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[김정호의 4차혁명 오딧세이] 빛의 속도를 넘어서라

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빛의 속도를 넘는 '컴퓨터 시계'가 필요한 시점

소리(음파)도 도달하기까지 시간이 걸린다

고등학교 때 교련 수업이 있었다. 고교생에게 군사교육을 시키는 수업이었는데 총검술, 제식훈련, 총기 분해조립 등 기초 군사 훈련을 받는다. 전교생이 교련복을 입고 사열 행진도 한다. 전교생이 학년과 반에 따라 운동장에 줄 지어 서 있고, 학생 밴드부의 행진곡에 맞추어 교단 앞으로 줄 맞춰 지나가는 행사다. 나는 발걸음을 북소리와 줄과 열을 맞춰 열심히 움직였다.

그런데 운동장 끝 다른 반 학생들의 행진 발걸음을 보면 나의 발걸음이 약 3분의 1 정도 차이가 났다. 그 때 그 이유를 곰곰히 생각해 보니, 북소리가 나에게 들리는 시점과 운동장 건너편 학생들에게 들리는 시점의 차이가 원인이었다.

그 이유는 바로 음파의 전달 속도가 1초에 340m로 제한돼 있기 때문이다. 운동장 크기가 100m라고 한다면 운동장 양 끝에서 들리는 학생 밴드부의 북소리는 약 3분의 1초 만큼 차이가 날 수밖에 없다. 운동장이 더 넓으면 학생들 발걸음을 동기화하기 더 어려워진다.

운동장에서 학생들의 행진시 그 행진의 총 진행 양은 행진의 줄 수, 학생들의 발걸음 속도에 비례하게 되는데, 이 행진 발걸음 속도가 바로 이 북소리의 속도에 비례한다. 또한 운동장 전체 학생의 행진이 북소리에 동기화 되어야 한다. 여기서 북소리의 속도와 동기화 정도를 한계 짓는 것이 바로 북소리의 속도와 음파의 속도이다. 북을 빨리 쳐야 한다.

4차 산업혁명의 성패 결정하는 '음파의 동기화' 

고교 시절의 경험을 소개한 이유는 음파의 동기화가 4차 산업혁명의 성패를 결정짓는 변수기 때문이다.

컴퓨터 내부, 컴퓨터에 필요한 반도체 혹은 컴퓨터간 서로 데이터를 주고 받기 위해선 시간 약속이 필요하다. 데이터의 출발 시간과 도착 시간을 서로 알아야 한다.

그렇다면 컴퓨터 내부, 컴퓨터에 필요한 반도체 혹은 컴퓨터간 시계가 동기화 될 수 있는가 하는 의문이 생긴다. 교련시간의 행진에서 아무리 각자가 열심히 북소리에 맞추어 행진해도 운동장 끝과는 시간차이가 날 수밖에 없다. 

두 가지 회로를 예로 들면 컴퓨터 내부에 GPU와 메모리가 같은 시계로 동기화 될 수 없다. 아무리 빛이 빨리 전파해도 1초에 30만㎞밖에 달리지 못한다. 요즘 최고 성능의 반도체나 컴퓨터는 ps (피코초, 1조 분의 1 초) 단위로 동작한다. 앞으로는 1fs(펨토초, 1000 분의 1 ps) 단위로 동작할 것이다. 1ps 에 빛은 약 300 um(마이크로 미터) 밖에 전파하지 못한다. 반도체 회로 안으로 들어가면 물질의 유전상수로 인해서 1ps 에 빛은 100um 밖에 전파하지 못한다. 시간 지연이 있을 수밖에 없다. 그러니 컴퓨터 내부의 데이터를 주고 받는데, 시계에 맞춰 데이터를 정해진 시간에 주고 받는다. 그런데 시계가 같지 않다.

빛의 속도보다 빠른 '컴퓨터 시계' 필요한 시점

아인슈타인이 상대성 이론을 발견하던 그 시기, 세상은 식민지와 본국간의 시계를 맞추는 일이 중요했다. 19세기 말은 제국주의의 시대였고 본국과 점령지들 사이의 시계를 동기화시키는 것(시간을 지배한다는 것)은 정치적으로도 의미가 있었다. 또한 파리의 열차시간과 쮜리히의 역의 기차 시간을 동기화 할 수 있는 것인가가 의문이었다. 또, 이런 시대적 배경이 있었기에 시계들을 동기화하는 것에 당시 사람들의 관심은 컸다. 그 시기 아인슈타인은 특허국에서 일하면서 수많은 관련되는 특허를 보고 영감을 얻었을 것이다.

4차 산업혁명기에는 인공지능 컴퓨터의 시계를 반도체 내, 컴퓨터 내, 컴퓨터 간의 맞추는 것이 핵심적인 의문점이 되고 있다. 4차 산업혁명을 선도하기 위해서는 컴퓨터 반도체 내의 시계와 동기화가 핵심이 된다.

정보를 전달하고 시계를 동기화하는 최대 속도는 빛의 속도로 한정된다. 4차 산업혁명을 위해선 빛의 속도보다 빠른 속도로 전파하는 컴퓨터 시계가 필요하다.

 

[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수] 

김정호 카이스트 교수

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'생수 2000원' 노점, 3일 영업정지 [서울=뉴스핌] 최문선 기자 = 손님에게 생수를 2000원에 판매해 '바가지' 논란을 빚은 광장시장 노점이 영업 정지 처분을 받았다. 24일 광장시장 노점 상인회에 따르면 해당 노점은 상인회 징계에 따라 지난 22일부터 이날까지 3일간 영업을 중단했다. 서울 종로구 광장시장. [사진 = 뉴스핌DB] 논란은 한국에 거주하는 외국인 유튜버가 올린 영상에서 시작됐다. 영상에는 문제의 노점에서 물을 요청하자 상인이 500㎖ 생수를 건네며 가격을 2000원이라고 안내하는 장면이 담겼다. 해당 노점은 메뉴판에 생수 가격을 2000원으로 표시했지만, 시중가보다 두 배가량 비싸다는 점에서 비판이 이어졌다. 실제로 광장시장 내 다른 노점들은 대부분 생수를 1000원 수준에 판매하는 것으로 알려졌다. 상인회 관계자는 이번 논란과 관련해 "노점 특성상 1.8ℓ 생수를 구매해 컵에 따라 제공하는 경우가 있는데, 외국인들이 이를 먹다 남은 물로 오해하는 일이 있었다"고 설명했다. 이어 "노점들이 개인사업자라 가격을 일괄적으로 정하기는 어렵지만, 이번 일을 계기로 적정 가격에 판매하는 방향으로 개선될 것으로 본다"고 밝혔다. moonddo00@newspim.com 2026-04-24 21:26
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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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