효용을 최대화하는 방법 등 한정된 자원을 효율적으로 활용해 최적의 선택을 내린다는 일은, 곧 결국 어떤 문제를 합리적으로 판단하는 논리력과 문제 해결력을 요구하는 수학의 길과 다르지 않기 때문일 것이다.

많은 사람이 경제적 자유를 꿈꾸는 오늘날, 오랜 시간 공들여 배운 학교 수학의 실용적 가치를 느껴보기를 기대한다. _김유정・서울과학고등학교 수학 교사

합리적 선택과 문제 해결력을 위한

수학적 사고법이란?

수학자 알프레드 마셜은 ‘영국은 세계 최고 부자 나라임에도 왜 이리 빈민이 많은가?’라는 의문을 해소하고자 경제학 연구에 수학을 도입하였다. 그렇게 경제 현상을 설명하고자 수학적 모형을 세우는 과정에서 탄생한 이론이 그 유명한 수요・공급함수이다. 시장의 균형가격이나 균형거래량을 결정하는 것으로 알려진 이 함수가 사실은 한 사회의 경제 문제를 해결하려는 시도에서 비롯되었다는 사실은 수학의 실용성에 관해 많은 것을 시사한다.

저자 역시 학교에서 제자들이 함수와 그래프를 풀어야 할 문제 유형으로만 외우던 교과의 한계를 넘어, 경제 현상을 분석하고 또 이를 표현하는 적절한 수학 개념을 적용해서 경제 문제를 해결하는 경험을 얻길 바랐지만, 여러 현실적 제약으로 수업이 늘 마음처럼 흘러가진 않았다. 하지만 그 과정에서 수학적 사고법이 무엇인지, 이것이 현실의 문제에 어떻게 적용되는지, 함께 찾아 나가는 소중한 경험을 했다. 저자가 “글을 쓰며 제가 경험했던 사고의 확장을 독자도 함께 느끼면 좋겠다”고 말하는 이유다.

문제 해결력을 키우는 수학적 사고법이란?

● 복잡한 현상을 간단하게 만든다

● 서로 다른 현상을 같은 방식으로 해결한다

● 같은 문제를 다르게 해결하여 숨은 의미를 찾는다

● 직관 너머의 문제를 사고의 영역으로 끌고 온다

《경제가 쉬워지는 최소한의 수학》은 수학을 좋아하는데 숫자와 현실이 어떤 지점에서 맞닿는지 궁금했던 독자부터 경제학에 관심이 많은데 수학이 부담되어 벽을 느낀 독자까지, 두루두루 읽을 수 있는 책이다. 저자의 말대로 수학의 아름다움은 몸으로 겪어보지 않으면 좀처럼 설명하기 힘든 법, 많은 사람이 이 책을 통해 사고의 확장을 경험하고 앎의 기쁨을 누릴 수 있기를 바란다. 

오국환

서울대학교 수학교육과와 동대학원을 졸업하고 박사과정을 수료하였다. 수학 수업과 수학 교사 전문성, 그리고 비판적 수학 교육에 관심이 많다. 현재 파주 운정고등학교에서 수학 교사로 학생들을 가르치며 더불어 많이 배우고 있다.

2015년 개정 교육과정 고등학교 수학 교과서(교학사)와 경제 수학 교수학습자료 집필에 참여하였고, KDI・경인교대・교원대 등에서 경제 수학 연수 강사로 참여하였다.

머리말 일상 속 경제 문해력을 키우는 수학적 사고의 힘

1. 돈이 불어나는 원리를 찾아라! : 변화와 규칙성

변화무쌍한 돈의 흐름을 간파하는 수열의 비밀

이자 : 돈이 돈을 버는 원리를 찾아서

⏩ 돈을 빌리는 게 오히려 가성비가 높을 때가 있다?

⏩ 나열한 숫자에 숨은 합리적 의사결정의 열쇠

∗ 경제 리터러시 : ‘72의 법칙’은 얼마나 실현 가능할까?

예금과 적금 : 나눠서 굴릴까, 한 번에 굴릴까?

⏩ 아는 것이 힘? 아는 만큼 돈이 된다!

⏩ 같은 것을 다르게 표현하여 해답을 찾는 방법

∗ 경제 리터러시 : 예금과 적금 속 숨은그림찾기

대출과 할부 : 한 달에 얼마씩 내놓으라고요?

⏩ 현명하게 빚을 내는 방법이 있다?

⏩ 현재가치와 할인율을 알아야 하우스푸어를 면한다

연금 : ‘가늘고 길게’와 ‘굵고 짧게’의 차이

⏩ 1년 용돈을 한꺼번에 준다고 제안을 받는다면?

⏩ 죽을 때까지 받는 연금은 계산법이 다르다

∗ 경제 리터러시 : 투자의 시대, 직장은 어떤 가치가 있을까?

누구나 경제적 자유를 꿈꿀 권리가 있다

2. 숫자로 파악하는 경제 : 상대적인 크기

비와 비율로 복잡한 변동을 한눈에 보여주는 비결

비율과 지표 : 거대한 양의 변화를 쉽게 이해하는 법

⏩ 실업률과 고용률의 합은 왜 100%가 아닐까?

⏩ 경제 상황을 통계로 알려주는 다양한 경제지표

경제지수 : 오르락내리락 숫자로 읽는 경제

⏩ 코스피지수가 떨어지면 나라가 위험하다?

⏩ GDP는 무엇이며 왜 중요할까?

⏩ 세계 각국 GDP와 경제성장률이 말해주는 것

∗ 경제 리터러시 : 복잡하고 다양한 주식시장의 세계

환율 : 살 때와 팔 때가 다른 이유

⏩ 환율 시세표, 제대로 읽는 법

세금 : 피할 수 없다면 알고 활용하기

⏩ 연말연시에 검색량이 증가하는 단어가 있다?

⏩ 직접세와 간접세, 얼마나 내고 있을까?

∗ 경제 리터러시 : 경제지표로 국제사회 문제 드러내기

줌인과 줌아웃으로 경제를 들여다보는 이유

3. 복잡한 경제를 단순하게 : 수학적 모델링

경제 현상을 설명하는 수학적 모형

효용함수 : 소비자의 만족감을 수치로 표현할 수 있을까?

⏩ 별점에 담긴 수학, 순서와 점수의 차이

⏩ 같은 만족감을 느끼는 사탕과 젤리의 조합

⏩ 다양한 변수는 더 복잡한 함수로

생산과 비용 : 생산자는 얼마나, 얼마에 만들어야 할까?

⏩ 생산을 늘리고 비용을 줄이는 최적의 방법

⏩ 도넛을 한 개 더 만들 때의 추가 비용과 평균 비용

수요와 공급 : 가격을 결정하는 보이지 않는 손?

⏩ 코로나 19로 마스크 가격이 폭등한 이유

⏩ 균형가격과 거래량은 어떻게 정해질까?

∗ 경제 리터러시 : 마셜은 왜 그래프 축을 반대로 사용했을까?

탄력성 : 반값 치킨과 고가 명품이 같은 전략이라고?

⏩ 치킨과 휘발유, 비싸다고 어떻게 안 사나요?

⏩ 경제를 살리고 싶다면 탄력성을 알아야 한다

∗ 경제 리터러시 : 많이 수확하면 무조건 좋을까? 농부의 역설

행렬 : 더 많은 변수를 다뤄보자

⏩ 생산자와 소비자 너머 경제를 움직이는 손⏩ 새로운 언어, 행렬

수학의 언어로 직관을 넘어서기

4. 한정된 자원으로 최선의 결과를 : 합리적 선택

가성비를 수학적으로 계산하는 최적화 문제

이윤 극대화 : 더 높은 최댓값을 구하는 법

⏩ 기업은 어떻게 목적을 달성하는가?

⏩ 들이는 돈보다 버는 소득이 더 높아지려면?

∗ 경제 리터러시 : 이윤만이 목적이 아닌 기업도 있다

효용 극대화 : 미분으로 설명하는 “기왕이면 다홍치마”

⏩ 소비자가 가장 행복해지는 순간을 찾아서

⏩ 최대 효용을 위한 수학적 접근법

∗ 경제 리터러시 : 시장에서 소비자 권익을 보호하는 방법

선형계획법 : 원한다고 모든 것을 다 만들 수는 없다

⏩ 베이글과 크루아상 완판을 위한 최적의 조합

⏩ 더 많은 추가 조건을 고려해야 한다면?

경사하강법 : 반복을 통한 최적화 알고리즘

⏩ 안개 낀 날 산을 오르거나 내려오는 방법

⏩ 경사하강법의 실제와 한계

합리적 의사결정의 결과로 실질적 이득을 얻기까지

맺음말 수학의 아름다움과 실용성을 생각하며

미주