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[김정호의 4차혁명 오딧세이] 삼각함수에서 발견한 삶의 진실

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삼각함수는 전자공학, 4차 산업혁명의 기본 개념
오르막길 있으면 내리막길도 있다는 사실 알려줘

필자는 삼각함수와 오랜 인연을 맺어왔다. 중학교 2학년 때 피타고라스 정리를 공부했다. 주로 학기 시작 전 미리 수학 교과서를 받으면 방학 때 새 책 냄새를 맡으면서 혼자서 공부했다. 이론을 공부하고, 정리를 증명해 보고, 연습 문제도 풀어보면 재미가 쏠쏠했다.

정리를 증명하는 쾌감은 수학의 꽃이다. 그러고 나서 학기가 시작되면 수학 시간이 상당히 재미있다. 피타고라스 정리도 중학교 2학년 여름 방학 때 혼자서 공부하고 증명하면서 재미에 푹 빠졌다. 삼각형의 각종 원리를 이용해 증명하는데, 그 중 하나가 밑변이 같고 높이가 같으면 모양에 관계 없이 삼각형 면적이 같다는 원리이다.

이후 중고등 학교 때의 삼각함수 공부는 sin(x), cos(x), tan(x) 함수로 불리는 함수를 정의하고 그 성질을 이용해 간단한 물리 문제를 푸는 연습이었다. 예를 들어 x가 60도의 경우 각 함수의 값을 구했다. x는 각도로 표시되기도 하고, 라디안(radian)이라고 하는 3.141592654 의 곱으로 표시하기도 한다. 이 때 피타고라스 원리를 사용하기도 한다.

이런 삼각함수 값들을 이용해서 기울기 경사면에 물체가 놓여 있을 때 바닥으로 받는 힘과 경사면으로 받는 힘을 계산하는 문제를 푸는데 사용하기도 했다. 고등학교 때는 삼각함수의 미적분을 수식으로 풀기도 했다. 그리고 sin(x) 의 미분은 cos(x) 가 되고 cox(x) 미분은 –sin(x) 가 된다는 것도 이용했다. 특히 삼각함수끼리의 곱은 복잡한 수식으로 표현되어, 매우 복잡한데, 단순히 수식을 외워서 응용했다.

삼각함수, 그 오묘한 매력

대학에 가서 복소수를 이용하면 삼각함수의 수식이 아주 단순해진다는 것을 알게 됐다. 이때까지 삼각함수의 본질을 잘 알지 못했고 왜 배우는지도 몰랐다. 이를 알려주는 선생님도 없었다. 대학에서도 문제 풀이는 했지만, 강의에서 전체적으로 의미를 설명하진 않았다. 문제만 풀었다. 삼각함수가 복잡한 함수일뿐 얼마나 아름다운 함수인지 알 수 없었다.

그런데 필자는 대학에서부터 지금까지 본격적으로 30년 이상을 삼각함수와 살고 있다. 내 운명이 이렇게 삼각함수와 얽혀서 살 줄은 정말 몰랐다. 특히 전자공학을 하고 전자파 분야가 본인의 핵심 연구 분야가 되면서 더 그렇게 되었는지도 모르겠다. 그런데 마침내 그 이유를 깨우치게 됐다.

진실은 이렇다. 대부분의 자연 현상은 일정한 주기를 갖고 반복되는 주기성을 갖고 있는데, 이러한 주기성을 갖고 있는 자연현상을 가장 잘 표현하는 함수가 바로 sin(x), cos(x) 로 표현되는 삼각함수이다.

가장 가까이 보면 우리 심장이 주기성을 갖고 있다. 시간 간격을 갖고 심장이 띈다. 심장이 멎으면 죽는다. 우리가 살아 있슴의 증명은 우리 몸이 주기성을 유지하고 있다는 것이다. 또한 지구가 돌고 해가 뜨고 지고, 달이 뜨고 지고 등 우주와 은하수가 주기를 갖고 있다. 뿐만 아니라 정보 전달의 핵심인 빛과 전자가 파동성을 갖는 순간, 바로 주기를 갖는다. 빛과 전자는 파동성과 입자성을 같이 갖고 있는 이중적 성격의 소유자이다. 결과적으로 원자내의 전자 활동, 반도체 내의 격자 구조, 그곳에서 움직이는 전자의 활동 등이 모두 주기성을 갖는다.

전자공학에서는 삼각함수 없으면 할 수 있는 일이 거의 없다. 전자공학을 달리 말하면 신호를 발생하고, 처리하고, 저장하고, 전송할 뿐 아니라 그에 필요한 전력을 공급하다. 무선 통신에 필요한 전자파도 주기성을 갖는 파동이다. 이 무선 통신 회로의 동작에 sin(x), cos(x) 로 표현되는 삼각함수를 사용한다. 이 삼각함수가 바로 주기성을 갖고 있다. 일정한 시간 후에 같은 현상이 반복되는 것이다. 이렇게 삼각함수를 사용하면 최적의 조건 속에서 최고의 효율로 신호를 사용하거나 전력을 공급할 수 있다. 회로와 안테나의 크기도 줄일 수 있다.

특히 주기를 갖는다는 것은 역수로 주파수를 정의할 수 있게 된다. 주파수가 전자공학의 핵심 변수이고 이 주파수에 따라 회로 설계, 부품 설계, 시스템 설계가 완전히 달라진다. 주기와 주파수가 우리 심장의 박동 수처럼 핵심 설계 변수가 된다. 의사가 환자의 상태를 볼 때 청진기를 이용해 심장의 맥박을 읽듯이 전자공학자도 오실로스코프나 스팩트럼 분석기, 네트워트 분석 측정기로 회로나 소자의 주기와 주파수를 읽고 파형을 분석한다. 주기가 변하거나 성분이 바뀌면 사람 몸과 마찬가지로 회로에 병이 난 것이다.

이러한 주기성을 갖는 자연현상이나, 전자공학의 신호 또는 전력 전달 현상의 표현에 sin(x), cos(x)로 표현되는 삼각함수가 가장 효과적인 함수다. sin(x) 함수를 그래프로 그려보면 아주 곡선이 예쁘다. 모나지 않은 우아한 곡선이다.

이러한 여러 가지 주기성을 갖는 삼각함수 여러 개를 시리즈로 더하면 어떤 주기 함수도 다 표현할 수 있다. 이것을 퓨리에 시리즈 함수라고 한다. 그러니 전자회로의 신호 및 전력 뿐만 아니라 심장 박동의 파동 모양도 기본 주기만 알면 삼각함수의 시리즈로 표현할 수 있다. 그래서 자연과학 공학 문제를 풀거나 솔류션을 내어 놓는데, 절대적으로 삼각함수가 유용하다. 첨단 반도체 설계, 메모리 설계, 스마트폰 설계, 자율주행자동차 설계 등 모든 분야에 핵심적으로 사용된다. 과학자, 공학 연구원이 되거나 제품 개발자가 되거나 모두 삼각함수와 평생 살게 된다. 그래서 중학교부터 삼각함수를 배운다. 그 걸 가르쳐 아무도 주지 않았다.

삼각함수도, 인생도, 오르막길 있으면 내리막길 있다

sin(x), cos(x) 로 표현되는 삼각함수는 여러 가지 아름다운 특징이 있다. 일단 올라가면 반드시 내려온다. 우리 인생도 비슷하다. 인생이 현재 아주 성공적이고 만족스럽다 하더라도 언젠가는 어려운 점이 있으면서 다시 상승세가 꺾이고 내려오게 된다. 잘 나갈 때 조심하라는 말도 같다.

거꾸로 현재 인생이 바닥이라 하더라도 언젠가는 다시 올라가게 된다. 삼각함수 sin(90도) 일 때 '1' 로 최대가 되고 sin(270도) 일 때 '-1' 로 최저가 된다. 시간에 따라 최대값과 최소값을 반복한다. 본인도 어떤 날 일이 정말 잘 풀릴 때가 있다. 그런 경우 다음날 어려운 일을 겪을 것을 감안한다. 그러면 너무 들뜨지도 않고 너무 우울해 지지 않게 된다. 인생을 삼각함수로 표현하면 주기를 갖고 오르내리게 된다.

삼각함수의 교훈은 현재 값보다 미분이 중요하다는 점이다. 현재의 값보다는 오히려 기울기가 중요하다. 기울기인 미분이 더 중요하다. sin(x) 보다 미분인 cox(x) 를 유심히 보자. 함수의 기울기가 '0'보다 큰 양의 구간이 행복한 기간이 된다. 기울기가 '0'보다 작은 음의 기울기인 구간은 열심히 해서 기울기를 바꾸는 노력이 필요하다. 또 다른 삼각함수의 가르침은 삼각함수를 시간을 충분히 갖고 적분하면 모두 상쇄되어 합이 “0” 이 된다는 사실이다. 양인 영역과 음인 영역의 면적이 같다. 결국 인생에서도 즐거움과 괴로움의 총 합은 같지 않을까. 그러면 욕망, 애착, 애증 등 미련을 떨쳐 버릴 수 있다. 인생도 빈손으로 왔다가 빈 손으로 가는 인생인데, 삼각함수가 이를 표현하고 있지 않은가. 자연과 인생을 이렇게 완벽하게 표현하는 삼각함수는 진정 아름다운 함수가 아닌가.

<김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수>

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헝가리 오르반 16년 집권 '마침표' [시드니=뉴스핌] 권지언 특파원 = 러시아의 우크라이나 침공 대응과 유럽연합(EU)의 각종 정책에 사사건건 반기를 들며 '유럽의 이단아'로 불렸던 빅토르 오르반 헝가리 총리가 결국 16년 만에 권좌에서 물러나게 됐다. 가디언 등 외신 보도에 따르면 12일(현지시간) 치러진 헝가리 총선에서 유권자들은 페테르 머저르가 이끄는 중도우파 성향의 친EU 신생 정당인 티서(Tisza)당에 몰표를 던졌다. 투표 마감 30분 전 투표율은 77.8%로, 지난 2002년 기록을 약 7%포인트 웃도는 역대 최고 투표율을 기록했다.  이날 투표가 마감된 지 3시간도 채 되지 않아, 오르반 총리는 이번 선거 결과를 "고통스럽다"고 표현하며 패배를 공식 인정했다. 그는 부다페스트에 모인 지지자들에게 "승리한 정당에 축하를 전했다"며 "우리는 야당으로서도 헝가리 국가와 조국을 위해 봉사할 것"이라고 밝혔다. 이로써 지난 2010년 총선 압승으로 재집권한 이후 헝가리를 철권통치하며 이른바 '비자유주의적 민주주의'를 주창해 온 오르반의 장기 집권은 마침표를 찍게 됐다. 지지자들에게 패배를 인정한 오르반 총리 [사진=로이터 뉴스핌] ◆ 16년 철권통치의 종말과 경제난의 역풍 냉전 시절 거침없는 반공(反共) 청년 지도자로 이름을 알렸던 오르반 총리는 1998년 35세의 젊은 나이에 처음 총리직에 올랐으며, 2010년 재집권 이후부터는 권위주의적 행보를 노골화해 왔다. 행정부로 권력을 집중시키고 시민단체(NGO) 활동과 언론 및 사법부의 독립성을 훼손하는 등 민주주의 기준을 둘러싸고 EU와 극심한 갈등을 빚어왔고, 급기야 EU로부터 헝가리에 배정된 수십억 유로 규모의 자금 지원이 중단되는 사태까지 초래했다. 이번 선거를 앞두고 오르반 총리는 선거 프레임을 "전쟁이냐 평화냐"로 규정하려 애썼다. 반대로 티서당은 헝가리를 우크라이나 전쟁에 끌어들이려 한다고 비난하며, 집권당인 피데스(Fidesz)가 평화를 담보할 '안전한 선택'임을 거듭 강조했다. 하지만 정작 헝가리 유권자들의 시선은 철저히 보건의료와 국내 경제 등 민생 문제에 쏠려 있었다. 헝가리 경제는 지난 3년간 사실상 정체 늪에 빠져 있으며, 2022년 러시아의 우크라이나 침공 이후 EU 내에서 가장 심각한 인플레이션 급등세를 겪었다. 식료품 가격은 EU 평균 수준으로 치솟은 반면, 헝가리의 임금 수준은 EU 27개 회원국 중 밑에서 세 번째에 머물면서 국민들의 실생활 고통이 극에 달했다. 저렴한 대출 등 관대한 친가족 정책을 펼쳤음에도 불구하고, 우경화된 정부에 염증을 느낀 젊은 유권자층이 변화를 열망하며 대거 돌아서면서 오르반의 발목을 결정적으로 잡은 것으로 풀이된다. ◆ 트럼프·유럽 극우 진영 전폭 지지에도 씁쓸한 퇴장 오르반 총리는 강경한 반(反)이민 정책과 성소수자(LGBTQ+) 권리 제한 등을 앞세워 서방 보수 우파 진영의 아이콘으로 자리매김해 왔다. 미국 도널드 트럼프 대통령은 오르반을 "진정한 친구"라 부르며 강력히 지지했고, 양국 관계가 "새로운 정점"에 올랐다고 극찬하기도 했다. 이번 선거에서도 이탈리아의 조르자 멜로니 총리, 프랑스 국민연합(RN)의 마린 르펜, 독일대안당(AfD)의 알리스 바이델 등 유럽 주요 보수·극우 정치인들이 일제히 그에게 힘을 실어줬다. 하지만 이 같은 든든한 외부 지원 사격도 헝가리 내부의 싸늘한 민심을 되돌리기에는 역부족이었다. ◆ EU "헝가리, 유럽의 길 되찾아" 환영 오르반 총리의 패배 소식에 유럽 주요 지도자들은 일제히 환영 메시지를 내놨다. 특히 브뤼셀에서는 오르반이 지난 16년간 이민정책과 우크라이나 지원 문제 등에서 EU와 잦은 충돌을 빚어온 만큼, 이번 선거 결과를 두고 안도감이 확산되는 분위기다. 우르줄라 폰데어라이엔 유럽연합(EU) 집행위원장은 소셜미디어를 통해 "헝가리는 유럽을 선택했다"며 "유럽은 언제나 헝가리를 선택해 왔다. 함께 우리는 더 강해진다"고 밝혔다. 로베르타 메촐라 유럽의회 의장도 페테르 머저르에게 축하 인사를 전하며 "헝가리의 자리는 유럽의 심장부에 있다"고 강조했다. 에마뉘엘 마크롱 프랑스 대통령은 "헝가리 국민이 EU의 가치와 유럽에서 헝가리의 역할에 대한 애착을 보여준 승리"라며 결과를 환영했고, 프리드리히 메르츠 독일 총리도 "강하고 안전하며 무엇보다 단결된 유럽을 위해 힘을 합치자"고 밝혔다. 크리스텐 미할 에스토니아 총리는 "헝가리 국민이 단결된 유럽 속에서 자유롭고 강한 헝가리를 위한 역사적 선택을 했다"고 평가했으며, 기타나스 나우세다 리투아니아 대통령은 "헝가리의 큰 승리이자 유럽의 큰 승리"라고 강조했다. 울프 크리스테르손 스웨덴 총리 역시 이번 선거가 "헝가리 역사에서 새로운 장을 여는 사건"이라고 평가했다. kwonjiun@newspim.com 2026-04-13 05:48
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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.
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