전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
광장 ANDA 칼럼

속보

더보기

[김정호의 4차혁명 오딧세이] 디지털은 공짜가 아니다

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

4차 산업혁명의 기반은 '0'과 '1'의 디지털에 기반
단순하지만 파워풀하다는 강점으로 혁명 주도

[편집자주] 한국은 물론이고 세계를 뒤흔들고 있는 4차 산업혁명의 특징과 본질을 알기 쉽게 정리해보는 '김정호의 4차 산업혁명 오딧세이'를 연재합니다. 4차 산업혁명이 우리를 두렵게 하지만 역사를 돌이켜보면 위기는 언제나 기회였습니다. 4차 산업혁명에 숨어 있는 기회를 탐색하겠습니다. 김정호 카이스트(KAIST) 전기 및 전자공학과 교수는 서울대 전기공학과를 졸업하고 미국 미시건대에서 박사 학위를 받았습니다.

김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수.

4차 산업혁명의 기반은 '0'과 '1'

요즘 4차 산업혁명이 새 정부의 핵심 과학기술, 산업 성장, 벤처기업 육성 정책으로 논의가 진행된다. 이러한 4차 산업혁명을 설명하는 어려가지 방법이 있는데, 필자는 4차 산업혁명의 핵심적인 3가지 요소를 인공지능, 빅데이터와 클라우드 컴퓨팅이라고 본다.  

그런데 또 다른 관점에서 4차 산업혁명을 설명하는 방법이 있다. 바로 기술의 흐름으로 설명하는 방법이다. 필자는 최근 30여년의 기술 발전의 방향을 '통신 시대'에서 '디지털 시대' '인터넷 시대' '데이터 시대'를 거쳐 '인공지능 시대'로의 발전으로 설명하곤 한다. 특히 4 차 산업혁명은 '데이터' 시대와 '인공지능' 시대를 말한다. 5차 산업혁명은 '창조 시대' 가 될 것으로 보고 있다. 인공지능이 인간처럼 창조까지 하게 되는 시대가 도래할 것으로 본다.

그런데 4차 산업혁명의 데이터는 디지털로 표현되어 있고, 딥 러닝이라는 인공지능도 디지털 데이터를 처리하는 디지털 컴퓨팅 알고리즘이다. 그러니 디지털이 4 차 산업혁명의 기초라고 볼 수 있다.

디지털은 일반적으로 신호를 '0'과 '1'로 표현하는 방식이다. 중간 값이 없고, 2개의 레벨로 확연히 구분하는 방법이다. 애매한 것이 없어서 인간미가 없다고 하기도 한다.

반면 분명하다. 바쁘고 복잡한 세상살이에 편한 측면이 있다. 필자도 일할 때, 인내심이 부족해서 둘 중에 하나를 선택하라고 하고 애매한 경우를 불편해하기도 한다. 인간 세상에서 선악의 구분이 명쾌하지 않듯이 모든 것을 디지털로 표현하지 못하는 한계가 있다. 많은 일들이 흰색과 검은 색이 아니고 회색 지대에 있다.

이념도 좌우의 구분이 쉽지 않다. 그래서 강남 좌파도 나온다. 좌파도 자식 교육에는 무너지면서 대치동에 전세로 간다. 민주적이고 평등한 교육을 주장하는 학자나 관료도 자식은 외고에 보내고, 유학을 보낸다. 4차 산업혁명은 확실히 디지털 세상이지만 4차 산업혁명을 이끌어 가고 만들 사람들은 매우 아날로그적이다. 이 모순이 훗날 새로운 5 차 산업혁명의 동력이 될 수도 있다.

0과 1은 단순하면서도 파워풀

그럼 왜 빅데이터와 인공지능에 필요한 신호 생산, 전송, 처리, 보관에는 디지털 방식을 사용할까. 몇 가지 이유가 있다. 일단 신호의 불확실성이 줄어든다. 신호가 어느 임계점, 예를 들어 0.7 이상이면 수신기가 '1' 로 인식하고, 0.3 이하면 '0'으로 처리한다. 그리고 신호가 0.3에서 0.7 사이의 신호는 무시하고 다시 보내라고 하거나, 확률적으로 처리한다.

보통 디지털 신호의 송수신 규격에 이 에러 확률을 얼마 이내로 정하고 신호를 주고 받는다. 반도체, 컴퓨터, 통신 회로나 시스템 설계할 때 이 애매한 구간이 발생하도록 엄청 노력해서 설계한다. 이 구간을 벗어나면 확실히 '0' 과 '1'로 자신 있게 판정한다.

야구의 스트라이크와 볼 판정과 비슷하다. 스트라이크 판정할 때 심판이 자신 있게 소리를 지르고 격조 있게 손을 들어 주어야 한다. 정확히 '1' 이 아니어도 0.7 이상이면 '1' 로 판정하고 정확히 '0' 이 아니어도 0.3 이하면 '0'으로 판정한다. 결과적으로 중간 값이 없고 '1'과 '0' 만 있다. 사람으로 치면 대화하기 어렵고 타협은 없는 인생을 사는 사람과 비슷하다. 정치에 극좌와 극우만 있으면 얼마나 답답할 까? 매일 정쟁만 있을 것 같다.

디지털을 쓰는 또 다른 아주 중요한 이유는 데이터 저장 장치가 디지털에 맞기 때문이다. 우리가 쓰는 스마트폰, 컴퓨터, 데이터 센터에는 여러 종류의 기억장치인 메모리가 있다. 4차 산업혁명 시대에 빅데이터를 기록해 두고, 인공지능 처리를 하기 위해서는 데이터를 저장 장치에 담아 두어야 한다. 이 저장 장치로부터 데이터을 꺼내고 담아 내고 한다. 이런 기억장치의 대표적인 메모리가 DRAM 이라고 불리는 실리콘 반도체 메모리이다. 삼성전자와 SK 하이닉스가 세계 1,2 위를 다투는 분야이다.

이 반도체는 CMOS 라는 실리콘 반도체의 기억 셀은 스위치와 전자를 담아두는 캐패시터로 이루어져 있는다. 이 셀이 조 단위로 들어간다. 이 스위치는 열렸을 때와 닫혀있을 을 때 두 가지 디지털 상태만 있다. 이 캐패시터에도 전자가 채워져 있는 상태와 비워져 있는 상태 두 가지 디지털 상태만 있다. 여기서 가끔 전자가 새어나가 문제가 되기도 한다. 특히 메모리가 열 받으면 이런 현상이 심화된다. 그런데 바로 이 DRAM 메모리가 가장 가격 경쟁력이 있고, 용량도 크고, 빠른 속도로 데이터를 주고 받을 수 있기 때문에 4차 산업혁명에 데이터는 디지털 형식을 가질 수밖에 없다.

오작동 위험도...

그렇지만 디지털이 꼭 좋은 것만 있는 것이 아니다. 먼저 디지털을 수학적으로 표현하기에 매우 큰 비용이 든다. 데이터는 고정되어 있지 않다. 디지털 신호가 깨끗하게 표현되기 위해서는 '0' 에서 '1' 로의 변화, 또는 '1'에서 '0'으로 변화할 때, 주저하지 말고 빠른 시간 내에 변화해야 한다.

이 디지털 신호의 변화가 관건이 된다. 너무 시간을 끌면 결국 컴퓨터가 느려지고, 스마트폰의 반응이 멍청해지고, 화면이 끊기거나, 소리가 나오지 않게 된다. 그래서 디지털 데이터의 변화가 짧은 시간에 이뤄져야 한다. 이 시간이 피코 초( 1조 분의 1초)의 단위까지 내려가고 있다. 이러한 급격하게 변화하는 디지털 신호를 수학적으로 표현하기 위해선 여러 가지 주파수의 정현파 삼각함수의 무한대 개수를 더해야 표현할 수 있다. 이 디지털 신호의 변환이 빠른 시간 내에 발생할수록 더 많은 수의 정현파 삼각함수로 표현해야 한다. 그래서 이러한 고속 디지털 신호를 수학적으로 표현하고, 분석하고, 해석하는 것은 거의 불가능하다. 꼭 필요하다면 고성능 컴퓨터를 이용해야 한다.

반면에 고등학교 때부터 배운 sin(x) 로 표현되는 정현파 삼각함수는 매우 부드러운 함수이다. 곡선이 미려하다. 미분도 삼각함수이고 여러 번 미분해도 끝까지 부드럽다. 적분해도 삼각함수이다. 그래서 곡선이 예쁘다. 한가지 주파수의 정현파 삼각함수로 표현 가능하다. 하지만 이제 4 차 산업혁명에 필요한 두 가지 레벨만 있는 딱딱한 디지털 신호의 그래프의 표현은 매우 어렵다. 모양도 너무 직각적이다. 미분하면 무한대 함수로 나타난다. 디지털 신호가 변화하는 순간 무한대의 기울기가 생긴다. 무한대의 순간 전류와 에너지가 필요하다. 그래서 갈등이 최대화된다. 이처럼 디지털 신호는 여러 가지 주파수 정현파 삼각함수 신호가 합쳐져 있다. 디지털 시스템의 성능이 향상될수록 더 많은 주파수의 신호가 포함된다. 갈등이 더 커진다.

세상살이에서도 장단점 양측면을 살펴야

문제는 고성능 디지털 신호를 주고 받고나 저장할 때, 이처럼 고주파 신호가 발생하여, 외부로 새어 나온다는 점이다. 고주파는 가만 있지 않고 주변으로 전파되는 성질이 있다. 주변 회로나 시스템에 간섭을 일으켜 오작동을 일으키거나 오류를 발생시킨다. 또한 통신에 간섭을 일으켜 통신 시스템의 성능 저하를 야기한다. 스마트폰 화면에 흰 줄이 생길 수 있다. 타 회사에 비해 스마트폰의 음질이 더 떨어지기도 한다. 자동차 급발진 현상이 여기서 나올 수도 있다. 스마트폰, 컴퓨터, 저장장치, 자율주행자동차, 사물인터넷 센서의 개발에는 고속 디지털의 신호 제어가 핵심 기술이다.

고성능 인공지능 서버나 데이터 센터를 설계하기 위해서는 더 나아가 한가지 주파수뿐만 아니라 여러 주파수를 동시에 같은 성질로 관리해야 한다. 이러한 관리에는 디지털 신호의 각 주파수에 따른 전파 속도, 임피던스, 신호 손실의 일정한 관리 등 아주 어려운 고난도 기술이 필요하다. 관리해야 하는 주파수도 100가지가 넘을 수도 있다. 그래서 디지털 소자, 회로와 시스템의 설계가 어려워지고 있다. 결과적으로 디지털 고주파 전공자가의 몸 값이 올라간다. 디지털과 고주파라는 서로 상이한 전공을 이해하는 사람이 더 필요하고 있다.

세상에 고정되어 있는 것은 없다. 변화할 때 잡음이 발생한다. 디지털 신호처럼 변화가 급격할수록 사회적 갈등이 더 크다. 3차 산업혁명에서 4차 산업혁명으로의 전환도 노력과 시간이라는 비싼 값을 치러야 한다. 더욱이 사회 각 분야가 합쳐서 협력해야 하고, 사회 각 분야에 미치는 영향을 골고루 배려해야 한다. 디지털은 시끄럽고 갈등을 만든다. 실리콘 반도체 DRAM 회사들만 좋아한다. 세상에 공짜는 없다.

 

[관련키워드]

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
"북한 핵잠수함은 순항핵잠(SSGN)" [서울=뉴스핌] 김종원 선임기자 = 북한 관영 조선중앙통신이 25일 김정은 북한 국무위원장이 8700t급 '핵동력 전략유도탄 잠수함 건조사업'을 현지 지도했다고 보도했다. 북한의 '핵동력 전략유도탄 잠수함'은 핵연료를 추진 동력으로 핵탄두를 장착한 잠수함발사 탄도미사일(SLBM)과 순항미사일(SLCM)을 운용할 수 있는 8700t급 중형 순항유도탄 핵잠(SSGN)으로 분석됐다. 북한은 올해 3월 핵동력 전략유도탄 잠수함 건조가 추진되고 있다고 공개했다. 당시 잠수함 하단부만 공개했지만 이번에는 동체 전체를 전격 공개했다. 건조 중인 핵잠 배수량이 8700t급이라고 처음 언급했다. 김정은 북한 국무위원장이 8700t급 핵잠수함 건조 현장을 지도했다고 북한 관영 매체들이 25일 보도했다. 사진은 방청도료가 칠해진 대형 선체를 살펴보는 김정은과 수행 간부들. [사진=노동신문]  ◆핵연료 장전·원자로 시운전·실출력 운전 남아 홍민 통일연구원 선임연구위원은 북한의 핵잠 건조 단계와 관련해 원자로 등 핵심 장비가 들어간 상태의 외피 결합과 외관 완성으로 평가했다. 홍 선임연구위원은 "핵추진잠수함 건조 단계로 볼 때 원자로 압력용기와 증기발생기, 주터빈 계통, 감속기·주축 라인, 주냉각 펌프 하우징, 미사일 발사관 구조물이 내부에 들어간 상태"라고 말했다. 홍 선임연구위원은 "잠수함 중앙부에 서 있는 김 위원장의 선체 중앙부는 원자로 구획 부분"이라면서 "최고지도자에게 공개했다는 것은 원자로 탑재가 끝난 완전한 선체 실루엣 상태라는 의미"라고 설명했다. 향후 핵연료 장전과 완전한 원자로 시운전, 실출력 운전이 남아 있는 것으로 분석했다. 8700t급과 중형 순항유도탄 핵잠(SSGN), 함교와 발사관 구간이 연동된 설계라고 봤다. 홍 선임연구위원은 "25개의 다축 트롤리에 얹혀 있는 잠수함 공개와 배수량 기준 미국·러시아·중국 등의 통상 1만1000~1만8000t급의 전략핵잠(SSBN)이나 순항핵잠(SSGN) 보다는 작은 사이즈"라면서 "배수량 기준으로는 러시아의 아쿨라급(8000~8500t), 델타급 III·IV(9000~10000t)과 유사하다"고 분석했다. 김정은 북한 국무위원장이 8700t급 핵잠수함 건조 현장을 살펴봤다고 노동신문이 25일 전했다. 사진은 딸 주애와 함께 이야기 하고 있는 모습. 뒤편의 '군자리 혁명 정신'이란 글귀는 6.25 전쟁 당시 탄약과 무기 제조와 보급을 위해 지하 군수공장이 위치한 군자리의 주민들이 결사의 각오로 임했다는 점을 강조하는 선동 구호. [사진=노동신문] ◆SLCM에 소수 SLBM 운용 혼합형 배치 특히 홍 선임연구위원은 "북한이 공개한 잠수함의 특징은 중앙 미사일 발사관 구획과 함교를 구분하지 않고 일체화시킨 설계"이라면서 "함교(지휘·항법·센서·통신 상부구조)와 발사관(VLS) 사이에 독립 격벽을 치고 외관상 매끄럽게 연동된 외형으로 처리했을 가능성이 있다"고 판단했다. 선체골격에서는 러시아 델타급 III·IV, 선체 비율에서는 중국의 진급(Type 094)과 유사한 것으로 분석했다. 중앙부가 두툼해지는 배럴형(bulged) 실루엣으로 발사관을 중앙에 집중 배치하는 델타급의 전형적 특징과 유사하다. 중앙 발사관 높이를 함교와 연동시킨 것은 SLCM 이외에도 소수의 SLBM을 운용하는 혼합형 배치 가능성도 있다고 홍 선임연구위원이 분석했다. 북한의 잠수함 용어 표현과 잠수함 성격으로 봤을 때 순항핵잠(SLCM)용이거나 SLCM 다수와 SLBM 소수의 혼합 플랫폼으로 봤다. 홍 선임연구위원은 "핵동력 전략유도탄 잠수함을 영문판에 'nuclear-powered strategic guided missile submarine'로 표기해 'guided missile'은 통상 순항미사일(SLCM)"이라고 설명했다. 북한 김정은(왼쪽 셋째) 국무위원장이 핵잠수함 건조 현장을 돌아봤다고 노동신문이 25일 전했다. 사진은 노동당 군수공업부장 조춘룡(김정은 오른쪽) 등과 잠수함 설비를 살펴보는 장면. 뒤편으로 '침략자 미제와 대한민국 것들을 쓸어버릴 무기생산에 총권기하자'는 선동 구호가 보인다. [사진=노동신문]  ◆한국 해군 핵잠수함 건조·도입 속도 붙을 듯 홍 선임연구위원은 "일단 핵탄두 SLCM을 탑재하는 SSGN의 성격이라고 볼 수 있다"면서 "다만 소수의 SLBM과 다수의 SLCM 혼합 플랫폼 가능성도 배제하기 어렵다"고 말했다. 핵탄두와 재래식탄두 이중 용도의 전략 순항미사일을 탑재하는 잠수함일 경우에는 저고도 비행으로 요격 회피 가능성이 있어 '제2격' 보복능력이 신장될 것으로 분석됐다. 홍 선임연구위원은 "8700t급 SSGN일 경우 전략순항 미사일 화살-2, 화살-1라-3(대형화 개량형), 불화살-3-3-1 등을 탑재할 수 있고 사거리는 1500~2000km 정도일 것으로 보인다"고 관측했다. 잠수함 함수 부분에 어뢰관 6~7개가 식별돼 핵어뢰 탑재 가능성도 나온다. 현재 미국은 공격핵잠(SSN) 50척과 순항핵잠(SSGN) 4척, 전략핵잠(SSBN) 14척 잠수함 전력으로 전 세계를 상대로 24시간 365일을 중단 없이 전략·전술 작전을 벌이고 있다. 북한이 핵잠 실물 전체를 전격 공개함에 따라 향후 한국의 핵잠 건조와 도입도 속도가 붙을 것으로 보인다. kjw8619@newspim.com 2025-12-25 14:17
사진
연말 공항은 설렘으로 가득하다 [서울=뉴스핌] 신수용 기자 = #. 스타트업 입사 4년 차인 30대 직장인 A씨는 연말에 아껴둔 휴가를 소진하기로 결심했다. 그동안 여러 프로젝트로 쓰지 못한 연차를 모두 사용하기로 했다. 회사에서도 연차 소진 권고가 내려지면서 징검다리 연휴를 눈치 보지 않고 사용할 수 있는 분위기가 조성됐다. 이에 A씨는 크리스마스 이브인 23일, 24일과 26일 연차를 내고 22일 저녁 일본에 도착해 여정을 시작하는 6박 7일 여행을 다녀오기로 마음먹었다. [서울=뉴스핌] 신수용 기자 = 24일 비행기 출발을 기다리는 이들로 설렘이 가득차 있던 김포공항에는 크리스마스 이브를 맞이해 화요일인 26일 징검다리 연휴에 연차를 낸 이들과, 고국으로 돌아가는 외국인 관광객 등이 공항에 자리했다. 2025.12.24 aaa22@newspim.com 24일 크리스마스를 앞둔 김포공항은 여행객으로 북적였다. 크리스마스 다음날인 26일 금요일 하루를 연차로 내면 최소 3박 4일의 휴가를 즐길 수 있어서다. 내년 1월 1일 신정까지 연차를 내면 최장 11일을 휴가로 사용할 수 있다. 커다란 캐리어를 양손에 쥐고 있는 하루토(가명·23) 씨는 이날 고국인 일본으로 돌아간다. 그는 "한국 여행을 마치고 가족들과 크리스마스와 연말을 함께 보내기 위해 고국인 일본에 가기로 했다"고 설명했다. 이날 출국장에는 외국인들이 화장품 등 다양한 선물을 가득 담은 박스와 커다란 캐리어를 밀며 분주히 오갔다. 출국장에 위치한 체크인 줄에는 커다란 기내용 캐리어를 쥔 사람들로 줄들이 가로세로 빽빽히 차 있었다. 이른 아침 시간에 출발하느라 챙기지 못한 끼니를 벤치에 앉아 간단히 빵과 커피로 때우는 이들도 간간히 보였다. 안양에서 왔다는 30대 커플은 "4박 5일 일정으로 대만으로 갈 예정"이라며 "직장인이라 업무 때문에 더 휴가를 내지 못해 아쉽다. 뒤에 휴가를 더 붙였다면 유럽에 가고싶었다"고 아쉬워했다. 이어 "업무가 쌓여있어도 연차를 아예 날릴 수는 없고 (회사에서도) 소진하라는 분위기여서 다행이었다"라며 "대만에서 맛있는 음식을 많이 먹어보고 싶다"며 기대감을 감추지 못했다. [서울=뉴스핌] 신수용 기자 = 24일 김포공항 출국장 한 켠에 쌓여 있는 캐리어와 수화물들. 2025.12.24 aaa22@newspim.com 이날 공항에서 만난 40대 여성은 서울 서초구 양재에서 공항으로 왔다. 그는 "중국 상하이에서 근무하는 남편을 만나러 간다"며 "중국에서 2주 정도 같이 연말을 보낼 것"이라고 말했다. 해외에서 보내는 장기 휴가가 가능한 이유는 크리스마스인 25일, 내년 신정인 1월 1일이 각각 목요일이기 때문이다. 금요일인 26일(금요일), 29일부터 31일까지, 내년 1월 2일(금요일) 등 총 5일의 연차를 사용하면 최장 11일의 휴가를 즐길 수 있다. 가족끼리 휴가일을 맞춰 같이 해외 휴가를 가는 경우도 있었다. 장승훈(28·건국대 컴퓨터공학과) 씨는 "참여하고 있는 개발자 관련 프로그램에 양해를 구하고 나를 포함해 총 6명이 중국 상하이로 어머니 생일과 가족 기념일을 겸해 가족 여행을 간다"며 "아버지나 삼촌 등 다른 분들도 휴가를 낼 수 있었던 것 같은데 중국을 가본 적이 없어 기대가 된다"고 말했다. 이날 출국하는 여행객들의 목적지는 일본과 중국이 대부분이었다. 고환율과 엔저의 영향으로 여행 경비 부담이 비교적 덜한 일본이나 중국이 인기 관광지로 꼽혔다. 여행 전문 기업 노랑풍선에 따르면 올해 12월 25일부터 내년 1월 4일까지 노랑풍선을 통해 해외 패키지여행을 예약한 고객 수는 전년 동기간 대비 약 10% 증가한 것으로 나타났다. 특히 이중 일본이 30%로 가장 높았고, 중국(20%)이 그 뒤를 이었다. 베트남과 필리핀은 각각 16%, 7%를 차지했다. 노랑풍선 관계자는 "한한령 완화와 단체 비자 발급 확대, 주요 노선의 항공편 증편 등 여행 여건이 개선되면서 중국 여행객이 늘었다"며 "긴 연휴로 장거리 여행을 가는 이들이 생기며 유럽은 8% 수준을 늘었다"고 설명했다. aaa22@newspim.com 2025-12-24 14:41
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동