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[김정호의 4차혁명 오딧세이] '인공지능 시대' 수능 수학이 가야할 길

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공학을 위한 수학 40년의 탐험

필자가 중고등학교 때 가장 좋아했던 과목이 수학이었다. 그런 배경으로 이과를 선택하고 나중에 공대로 진학하게 된다. 중학교 때는 직각 삼각형 해석에 필요한 ‘피타고라스 정리’를 증명한다고 방학 때 끙끙했던 기억도 난다. 고등학교 때는 수학책으로 ‘수학의 정석’과 ‘해법 수학’ 문제를 풀면서 좋아했다. 특히 수업 중간의 쉬는 시간이면 어려운 문제 1개씩 풀면서 10분을 지내기도 했다.

      김정호 교수

대학 입학 시험에는 본고사 수학 시험을 치렀다. 필자의 기억에 8개의 문제가 나왔는데 1개 문제를 손 대지 못하고 답을 구하지 못했다. 나중에 대학을 들어가고, 전공을 하면서 보니 아주 간단한 문제였는데, 고등학생에게는 조금 어려운 방법으로 풀어야 한다.

그 문제는 f(x)= sin(x)+sin(2x)+sin(3x)+…. +sin(nx) 의 삼각함수 수열의 합을 구하는 문제였다. 그냥 삼각함수 합의 공식으로 풀려면 불가능한데, 복소수를 이용한 삼각함수의 정의를 이용하면 쉽게 풀 수 있다. 삼각함수는 지수 함수를 복소수로 표현하면 되고, 복소수 지수함수 수열의 덧셈은 간단한 수식으로 구해진다. 이 문제를 풀려면, 삼각함수, 복소수, 수열을 개념을 통합해야 하는 문제였다.

대학에 들어 가서도 전공 필수를 제외하고 수학과, 물리학과, 전산학과 과목들을 두루 수강했다. 그 중에서 수강한 수학과목이 공업수학(Engineering Mathematics), 선형대수(Linear Algebra), 미분방정식(Differential Equation), 미분기하학(Differential Geometry) 등의 과목들이었고, 더해서 개인적으로는 물리수학(Mathematics for Physics), 복소수 해석(Complex Analysis) 책을 사서 혼자 공부하기도 했다. 그러고 보면 수학 과목을 좋아했던 것은 사실로 보인다.

이러한 중학교, 고등학교, 대학교에서 수학을 통해서 논리력, 사고력, 상상력, 창의력을 키워온 것 같다. 하지만 공학의 전문 영역에 들어온 지난 30년 동안에 이러한 고급 수학을 직접 쓴 경우는 거의 없었다.

매일 매일의 연구에는 아주 간단한 미적분, 벡터, 행렬 곱셈 정도만 쓰인다. 그것도 개념의 설정이 중요하고 융합이 중요하다. 미적분도 sin(x) 의 미분이 cos(x) 라는 정도만 필요하다. 그보다 수학의 개념을 잘 파악하는 것이 중요하다. 복잡하고 어려운 수학은 컴퓨터가 다 풀어 준다. 그래서 점점 수학용 소프트웨어인 MATLAB(수학, 그래픽, 프로그래밍 소프트웨어)이나 컴퓨터와 지내는 시간이 점점 늘어나고 있다.

1978년 1월 신문에 실린 고등학교의 대표적인 수학 참고서 ‘해법 수학’ 광고, [출처=네이버 블로그]
1979년 7월 신문에 실린 고등학교의 대표적인 수학 참고서 ‘수학의 정석’ 광고, [출처=네이버 블로그]


4차 산업혁명 인공지능에 필요한 수학

4차 산업혁명을 맞아 인공지능이 큰 주제로 등장하고 있다. 인공지능 기술이 가져올 미래 사회의 변화는 상당히 크게 나타날 전망이다. 1차 산업혁명이 노동을 대체한 ‘기계 혁명’ 이라고 한다면, 2차 산업혁명은 전기에너지 기반한 ‘대량생산 혁명’으로 불릴 수 있고, 3차 산업혁명은 인터넷 기초한 ‘정보혁명’ 이라면 4차 산업혁명은 빅데이터를 기반한 ‘인공지능 혁명’으로 생각한다.

그럼 인공지능 알고리즘을 개발하거나 이용하는 개발자 입장에서 필요한 수학은 무엇일까? 아쉽게도 대부분의 인공지능 개발자와 사용자에 필요한 수학은 고등학교 수준의 ‘행렬’ 과 ‘미적분의 개념’ 정도이다. 고등학교 교과서 내용의 개념만 이해해도 된다고 생각한다.

빅데이터 시대의 디지털 데이터 자체가 행렬이다. 영상 이미지 데이터도 그렇고 빅데이터를 저장하는 반도체 메모리도 2차원적인 배열이다. 행렬 곱셈, 덧셈 원리와 절차만 알면 된다. 이 내용은 잘 설명하면 중학생도 이해 할 수 있다. 다양한 신경세포(Node)와 연결층(Layer)을 머리 속에 상상의 연결선 그래프로 그릴 수 있으면 된다. 연결선 그래프를 행렬 수식으로 표현할 수 있으면 된다. 이 과정은 딥러닝 구조의 설계와 학습 과정 설계에서 사용된다.

인공지능은 학습을 통해서 지능이 증가하게 된다. 그 학습은 빅데이터를 이용하게 되고, 그래서 데이터가 클수록 인공지능이 똑똑해 진다. 이러한 인공지능의 종류인 지도학습(Supervised Learning)에서는 학습과정에서 데이터를 입력하고 정답을 가르치게 된다. 정답이 틀리고 오차가 생기면 그 오차를 줄이기 위해서 인공지능 연결선의 가중치 값(Weight)들을 고쳐 나가게 된다.

이 과정을 역방향 학습(Back Propagation)이라고 한다. 이때 오차를 최소화 하기 위해서 미분과 함수 기울기의 개념이 들어간다. 신경세포에 들어가는 함수를 활성화 함수(Activation function)라고 하는데 이 함수의 기울기(Gradient) 값이 사용된다. 그런데 이 활성화 함수도 간단한 삼각함수와 지수 함수의 조합으로 이루어져 있다. 그러니 이 활성화 함수의 미분도 고등학교 수학의 범위를 크게 벗어나지 않는다. 인공지능 프로그램을 사용하는 입장에서는 고등학교 수학의 개념만 잘 알아도 된다.

그런데 고급 인공지능 알고리즘에 확률과 통계 고급 수학이 쓰이기도 한다. 인공지능에 모든 경우의 수를 학습하기 어렵기 때문에 확률과 통계의 힘을 필요로 하는 경우가 많기 때문이다. 아예 수학 수식 해를 구하기 보다는 난수(Random Number)를 만들어 내고 이 난수를 이용해서 수학의 답을 구하기도 한다. 세상에는 정확한 수식으로 답을 구할 수 없는 문제가 많기 때문이다. 그래서 인공지능의 기초 혁신에는 확률과 통계가 더 중요한 수학이 된다. 인공지능 수학자가 되려면 대학, 대학원에서 확률과 통계를 전공해도 좋다.

인공지능 알고리즘 학습 과정(Back Propagation)에서 오차를 줄이기 위한 최소점 (Global minimum)찾기 미분 과정의 설명, [출처=rasbt.github.io]]
인공지능에 사용되는 활성화 함수의 다양한 종류, [출처=Toward Data Science]


갈 길을 잃은 대입 수능 수학 시험

인공지능을 이용한 프로그램을 짜다가 보면, 개발자는 개념의 설정과 구조의 설계를 하고 실제 수학 문제는 전용 소프트웨어가 풀어준다. 논리적 사고력을 바탕으로 일의 순서를 정하고 그림이나 차트로 표현한다. 그리면 쉽게 컴퓨터 코딩으로 전환 가능하다. 그러니 개념과 절차의 설계, 구조의 설정이 중요하다. 컴퓨터는 복잡한 수학 문제, 많은 영의 수학 계산을 인간보다 휠씬 빠르고 정확하게 푼다. 그러니 양과 속도에서 인간이 경쟁하기 어렵다. 그래서 인간의 생각의 힘이 중요하다.

최근 대학 입학 수능 문제를 보면, 학생의 변별력을 위해서 그리고 입시 공정성을 위해서 빠르게 많은 문제를 푸는 능력이 중요한 것으로 보인다. 이제 4차 산업혁명 시대에는 그것은 컴퓨터가 할 일이다. 현재의 대학 입학 수능 시험 문제 출제 의도는 4차 산업혁명과 인공지능 시대를 역행한다. 지금의 대학 입시 수학 교육과 문제 풀이 방식은 오히려 맑고 밝은 두뇌를 가진 우리 청소년의 창의적인 뇌를 점점 퇴화시키고 있다.

2018년 수능 수학 문제 [출처=m.metroseoul.co.kr]

 

joungho@kaist.ac.kr   


[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수]

 

 

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김건희 매관매직 혐의 오늘 1심 선고 [서울=뉴스핌] 이바름 기자 = '현대판 매관매직'으로 불리는 김건희 여사의 '디올벡·금거북이 수수' 의혹 사건 1심 판결이 26일 나온다. 서울중앙지법 형사합의21부(재판장 조순표)는 이날 오후 2시 김 여사의 특정범죄가중처벌 등에 관한 법률 위반(알선수재) 등 혐의 사건의 1심 선고를 진행한다. 서울중앙지법 형사합의21부(재판장 조순표)는 26일 오후 2시 김 여사의 특정범죄가중처벌 등에 관한 법률 위반(알선수재) 등 혐의 사건의 1심 선고를 진행한다. 사진은 김 여사가 지난해 12월 3일 서울 서초구 서울중앙지방법원에서 열린 자본시장법 위반 혐의 결심 공판에 출석해 변호인과 대화하는 모습. [사진=뉴스핌 DB] 김 여사는 지난 2022년 3월부터 5월까지 이봉관 서희건설 회장으로부터 맏사위인 박성근 변호사의 공직 임명 청탁 명목 등으로 반클리프 아펠 목걸이와 귀걸이 등 총 1억380만 원 상당의 귀금속을 수수한 혐의를 받는다. 같은 해 이배용 전 국가교육위원장으로부터 위원장 임명 청탁을 명목으로 265만 원 상당의 금거북이를, 서성빈 드롬돈 대표로부터 로봇개 사업 지원 청탁과 함께 3990만 원 상당의 바쉐론 콘스탄틴 손목시계를 받은 혐의도 있다. 이와 함께 김상민 전 부장검사로부터 총선 공천 청탁과 함께 1억4000만 원 상당의 이우환 화백 그림을 받고, 최재영 목사로부터 디올백 가방을 수수한 혐의도 적용됐다. 이 사건을 수사·기소한 민중기 특별검사팀은 이른바 '현대판 매관매직'으로 규정하며 김 여사에게 징역 7년 6개월을 구형했다. 또 김 여사가 받은 것으로 조사된 이우환 화백 그림, 금거북이, 반클리프 아펠 목걸이, 디올백 등을 몰수하고 그라프 목걸이, 바쉐론 콘스탄틴 시계 등의 가액에 해당하는 5630만여 원의 추징을 선고해달라고 했다. 특검팀은 "김건희의 범행은 대통령 배우자로서의 지위를 배경으로 대통령의 각종 권한을 사적 거래의 대상으로 삼아 반복적으로 금품을 수수한 '매관매직' 행위"라고 밝혔다. 반면 김 여사 측은 첫 공판부터 일부 금품 수수 사실은 인정하면서도 알선 대가성은 없었다며 혐의를 부인했다. 특히 이우환 화백 작품 수수 혐의에 대해서는 핵심 증인의 진술 번복을 주장하며 신빙성에 문제를 제기했다. 김 여사는 최후진술에서 "저의 경솔한 처신에 대해 진심으로 깊이 반성한다"며 "이 자리까지 오게 돼 국민들께 진심으로 사죄드리며 재판부 판단을 겸허히 받아들이고 남은 세월 속죄하며 살겠다"고 말했다. right@newspim.com 2026-06-26 05:50
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'마이 케이팝 스타' 예선 영상 공개 [서울=뉴스핌] 정태이 기자 = 종합뉴스통신사 뉴스핌이 주최·주관하는 글로벌 오디션 프로그램 '마이 케이팝 스타(MY KPOP STAR)'의 예선 진출자 10팀의 영상이 24일 공개됐다. 이번에 공개된 국내 참가자는 개똥(류진), 마틴(MARTI:N), 박희주, 차밍(Mingi Cha), 김승주(캐치)이며, 해외 참가자는 제이엑스알(JXR, 태국), 앨리스(Alice, 러시아), 하린(Harin, 독일), 젤리캣(JELLYCAT, 미얀마), 케이시야 탄(Keisya Tan, 인도네시아) 등이다. [서울=뉴스핌] 정태이 기자 = 마이 케이팝 스타 예선 진출자들의 모습 2026.06.23 taeyi427@newspim.com 이번 예선에서는 다양한 국적을 가진 지원자들의 개성 있는 모습을 만나볼 수 있다. 우선 국내 참가자인 개똥(류진)은 감미로운 목소리로 마로니에의 '칵테일 사랑'을 가창했으며, 마틴(MARTI:N)은 숀의 '웨이 백 홈(Way Back Home)'을 선보였다. 박희주는 에일리의 '첫눈처럼 너에게 가겠다'와 베이비몬스터의 '위 고업(WE GO UP)'을 통해 반전 매력을 보여준다. 차밍은 지코의 '터프쿠키(Tough Cookie)'를, 김승주(캐치)는 캔트비블루(Can't be blue)의 '첫 눈에 널 사랑할 수는 없었을까'와 롱샷(LNGSHOT)의 '문워킨(moonwalkin')'을 부르며 폭발적인 가창력을 뽐냈다. 해외 참가자들의 활약도 돋보인다. 제이엑스알(JXR)은 언차일드의 '언차일드(UNCHILD)'를 파워풀한 댄스와 함께 선보이며 탄탄한 가창력을 증명했다. [서울=뉴스핌] 정태이 기자 = 마이 케이팝 스타 예선 진출자들의 모습 2026.06.23 taeyi427@newspim.com 앨리스는 베이비몬스터의 '드림(Dream)'을, 하린은 제니의 '라이크 제니(like JENNIE)'를, 젤리캣은 블랙핑크의 '핑크 베놈(Pink Venom)'을 본인만의 스타일로 재해석했다. 케이시야 탄 역시 전소미의 '덤덤(DUMB DUMB)'으로 눈도장을 찍을 예정이다. 화려한 경력을 자랑하는 참가자들도 눈에 띈다. 개똥(류진)은 JTBC '싱어게인2' 27호 가수 출연, Mnet '포커스' 출연, TBS '박스가왕 왕중왕전' 최종 우승 등 화려한 방송 이력을 가진 지원자다. 박희주 역시 영종청소년가요제(장려상), 광주시민가요제(대상), 용인명품가요제(장려상), 전국호수예술제(우수상) 등 여러 가요제를 휩쓴 인재다. 차밍(Mingi Cha) 또한 대구 끼페스티벌에서 12팀 중 3위를 차지했을 정도로 뛰어난 실력을 갖추고 있다. [서울=뉴스핌] 정태이 기자 = 마이 케이팝 스타 예선 진출자들의 모습 2026.06.23 taeyi427@newspim.com 이번 대회는 온라인 예선을 시작으로 온라인 라이브 본선, 오프라인 결선 순으로 진행된다. 최종 우승자 1명에게는 1억 원의 상금이 주어지며, 국내 참가자 중 2~10위에게는 각 200만 원의 상금이 수여된다. 해외 참가자에게는 결선 진출 시 왕복 항공권과 숙박비 등 체류 비용 전액을 지원하는 파격적인 혜택이 제공된다. 이 밖에도 글로벌 쇼케이스 및 공연 참여 기회, 언론 홍보와 인터뷰, 국내 엔터테인먼트사의 현장 캐스팅 등 다채로운 특전이 마련됐다. 아울러 전문 보컬·댄스 트레이닝 프로그램과 K팝 안무를 활용한 숏폼 콘텐츠 제작 지원 등 참가자들의 성장을 도울 다양한 프로그램도 운영될 예정이다. '마이 케이팝 스타' 예선 진출자들의 영상은 4주에 걸쳐 매일 10팀씩 순차적으로 업로드된다. 진출자들은 앞으로 2주간 영상의 '조회수'와 '좋아요' 수를 기반으로 한 평가를 받게 되며, 이를 통해 본선 진출 여부가 판가름 난다. taeyi427@newspim.com 2026-06-24 11:00
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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.
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.
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