[김정호의 4차혁명 오딧세이] 인공지능도 아름다움 느낄 수 있다

기사입력 : 2018년12월10일 07:55

최종수정 : 2018년12월10일 08:01

반도체 설계, 알고보면 예술

반도체 설계 작업은 여러 가지 단계를 거친다. 제일 먼저 구현하려는 반도체의 기능과 성능 규격을 정한다. 그리고 실리콘과 같은 반도체 물질을 정하고, 공정을 제공할 파운더리(Foundary)기업을 정하고, 파운더리 기업으로부터 설계 변수(Parameter)들을 얻는다.

김정호 카이스트 교수

다음으로 반도체 내의 각 블록(Block)들을 배치하고, 그 블록들을 논리회로(Logic circuit)로 만들고, 그 다음 단계로 트랜지스터 레벨의 회로도(Circuit diagram)를 그린다. 설계의 마지막 단계에서는 물리적으로 실리콘 위에 공정 실현 작업을 위한 마스크 패턴(Mask pattern) 설계를 한다. 이 물리 레빌의 마스크 패턴 설계 결과를 ‘레이아웃(Layout)’ 이라고 부른다.

여기서 마지막 설계 결과물인 레이아웃 도면이 반도체 제작의 물리적 공정의 광 마스크(Photo mask)가 된다. 반도체 공정의 경우 빛을 이용한 사진 작업으로 금속이나 절연물을 입히고 깍는다. 그리고 마스크 패턴으로 불순물(Minority carrier)을 주입한다.

이렇게 완성된 실리콘 위의 패턴이 트랜지스터, 금속 배선, 캐패시터 등이 된다. 수조개의 이들을 연결해서 반도체의 기능을 완성한다. 그래서 여기서 레이아웃이 실리콘 공정의 사진 원판에 해당된다고 볼 수 있다.

같은 회로도라 하더라도 물리적 구현을 위한 다양한 패턴 설계가 있을 수 있다. 블록의 배치, 회로의 좌우 배치, 대칭, 직렬 연결, 병렬 연결, 회전 각도 등에 따라 반도체의 성능의 차이가 난다. 패턴 설계에 따라 연결선이 길어져서 계산 시간이 더 걸릴 수도 있고, 전력 소모가 늘어날 수 있다.

이러한 잘 된 설계 도면은 눈으로 보면 한눈에 아름답게 보인다. 잘 구현된 설계는 컴퓨터 화면에서 일단 각 마스크 패턴의 색깔부터가 아름답다. 설계 엔지니어의 색깔 선택부터가 중요하다. 색깔 선택이 잘된 레이아웃은 나중에 반도체를 만들어 제작해서 테스트해 보면 결과가 더 좋다. 미적 감각이 전기적 성능을 결정한다. 정성이 들어가기 때문이다. 레이아웃 설계 도면이 아름답다는 의미는 대칭이 잘 이루어져 있고, 배치가 균형이 있다. 안정감이 있다는 경우이다. 그래서 한 눈에 예쁘다.

SK 하이닉스의 0.18 um 공정을 이용해 설계한 반도체 전력회로인 IVR(Integrated Voltage Regulator) 레이아웃 도면. [출처: KAIST]

가장 아름다운 인류 건축물 중 하나가 이탈리아의 신전 판테온이다. 다신교 국가인 로마에서 특정 신이 아니라 모든 신에게 바치는 신전으로 건축되었다. 현존하는 그 어떤 로마 건축물보다 보존이 잘 되어 있으며, 남아있는 가장 오래된 거대 돔 건축물이기도 하다. 직경 43.3m에 달하는 거대한 돔은 콘스탄티노폴리스의 성 소피아 성당이 지어지기 전까지는 비견될 돔이 없었을 정도이다.

둥근 돔의 곡선 모습, 그리고 기둥의 날렵함이 합쳐져서 아름다움을 실현했다. 좌우가 대칭이고, 돔, 기둥, 전체의 비례가 이상적으로 보인다. 안정감이 있다. 돔은 투구 같다. 기둥은 퀸의 프레디 머큐리 다리 같이 미끈하다.

판테온 측면도. [출처: Doopidia]

아름다움의 비밀은 '비율'에 있다

레오나르도 다빈치는 인체 비례도를 통해서 인체의 비율에 대해서 논의했다. 그리고 건축도 인체를 따라야 한다고 주장했다.

인체 비례도(Canon of Proportions)는 레오나르도 다 빈치의 소묘 작품이다. 그는 "자연이 낸 인체의 중심은 배꼽이다. 등을 대고 누워서 팔 다리를 뻗은 다음 컴퍼스 중심을 배꼽에 맞추고 원을 돌리면 두 팔의 손가락 끝과 두 발의 발가락 끝이 원에 붙는다. 정사각형으로도 된다. 사람 키를 발바닥에서 정수리까지 잰 길이는 두 팔을 가로 벌린 너비와 같기 때문이다"라고 말하였다.

이러한 시도와 성과는 ‘아름다운 인체, 생물, 동물, 자연 모습에도 비례, 균형의 룰이 존재한다’ 는 사실을 일깨워 준다. 아름다움에도 규칙이 존재한다. 따라서 아름다운 건축물도 이를 따른다.

레오나르도 다빈치의 인체비례도. [출처: 나무위키]

인공지능, 비율 알기에 아름다움도 학습 가능하다

인간에게 아름답게 보이는 설계는 자연을 닮았다. 우리는 자연에서 평화와 평안을 느끼고 있기 때문이다. 생존에 유리한 환경이 아름답다. 그래서 자연을 닮은 설계가 아름답게 여겨진다. 거기에는 색깔, 균형, 대칭, 비율의 법칙이 있다.

우리가 자연에서 그리고 인체에서 아름다움을 느끼는 이유는 인류의 진화와 관계가 클 것으로 생각한다.

인간에게 아름다움은 태어나면서 자라면서, 경험하면서, 또는 진화하면서 꾸준히 학습되었을 것이다. 그러니 인간이 느끼는 아름다움도 환경과 진화 학습의 결과로 인간의 DNA와 뇌 기억 속에 남았다. 마찬가지로 이렇게 학습된 결과가 반도체 레이아웃 설계와 역사적 건축물에 인쇄되어 남았다.

따라서 인공지능에게 아름다운 사진을 수 백만 장, 수 천만 장 보여주면서 학습시켜 주면, 아름다운 명작 그림을 고를 수 있다. 인공지능에게 전세계 아름다운 건축물 사진을 매일 매일 매초 보여주고 학습을 시킨다. 그러면 인공지능이 명작 건축물 고를 수 있다. 더 나아가 아름다운 그림도 건축물도 설계할 수 있다. 인공지능에게 로마 여행을 시키면 된다.

인공지능 창작과 설계의 완성도와 미적 수준은 우리가 인공지능에 제공한 데이터의 양과 질에 달려 있을 뿐이다.

joungho@kaist.ac.kr

[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수]

사진

법사위, 尹 서울구치소 CCTV 열람 [서울=뉴스핌] 배정원 기자 = 국회 법제사법위원회(법사위)는 1일 윤석열 전 대통령의 수감 중 특혜 제공 여부와 특검의 체포영장 집행 당시 서울구치소 폐쇄회로(CC)TV를 열람하기 위해 현장검증에 나섰다. 추미애 법사위원장과 더불어민주당, 조국혁신당 소속 법사위원들은 이날 오전 경기 의왕 서울구치소를 방문해 윤 전 대통령의 체포영장 집행 거부와 수감 특혜 의혹 등을 점검했다. 국민의힘 의원들은 전원 불참했다. [서울=뉴스핌] 배정원 기자 = 추미애 법사위원장과 더불어민주당, 조국혁신당 소속 법사위원들은 1일 오전 경기 의왕 서울구치소를 방문해 윤 전 대통령의 체포영장 집행 거부와 수감 특혜 의혹 등을 점검했다. 국민의힘 의원들은 전원 불참했다. 2025.09.01 jeongwon1026@newspim.com 김용민 의원은 "국민의힘은 오늘 현장검증이 '망신주기용'이자 인권 침해라고 주장하고 있는데 정작 중요한 검증 절차에는 참여하지 않고 뒤에서 정치적 언사만 하고 있다"며 국민의힘 의원 불참에 유감을 표했다. 김 의원은 "오늘 검증해야 할 사안은 대한민국 형사사법시스템에서 매우 중차대한 문제"라며 "전직 대통령이라는 이유로 구치소에서 편하게 지내고 있다는 국민적 의혹이 해소되지 않는 한 대한민국 사법시스템은 국민으로부터 신뢰받지 못할 것"이라며 현장검증의 필요성을 재차 강조했다. 전현희 의원도 "CCTV를 열람하는 것은 윤석열에 대한 망신주기 목적이 아니다. 중대 범죄자의 체포영장 거부라는 법치주의 파괴 행태와 구치소 측의 특혜는 없었는지를 눈으로 확인하기 위함이다"며 "법치주의를 바로세우고 헌정질서를 회복하는 과정의 일환인 현장검증에 국민의힘이 자리를 비운 것은 매우 유감"이라고 말했다. 추미애 위원장은 "윤 전 대통령은 내란 혐의로 수사를 받으면서 조금의 양심이라도 있다면 응당 책임을 져야 함에도 불구하고 법치를 무시하고 부끄러운 모습을 연출하는 등 수사방해를 일삼고 있다"며 "오늘 현장검증을 통해 특혜 및 수사방해 상황을 면밀히 살피고 수용규칙 위반 등 사실이 확인될 경우 관련 규정에 따라 후속조치를 취하겠다"고 강조했다. 그러면서 서울구치소 측에 8월 한달 간 윤 전 대통령의 변호인 접견 횟수와 구치소 내 변호인 접견방 개수, 변호인 접견 규정 일체 등의 자료를 요청했다. 박은정 조국혁신당 의원과 서영교 민주당 의원은 이명박·박근혜 전직 대통령의 변호인 접견 관련 자료와 윤 전 대통령의 총 접견 시간 및 인원 등 통계 자료를 요구했다. jeongwon1026@newspim.com 2025-09-01 11:08

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[변상문의 화랑담배] 제1회 산세타령 변상문의 '화랑담배'는 6·25전쟁 이야기이다. 6·25전쟁 때 희생된 모든 분에게 감사드리고, 그 위대한 희생을 기리기 위해 제목을 '화랑담배'로 정했다. [자료= 인공지능 AI 이미지] 판소리 춘향가에는 '산세타령'이라는 눈대목(가장 재미있는 부분 중 하나)이 있다. 방자가 춘향이에게 이몽룡의 사람됨을 각 지방 산세에 비유하며 설명하는 대목이다. 방자가 춘향이에게 "여보게 춘향이! 낭군을 얻으려면 뚜렷한 서울 양반 낭군을 얻지. 아, 어찌 시골 무지랭이를 얻으려는가?" 했다. 이에 춘향이가 "미친 녀석! 낭군도 시골 서울이 다르단 말이냐?"하며, 방자 말이 땅에 떨어지기도 전에 이불 개듯 개어 방자 귀에 쑤셔 넣었다. 방자는 "하믄 다르지야. 인걸은 지령이라. 사람이 하는 것은, 산세 따라 나는 법이여. 내가 우리 도련님 성품을 이를 테니 잘 들어 보소. 경상도 산세는 산이 웅장 허기로 사람이 나면 정직하고. 전라도 산세는 산이 촉(비옥함)하기로 사람이 나면 재주가 있고. 충청도 산세는 산이 순순하기로 사람이 나면 인정이 있고. 경기도 올라, 한양 터 보면 천운봉이 높고 백운대 섰다. 삼각산 세 가지 북주가 되고 인왕산이 주산이요, 종남산이 안산인디 동작이 수구를 막았기로, 사람이 나면 선할 때 선하고 악하기로 들면 별악지상(別惡之象)이라." 서울 남산 아래, 선할 때 선하지만 악하기로 들면 별악지상(別惡之象)인 땅. 그곳이 지금의 용산기지다. 이몽룡이 장원급제하고 남원골 춘향이를 만나러 간 길도 남대문-용산고-용산기지 23번 게이트-한강나루-남태령-과천 길이다. 용산은 용산구 효창공원 일대와 원효로 서쪽 일대 구릉지대를 말한다. 한강을 따라 서쪽으로 흐르는 구릉이 마치 용이 꿈틀대는 모습이어서 용산이라 불렀다. 대통령실이 들어선 국방부, 합참 지역의 구릉은 둔지산(屯之山)이다. 조선시대 때 직업군인 집단 거주 마을이 있었다. 이곳은 임진왜란 때는 일본군 병참기지로, 병자호란 때는 청나라군 후방지휘소였다. 임오군란 때는 흥선 대원군이 용산기지 캠프 코이너에서 청나라로 납치돼 갔다. 용산고 앞에서 청나라군과 조선군 간 치열한 전투가 벌어졌다. 1894년 7월 청일전쟁이 터졌다. 일본군 소장 오시마가 이끄는 8000여 명의 일본군이 용산기지에 주둔했다. 조선총독부, 조선주차군사령부가 용산기지에 터를 잡았다. 부대 정문은 용산역 맞은편 아모레 퍼시픽 건물과 용산우체국 사이로 난 길을 따라 200m 정도 들어가면 나오는 문이다. 어김없는 별악지상(別惡之象) 땅이었다. 1950년 6월 25일 01:00 용산기지 내 육군본부 상황실에 전화벨이 울렸다. 당직 장교 작전국 대위 조병운이 수화기를 들었다. "충성! 옹진반도 제17연대입니다. 현재 시간 국사봉 북쪽 능선으로 병력 미상의 북한군이 접근하고 있습니다" 03:00 또 전화벨이 울렸다. "충성! 문산 제1사단입니다. 북한군이 구화리에서 도하용 주정(舟艇)을 운반하고 있습니다" 03:30 또 전화벨이 울렸다. "충성! 의정부 제7사단입니다. 적 포탄이 전 진지에 떨어지고 있습니다" 창밖에는 태풍 엘시가 비를 뿌리고 있었다. 육군본부 정보국 당직 장교 중위 김종필은 정보국장 장도영 대령에게 "전 전선에서 북한군이 공격해 오고 있습니다. 전군에 비상을 내려야 합니다. 국장님께서 빨리 상황실로 오셔야겠습니다"라고 보고했다. 용산기지가 또다시 별악지상(別惡之象)의 땅이 되고 있었다. / 변상문 국방국악문화진흥회 이사장 2025-09-01 08:00