전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 생활경제

속보

더보기

[김정호의 4차혁명 오딧세이] 구름과 번개 그리고 인공지능 반도체

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

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

※ 번역할 언어 선택

[편집자] 4차 산업혁명은 모든 사물과 인간을 연결하여 빅데이터를 모으고, 이를 이용하여 인공지능으로 학습해, 결국 인공지능이 인간을 대체하는 시대를 말한다. 이러한 4차 산업혁명의 물결이 산업뿐만 아니라 경제, 사회, 정치 등 전 분야에 걸쳐서 막대한 변화를 일으키고 있다.

글로벌뉴스통신사 뉴스핌은 '김정호의 4차혁명 오딧세이' 칼럼을 매주 연재하며 4차 산업혁명의 본질과 영향, 그리고 전망을 독자들에게 쉽게 소개하고자 한다. 4차 산업혁명의 핵심은 바로 인공지능, 빅데이터, 클라우드 컴퓨팅으로 표현할 수 있으며 그 핵심 부품이 반도체이다. 이들 핵심 기술의 개념과 원리, 응용을 설명하여 일반 독자들이 4차 산업혁명에 대해서 공감하고 이해하며 더 나아가 개인과 기업, 국가의 미래를 계획하는 것을 돕고자 한다.

김정호 카이스트(KAIST) 전기 및 전자공학과 교수는 서울대 전기공학과를 졸업하고 미국 미시건대에서 박사 학위를 받았다. AI대학원 겸임교수, IEEE펠로우, 카이스트 ICT석좌교수, 한화 국방 인공지능 융합연구 센터장, 삼성전자 산학협력센터장 등을 겸하고 있다.

구름과 클라우드 시스템

하늘에는 구름이 떠 있다. 특히 가을 초에는 구름이 하늘하늘 높다. 이제 겨울이 오니 하늘이 어둡고 흐리다. 구름은 수증기 덩어리이고 우리에게 비를 뿌려주고 태양을 가려준다. 가끔 비행기를 타고 이륙 후에 높이 상승하면 우리는 구름 위를 날아가게 된다.

김정호 교수

그때 구름 위에서 아래를 내려다 볼 수 있다. 또는 높은 산에 올라가면 산 아래 걸쳐진 구름도 본다. 항상 우리는 땅을 보고 살아가지만, 머리 위에는 구름이 있다.

우리가 인지하지 못하지만, 우리 머리 위에 하늘에 항상 떠 있는 또 다른 구름이 있다. 그 구름을 클라우드 시스템이라고 부른다.

4차 산업혁명을 설명할 때 인공지능(AI), 빅데이터(Big Data), 클라우드(Cloud)를 세 가지 핵심 요소로, 간단히 ABC라고 부른다.

클라우드 시스템은 데이터센터를 포함하는 핵심 인프라가 된다. 클라우드 시스템은 인터넷을 통해 가상화된 컴퓨터 자원을 제공한다. 그래서 클라우드 시스템에서는 언제 어디서나 우리가 편리하게 인터넷을 사용하고, 데이터를 저장하고, 인공지능 서비스를 받는다.

여기서 컴퓨터 자원으로 메모리 반도체로 대표되는 데이터 저장 장치, 유무선 네트워크, 서버 컴퓨팅 장치, 그리고 소프트웨어를 포함한다.

결국 각 개인이나 기업은 개별 하드웨어‧소프트웨어 투자비용과 운영 인력, 경험을 쌓는 부담 없이 바로 빅데이터와 인공지능 서비스를 받을 수 있다. 덕분에 개인과 기업은 최소한의 투자와 관리, 노력으로 빠르게 서비스를 제공할 수 있다.

대표적인 클라우드 서비스 기업이 아마존(Amazon)과 마이크로소프트(Microsoft)이다. 클라우드 시스템은 4차 산업혁명의 기초 인프라이고 '심장'이다.

하지만 데이터와 소프트웨어, 서비스가 필요할 때 소수의 독점 기업에 의존하고, 결국 그들에게 종속되는 위험도 같이 갖고 있다. 우리가 하늘의 구름을 인식하지 못하고 사는 것처럼, 우리는 점점 클라우드 시스템에 스며들어 간다.

클라우드 시스템의 구성 요소. [출처=KAIST]

번개와 인공지능 반도체 성능의 관계

그런데 하늘의 구름은 전기를 띠고 있다. 구름이 하늘을 떠다니면서 지구와 마찰하게 되고, 그래서 '전자'를 수증기 속에 머금게 된다. 그들을 '전하'라고 부른다. 우리가 책받침으로 머리카락을 문지르면 정전기가 생기는 원리와 같다.

그 전하량이 엄청나게 커지면, 지구와 구름 사이에 전압이 수천 또는 수만 볼트가 걸린다. 그리고 마침내 방전이 일어난다. 그것을 번개라고 부른다. 그 번개 길 속으로 전자가 길을 따라 흐르고 공기와 부딪혀 빛을 내고 소리도 낸다.

이 번개가 나무에 맞으면 나무가 타 버린다. 건물 높은 곳에 피뢰침을 설치해 번개 전자가 쉽게 흘러 땅 밑으로 들어가게 접지한다. 그러면 건물 안의 사람의 안전하다. 가끔 비행기도 번개를 맞는다.

그런데 구름뿐만 아니라 우리 인간의 몸도 전기를 띤다. 옷을 입고 옷과 피부가 마찰해서 전하를 몸에 모아 둘 수 있다. 우리 몸도 수분이 많아 전자를 담아 둘 수 있기 때문이다. 특히 겨울에는 공기 중으로 전자가 빠져나가지 못하고 몸에 잘 저장된다. 이때 물체를 만지면 일종의 번개인 스파크가 일어난다. 손이 따끔하다.

사람뿐만 아니라 전자 제품, 자동차 등 모든 물체도 전자를 담아둘 수 있다. 따라서 번개로부터 컴퓨터와 반도체 등을 보호하려면 피뢰침과 같은 보호회로가 그 안에 필요하다. 그래서 인공지능 반도체를 비롯한 모든 반도체에는 정전기 보호회로가 설치된다. 일종의 피뢰침이다. 회로로 보면 입출력 회로에 바이패스 커패시터(Bypass Capacitor)를 설치한다. 또는 반도체 다이오드(Diode) 회로를 설치해서 고전압 전류를 따로 흐르도록 피해 가는 길을 만든다.

그런데 이러한 정전기 방지 회로는 반도체 사이 혹은 컴퓨터 사이 데이터 입출력 속도를 떨어뜨린다. 디지털 데이터 신호가 지나갈 때 정전기 방지 회로에서 잠시 멈추고 지나가서 속도도 떨어지고, 파형도 열화된다.

인공지능 계산을 위해서는 GPU(Graphic Processor Unit)와 디램(DRAM) 사이에 데이터를 최대한 빠른 속도로 주고받아야 한다. 빅데이터로 인공지능망을 학습(Training)하는 과정에서 특히 그렇다.

그뿐만 아니라 학습 이후에 판단(Inference) 과정에서도 실시간 인공지능 서비스를 제공하려면 빠른 속도의 데이터를 반도체끼리 주고받아야 한다. 구리선 하나당 1초에 100억 비트(10Gbps) 이상을 주고받아야 한다.

그래도 속도가 충분하지 않다. 미래에는 그보다 100배 이상 빠른 속도로 주고받아야 한다. 그런데 바로 그 정전기 회로가 걸림돌이 된다. 세상에 거저는 없는 것 같다. 구름도 그렇다.

인공지능 컴퓨터 등에서 사용되는 디지털 고속 신호 전송 파형. [출처=KAIST]

그런데 컴퓨터도 고속의 데이터를 주고받아야 한다. 한 대의 인공지능 컴퓨터가 혼자 모두 계산하지 못하고 병렬로 서로 협력해서 계산하기 때문이다. 이때 컴퓨터끼리 주고받는 데이터 속도가 100Gbps(1초에 1000억 비트)를 지나 400Gbps까지 요구된다. 이때 데이터 송수신 입출력 반도체 회로가 정전기 방지 회로 때문에 속도가 느려진다.

정전기로부터 인공지능 컴퓨터와 반도체를 보호하려고 하다 생긴 부담이다. 인공지능 컴퓨터나 반도체 사이의 최종 데이터 전송 속도는 전력 소모와 빛의 속도, 정전기 방지 회로로 결정될 것이다. 이 데이터 속도가 인공지능 컴퓨터와 서비스의 성능을 결정한다. 여기서도 구름과 번개가 원인이다.

인공지능도 자연에서 길을 찾는다

4차 산업혁명과 인공지능, 컴퓨터, 반도체 등 첨단기술의 원리도 자연에서 많이 배운다. 빛과 구름 속에서 데이터 속도, 클라우드 컴퓨팅의 개념을 얻는다. 번개를 보면서 반도체 보호 회로를 생각해 낸다. 자연이 스승이 된다.

자연에서는 조화를 찾는다. 남과 여, 음과 양, 땅과 하늘, 양전하와 음전하 등 모두 균형과 조화를 이루면서 살고 있다. 반도체 입출력 회로에서 정전기 방지 회로는 주로 전기장을 담아 두는 커패시터(Capacitor) 성분이다.

자연에서 전기장의 반대는 자기장이다. 그래서 자기장을 이용해 정전기 회로 현상을 상쇄하기도 한다. 이러한 방법을 전문 용어로 인덕티브 피킹(Inductive Peaking) 또는 임피던스 균형 (Impedance Balancing) 작업이라고 한다. 아주 전문적인 용어지만, 결국 균형을 맞춰 문제가 되는 현상을 보완한다는 개념이다. 자연에서부터 배우는 지혜이다.

4차 산업혁명을 잘하려면 어렸을 때부터 자연 관찰을 잘하면 좋겠다. 교실에 가두지 말고 자연에서 뛰어놀면 좋겠다. 도시의 학원과 아파트에서 자란 어린이들이 미래에 노벨상이나 최고의 과학자, 학자가 되기는 어려울 것 같다. 가끔 하늘도 보고 구름도 보고, 번개 소리는 듣자.

고속 입출력 데이터 회로에서 정전기 방지회로의 효과를 보완하는 방법. [출처=KAIST]

 

김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수 joungho@kaist.ac.kr

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
경찰, '1억 의혹' 강선우·김경 영장 신청 [서울=뉴스핌] 고다연 기자 = 공천헌금 1억원 의혹을 수사하는 경찰이 강선우 무소속 국회의원과 김경 전 서울시의원에 대한 구속영장을 신청했다. 5일 경찰에 따르면 서울경찰청 공공범죄수사대는 이날 오전 9시 정치자금법 위반, 배임수재, 청탁금지법 위반 혐의로 강 의원에 대해 구속영장을 서울중앙지검에 신청했다. 김 전 시의원에 대해서는 정치자금법 위반, 배임증재, 청탁금지법 위반 혐의를 적용했다. 강선우 무소속 국회의원, 김경 전 서울시의원 [사진=뉴스핌 DB] 경찰은 구속영장에 뇌물죄 혐의는 적용하지 않았다. 판례를 검토한 결과 정당 공천은 자발적 조직 내부 의사결정으로 이번 의혹은 뇌물죄 구성 요건인 공무가 아닌 당무에 해당한다고 봤다. 다만 경찰은 추가 조사 등을 통해 두 사람을 검찰에 최종 송치할 때는 뇌물죄를 적용할 수 있는지 검토할 예정이다. 강 의원은 2022년 지방선거를 앞두고 김 전 시의원으로부터 공천 대가로 1억원을 받았다가 돌려준 혐의 등을 받고 있다. 강 의원은 두 차례 경찰에 출석해 조사를 받았다. 김 전 시의원은 네 차례 소환조사를 받았다. 현재 공천헌금 수수 당시 상황 등에 대한 두 사람의 진술은 엇갈리고 있다. 구속영장이 신청됐지만 강 의원이 현역 의원이라는 점이 중요 변수로 꼽힌다. 헌법 제44조에 따라 경찰은 현역 의원을 회기 중에 국회 동의 없이 체포·구금할 수 없다. 검찰이 강 의원에 대한 구속영장을 청구하면 체포동의안은 국회에 제출된 뒤 처음 열리는 본회의에 자동 보고된다. 이후 24시간이 지난 시점부터 72시간 이내 본회의를 열어 표결해야 한다. 의원 체포동의안은 재적의원 과반 출석에 출석의원 과반 찬성으로 의결된다. 한편 강 의원은 지난 3일 경찰 조사를 마치고 나오면서 '불체포특권을 유지할 것이냐'는 취재진 질문에 답하지 않았다. gdy10@newspim.com 2026-02-05 10:12
사진
2026 동계올림픽 무엇이 바뀌었나 * 'AI MY 뉴스'가 제공하는 AI 어시스턴트로 요약한 내용으로 퍼플렉시티 AI 모델이 적용됐습니다. 상단의 'AI MY 뉴스' 로그인을 통해 뉴스핌이 준비한 2026 밀라노 코르티나담페초 동계올림픽 소식을 실시간으로 확인해보기 바랍니다. [서울=뉴스핌] 남정훈 기자 = 2026 밀라노·코르티나 동계올림픽은 '새 종목'과 '새 프로그램'이 대회 얼굴을 바꾸는 첫 무대다. 기존 강국 구도와 메달 판도를 흔들 변화들이 이번 겨울 설원과 빙판 위의 숨은 관전 포인트로 떠오르고 있다. 스키모의 여제 에밀리 하롭. [사진 = 에밀리 하롭 SNS] ◆ 스키마운티니어링 첫 올림픽…'스키모'가 여는 새 시장 가장 상징적인 변화는 스키마운티니어링, 이른바 '스키모'의 올림픽 정식 종목 채택이다. 스키를 착용한 채 가파른 산악 지형을 오르고, 다시 내려오는 이 종목은 알프스와 피레네 등 유럽 산악 지역에서 레저 스포츠와 엘리트 스포츠가 동시에 성장해 온 종목이다. 프랑스와 이탈리아, 스위스가 전통적인 3강으로 평가받고 있으며, 피레네 산맥과 맞닿아 있는 스페인 역시 빠른 성장세로 이들을 추격하고 있다. 자연환경과 문화적 배경이 경기력으로 직결되는 종목 특성상, 첫 올림픽 무대부터 유럽 국가들의 강세가 예상된다. 스키모의 여제 에밀리 하롭. [사진 = 에밀리 하롭 SNS] 산악스키에 걸린 금메달은 총 3개다. 세부 종목은 남녀 스프린트와 혼성 계주로 구성됐다. 스프린트는 약 3분 내외의 짧은 코스에서 진행되지만, 고도차 약 70m 구간을 빠르게 오르고 내려와야 해 폭발적인 체력과 기술이 동시에 요구된다. 특히 스키와 장비를 벗고 착용하는 과정에서 발생하는 작은 실수가 순위를 바꿀 수 있어, 이 장면이 종목의 최대 관전 포인트로 꼽힌다. 남녀 스프린트는 2월 19일(현지시간)에 열리고, 혼성 계주는 21일에 치러진다. 혼성 계주는 남녀 선수 한 명씩 두 명이 팀을 이뤄 코스를 두 차례 완주하는 방식으로 진행된다. 프랑스의 에밀리 하롭처럼 세계선수권과 월드컵을 휩쓴 선수들은 이미 '올림픽 역사상 첫 금메달리스트'라는 상징적인 자리를 놓고 치열한 물밑 경쟁에 들어갔다. 코스 난이도와 고도, 눈 상태에 따라 전략이 크게 달라지는 종목 특성상, 기존 설상 종목과는 전혀 다른 유형의 체력과 경기 운영 능력을 지닌 선수들이 주목받을 가능성도 크다. ◆ 여자 스키점프 라지힐, 마침내 정식 무대 여자 스키점프 라지힐의 올림픽 정식 편입 역시 주목할 만한 변화다. 지금까지 여자 선수들은 노멀힐 종목에만 출전할 수 있었고, 라지힐은 남자 종목으로만 운영돼 왔다. 하지만 세계선수권과 월드컵에서는 이미 여자 라지힐 경기가 정착된 상황이었고, 올림픽 편입이 늦었다는 평가가 나올 정도였다. 여자 스키점프 라지힐의 간판 스타인 니카 프레우츠. [사진 = 프레우츠 SNS] 이번 밀라노 대회에서 라지힐이 추가되면서, 여자 점퍼들은 보다 다양한 무대에서 자신의 기량을 증명할 수 있게 됐다. 슬로베니아의 니카 프레우츠처럼 최근 몇 시즌 동안 라지힐에서 압도적인 성적을 거둔 선수들은 개인전은 물론 혼성 단체전까지 동시에 메달을 노릴 수 있는 구조가 만들어졌다. 여자 라지힐 도입은 단순히 종목 하나가 늘어나는 데 그치지 않는다. 남자·여자·혼성 종목을 모두 소화해야 하는 만큼, 선수층이 고르게 형성된 국가가 유리해진다. 특정 에이스 한두 명에 의존하던 팀보다는, 전체적인 육성 시스템이 탄탄한 국가들이 상대적으로 경쟁력을 갖게 되는 구조다. ◆ 루지 여자 더블·혼성 팀 이벤트… '혼성 시대'의 가속화 루지에서는 여자 더블과 혼성 이벤트가 더해지며 메달 구조가 달라진다. 기존에는 남자 더블이 중심이었지만, 여자 더블 편입으로 여자 선수들의 선택지가 넓어지고, 후속 세대 유입에도 긍정적인 영향을 줄 것으로 예상된다. 여기에 남녀·싱글·더블이 모두 참여하는 혼성 팀 계주는 국가별 '전체 루지 시스템'의 수준을 가늠하는 무대로 자리 잡을 가능성이 크다. 이번 2026 밀라노 동계올림픽 새 종목으로 뽑힌 루지 여자 더블. [사진 = 밀라노 동계올림픽 홈페이지] 비슷한 흐름은 바이애슬론·크로스컨트리·스키점프 등 다른 설상 종목에서도 이어진다. 혼성 릴레이·혼성 팀 경기 비중이 꾸준히 늘어나면서, 남녀를 따로 떼어 보던 관점에서 벗어나 '한 국가의 전체 저변'과 시스템을 함께 보는 시각이 강해지는 추세다. 이는 동계올림픽 전체가 점점 더 성평등·혼성 중심 구조로 이동하고 있음을 보여주는 장면이기도 하다. ◆ 프로그램 개편이 바꾸는 메달 지도 새 종목과 새 이벤트의 추가는 자연스럽게 메달 지도를 변화시킨다. 스키모처럼 유럽 산악 국가들이 강한 종목이 들어오면서 이탈리아, 프랑스, 스위스, 스페인 등은 새로운 메달 창구를 확보하게 됐다. 반면 전통적으로 빙상과 구기 종목에 강점을 지닌 국가들은 상대적으로 불리해질 가능성도 있다. 반대로 루지 여자 더블과 혼성 팀 이벤트처럼 기존에 강세를 보이던 종목이 확장되는 경우, 독일과 오스트리아 등 전통 강국들의 우위가 더욱 공고해질 여지도 있다. 종목 성격에 따라 각국의 득실이 분명하게 갈리는 구조다. 프로그램 개편은 선수 육성 전략에도 직접적인 영향을 준다. 혼성 팀 이벤트를 염두에 두고 남녀를 함께 훈련시키는 방식이 늘어나고, 과거에는 상대적으로 관심을 받지 못했던 스키모·루지·스켈레톤 같은 종목에 대한 투자도 점차 확대될 가능성이 크다. 각국 올림픽위원회와 경기단체들은 밀라노 대회를 기점으로 어떤 종목이 '효자 종목'으로 자리 잡을지, 또 어떤 분야가 사각지대로 남을지를 저울질하며 중장기 육성 전략을 다시 설계하고 있는 분위기다. 밀라노·코르티나 동계올림픽은 이런 의미에서 '새 겨울 스포츠 지형'을 시험하는 무대다. 스키모·여자 라지힐·혼성 팀 이벤트가 얼마나 흥미로운 경기와 서사를 만들어내는지, 또 어느 정도의 시청률과 팬 관심을 끌어낼 수 있는지에 따라 향후 동계올림픽 프로그램 논의의 방향도 달라질 수 있다. 종목 개편은 단순한 숫자 조정이 아니라, 겨울 스포츠의 미래를 다시 그리는 출발점이다. 그런 점에서 밀라노의 변화는 그 자체만으로도 충분히 지켜볼 가치가 있는 또 하나의 핵심 관전 포인트다. wcn05002@newspim.com 2026-02-05 10:14
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