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[김정호의 4차혁명 오딧세이] 전자공학 교과목 현실에 맞게 개편해야

기사입력 : 2017년12월04일 14:17

최종수정 : 2017년12월04일 14:59

대학에서 배우는 전자공학 이론, 현실에 맞지 않아
4차 산업혁명에 부합하도록 교과목 개편해야

현실에 뒤떨어진 전자공학 회로 이론

반도체를 비롯해서 전자 부품을 설계하기 위해서는 회로의 기능과 성능을 먼저 정하고, 그 다음 단계로 회로를 구성하면서 설계를 진행한다. 4차 산업혁명을 이루기 위한 센서, 사물인터넷, 인공지능 서버, 데이터 센터, 클라우드 컴퓨팅 시스템 모두 이런 회로로 만들어 진다. 그래서 회로는 전통적으로 대학 2학년의 전자공학 과정에서 핵심 과목이 된다.

이 회로의 동작을 이해하고, 더 나아가 설계하기 위해서는 각 회로의 동작 원리를 이해하고 파악해야 한다. 그래서 각 회로의 동작 상황을 전원이 사인파 삼각함수(sinwt, coswt)로 가정하고 전류, 전압을 구하는 연습을 한다.

대학 때 중간고사 기말고사 시험 문제도 이러한 방법을 이용해서 연필로 미분방정식을 풀어서 답을 구한다. 그래서 점수도 받고, A, B, C, D 성적도 받고, 학기 말에 학점이 정해진다. 졸업할 때 총 학점도 계산해서 대학원 진학시에 그리고 취업 시에 사용되고 평생 따라 다닌다.

그런데 진짜 문제는 이러한 학교에서 배우고, 연습하고, 시험 봐서 성적을 얻는데 사용한 회로 이론이 현실에 부합하지 않는다는 사실이다.

컴퓨터로 계산한 전류 파형, 출처: KAIST.

요즘 같이 4차 산업혁명 시대에는 회로가 기가헤르쯔(GHz) 시대를 넘어서 테라 헤르쯔(THz) 시대로 접어 들고 있다. 테라헤르쯔는 기가헤르쯔보다 1000배나 빠른 고주파 신호이다. 더 많은 정보를 주고 받고, 계산하고 저장하기 위해서 더 높은 고주파를 쓸 수 밖에 없다. 이제 대학에서 배운대로 설계해서 동작하는 회로는 하나도 없다고 보면 된다. 그러니 과연 얼마나 대학 교과목 수업과 시험이 효과적인가 의문을 들게 된다. 

 

교과서 내용? 현장에서는 맞지 않아

대학에서 배운 회로 이론이 맞지 않는 가장 큰 이유는 저항, 커패시터, 인덕터로 표현되는 회로 모델이 틀리기 때문이다. 모델이 틀리면 수식이 틀리고, 당연히 계산과 예측 결과가 틀린다. 

또 다른 교과서 회로 이론의 한계는 소자의 모델이 회로 동작 조건에 따라 변화한다는 사실이다. 흐르는 전류 또는 전압에 따라 저항 커패시터, 인덕터 모델이 바뀐다. 이러한 모델을 비선형 모델이라고 한다. 더 어려운 것은 온도에 따라서도 모델이 바뀐다. 인공지능 서버나 데이터 센터 메모리가 수많은 작업을 하면 온도가 올라가고, 이 결과 모델이 바뀌고 당연히 낮은 온도의 예측과 틀리게 된다.

마지막 한계는 실제 회로는 몇 개의 간단한 방정식으로 풀 수 없다는 사실이다. 반도체 내에는 수조 개 단위의 회로가 있다. 손으로 몇 개의 수식으로 풀기 불가능하다. 그리고 서로 인접한 소자, 트랜지스터, 연결선이 서로 영향을 미친다. 그래서 서로 방정식이 연결되어 있다. 서로 수 조개의 연결된 방정식과 수조 개의 변수를 다 풀 수 없다. 그래서 컴퓨터로 해석할 수 밖에 없다.

컴퓨터로 계산한 전류 파형, 출처: KAIST


4차 산업혁명에 맞는 교과목으로 개혁해야

얼마전 대학 입학 시험이 치러졌다. 수십만 명의 학생들과 수험생 학부모 들이 마음졸였다. 특히 올해는 지진으로 1 주일 시험 날짜가 연기되었다. 이 시험 결과에 따라 지망하는 학교, 학과가 달라진다. 모두 이 시험 성적으로 대학 신입 생을 뽑는 과정을 받아들인다.

대학수학능력시험 답안지, 출처: 구글.

아쉽고 안타까운 것은 학교 때 시험 성적이 꼭 실제 산업이나 연구현장에서의 작업 수행 능력과는 아무 상관이 없다는 사실이다. 경영학 학점이 높다고 사업을 잘 할까? 경제학 수업 학점이 높다고 주식투자를 잘 할까? 마찬가지로 수학 문제를 잘 푼다고 창의적일까?학점이 높다고, 성적이 높다고 빌 게이츠나 스티브 잡스가 될까?

전혀 아니다. 학교 시험은 어차피 맞지도 않는, 세상에 없는 단순한 문제를 풀고 평가한다. 학점이나 성적이 높으면 오히려 자기 고집에 갇혀 협동 능력, 창의 능력, 소통 능력이 더 떨어질 위험성이 있다. 

4차 산업혁명 시대에는 더 이상 인간과의 경쟁과 순위는 의미가 없다. 시험도 인공지능이 인간 보다 더 잘 볼 날이 멀지 않았다. 이제 인간끼리 협동하고 인공지능과 경쟁해야 한다. 오히려 인공지능과 협동해야 하는 시기가 왔다. 오히려 학교 성적이 좋으면 이러한 협동 능력이 떨어지고, 본인 지식의 한계를 몰라 도태될 수도 있다. 학교 성적이 좋아서 할 수 있는 일은 인공지능이 대체하기 딱 좋은 분야이다. 그래서 꼭 학 입학 시험 시기는 날씨가 추워지는 지 모르겠다.

[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수]

김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수.
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이재명 '위증교사' 1심 김동현 판사 누구 [서울=뉴스핌] 배정원 기자 = 이재명 더불어민주당 대표의 위증교사 혐의 1심 선고를 맡은 서울중앙지법 형사합의33부 재판장에 대한 관심이 집중되고 있다. 서울중앙지법 형사합의33부(김동현 부장판사)는 25일 오후 2시 위증교사 혐의로 기소된 이 대표의 1심 선고공판을 진행한다.  전라남도 장성 출신의 김동현 부장판사는 고려대학교 법학과를 졸업하고 2001년 사법연수원을 30기로 수료했다. 김 부장판사는 2004년 광주지법 판사를 시작으로 인천지법, 서울동부지법, 서울고법 등을 거쳐 지난해부터 선거·부패 사건을 전담하는 서울중앙지법 형사합의33부 부장판사로 재직하고 있다. [서울=뉴스핌] 이형석 기자 = 이재명 더불어민주당 대표가 25일 오전 서울 여의도 국회에서 열린 최고위원회의에 자리하고 있다. 2024.11.25 leehs@newspim.com 김 부장판사는 이 대표의 위증교사 사건 외에도 '대장동·위례신도시·성남FC·백현동 의혹' 사건을 함께 심리하고 있는데, 해당 사건은 기록의 양이 방대하고 쟁점이 복잡해 1심 선고를 하기까지 몇 년이 더 걸릴 수 있다는 전망이 나온다. 당초 이 대표 측은 두 사건을 분리해서 진행할 경우 방어권 보장에 어려움을 겪게 된다며 병합 심리를 요구했으나, 김 부장판사는 두 사건을 병합하지 않고 별도로 진행하기로 결정했다. 또 김 부장판사는 이른바 '가짜 수산업자'에게 금품을 받은 혐의로 기소된 박영수 전 특별검사(특검)의 1심 사건을 맡으며 징역 4개월에 집행유예 1년을 선고하기도 했다. 당시 김 부장판사는 "이 사건 범행으로 공직자의 공정한 직무수행과 공공기관에 대한 국민의 신뢰가 크게 훼손됐다"며 "특히 박영수 피고인은 국정농단 규명을 위해 임명된 특별검사로 어느 공직자보다 공정성과 청렴성에서 모범을 보여야함에도 금품을 수수했다"고 질책했다. 박 전 특검 등에게 금품을 제공한 혐의로 기소된 가짜 수산업자 김모 씨에 대해서는 "다수의 공직자에게 긴 시간 금품을 제공한 점, 이종범죄로 처벌받은 전력이 있는 점 등을 고려했다"며 징역 6개월의 실형을 선고했다. 또 김 부장판사는 이명박 정부 시절 이른바 '스파르타팀'을 꾸려 정부에 우호적인 방향으로 온라인 여론을 조작한 혐의 등으로 기소된 전직 청와대 비서관들에게도 징역형 집행유예를 선고한 바 있다.  이런 가운데, 위증교사 혐의는 이 대표의 형사 사건 중 가장 불리한 판결이 나올 가능성이 높은 사건으로 꼽히고 있다. 검찰에 따르면 최근 6년간 유죄가 확정된 위증교사 사범 195명 중 실형(69명)이나 징역형 집행유예(114명)가 선고된 사례는 94.8%에 이르며 벌금형(12명) 선고 비율은 6.2%에 그쳤다. 이 대표가 만약 위증교사 혐의로 대법원에서 금고 이상의 형(집행유예 포함)을 확정받으면 공직선거법 제19조에 따라 피선거권이 박탈돼 형이 실효될 때까지 선거에 출마할 수 없게 된다.  jeongwon1026@newspim.com 2024-11-25 11:19
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