[김정호의 4차혁명 오딧세이] 성큼 다가온 '우주 빅데이터 전쟁' 시대... 승자는?

기사입력 : 2018년12월17일 07:55

최종수정 : 2018년12월17일 07:55

'하늘 위 무선통신 개척자' 마르코니

19세기는 전기공학의 이론과 실험이 태동하고 꽃을 피우기 시작한 시기였다. 그 결과 인류가 편리하게 전기를 발생하고, 전송하고, 공급하고 사용하는 것이 가능해졌다. 이와 함께 전자파 이론도 수립되고 그 응용 기술도 개발되기 시작했다. 이러한 발전에 힘입어 유선과 무선 통신이 시작됐다.

김정호 카이스트 교수

이중에서도 전선이 없이도 무선 통신이 가능하게 한 대표적인 인물이 물리학자이면서 전기공학자인 굴리엘모 마르코니(Il Marchese Guglielmo Giovanni Maria Marconi. 1874~1937)이다. 1874년 이탈리아 볼로냐에서 태어났고, 1895년 헤르츠의 전자기파 이론에 기초하여 현대 장거리 무선통신의 기초를 이루었으며, 이와 같은 무선통신에 관한 업적으로 1905년 노벨물리학상을 수상했다. 그는 구리 전선을 이용해서 구현하던 유선 통신 시대를 무선 통신 시대로 전환하는 큰 역할을 했다.

마르코니가 실현한 무선통신은 매우 초기 방식으로, 스파크 전류 팔스를 일으키고, 안테나를 설치해서 공중으로 전파한다. 전류를 짧게 보내고, 길게 보내고 하면, 그 결과물이 안테나에서 전파로 송신된다. 모스 부호(Morse code)는 형태로 장거리 무선 통신을 가능하게 하였다.

그 결과 영국 해군 대연습에서 약 120㎞ 사이의 무선 통신에 성공하고, 1899년에는 그의 무선 통신기를 이용해 영국에서 등대선 조난 구제에 처음으로 성공하였다. 마침내 1901년에는 영국 컨월주의 폴듀와 캐나다 뉴펀들랜드의 인트존스까지 대서양을 사이에 두고 3570㎞의 무선 통신에 성공하여 이때부터 무선 통신은 함선을 비롯한 각종 통신에 실용화되었다.

전류를 이용해서 전자파를 발생시키고, 안테나를 설치해서 공간 방사 효율을 높이는 기본적인 구조는 지금의 무선통신과 그 원리와 구조에서 차이가 없다. 4차 산업혁명의 무선 빅데이터 네트워크는 이렇게 시작됐다.

이탈리아 물리학자이자 전기공학자인 마르코니가 무선통신 실험을 하고 있다. [출처: 나무위키]

무선통신, 이제 우주로 뻗어간다

약 3주전 필자는 스페이스 X 에 실려 우주로 올라가는 KAIST 소형 과학 위성 1호 발사를 참관하기 위해 미국 캘리포니아 바덴버그 공군기지를 방문했다. 이번에 사용한 스페이스 X 프로그램은 인공위성 발사의 비용을 최대한 줄이기 위해서 1단 로켓을 재활용하는 우주 개척 프로그램이다. 로켓 발사 후에 바다에 떨어진 1단 발사체를 회수해서 재사용하여 비용을 줄이자는 개념이다.

성공적으로 발사되고 정상궤도에 진입한 KAIST 세대 소형 인공위성 1호는 내년 2월부터 2년 동안 우주과학 연구에 활용될 영상자료를 얻고, 이를 국내 관련 기관에 제공하게 된다. 이처럼 차세대 소형 인공위성 1호를 싣고 발사된 미국 민간 우주탐사 기업 스페이스X '팰컨9 로켓'은 우주탐사 사상 최초로 세 번째 재활용 기록을 세웠다. 이후 100번까지 재사용하겠다는 앨런 머스크의 혁신적인 발상이다.

이러한 저비용, 소형 인공위성의 발사 시도는 하늘과 우주에서 벌어지는 ‘무선 빅데이터 네트워크’ 구축과 관계가 크다. 저비용 다수의 군집 소형 인공위성을 이용해서 수백 개의 인공위성 데이터 네트워크를 하늘에 설치할 수 있다. 그러면 마르코니가 시작한 무선통신이 지구 위 하늘의 빅데이터 네트워크로 완성될 것이다.

그러면 KT 아현 전화국 경우처럼, 지구 땅 위의 네트워크가 전쟁이나 천재지변으로 망가지는 비상 사태가 발생해도, 지구 위에서 인공위성을 이용한 빅데이터 네트워크를 그대로 유지할 수 있다. 인공위성 망은 하늘 위의 백업 빅데이터 네트워크가 된다.

2018년 12월 3일 새벽 KAIST 차세대 소형 인공위성 1호가 미국 반덴버그 공군기지에서 스페이스 X 에 실려 발사되고 있다. [출처: 전자신문]

스페이스 X에 실린 KAIST 차세대 소형 인공위성 1호 발사를 지원하기 위해 미국 캘리포니아 바덴버그 공군기지를 방문한 필자. [출처: KAIST]

'지구촌 빅데이터 네트워크 전쟁' 대비해야

마르쿠니 시대에는 전류의 끊김과 길이로 모스 부호를 만들고 무선 전송하였다. 지금은 ‘1’과 ‘0’으로 이루어진 디지털 데이터 형태로 하늘에 보낸다. 그 디지털 신호는 문서, 텍스트, 사진뿐만 아니라 음성과 동영상 시대로 넘어 갔을 뿐이다. 이처럼 4차 산업혁명 시대의 가장 중요한 인프라인 빅데이터 센터와 빅데이터 네트워크 확보 전쟁은 하늘에서도 계속되고 있다. 앨런 머스크도 알고 있는 듯 하다.

19세기 마르쿠니 시대에 영국은 대륙간 통신, 선박간 통신, 해양간 통신으로 연락하면서 5대양 6대주를 누볐다. 일본이 태평양 전쟁을 시작할 때, 진주만을 공격 시에도 일본 본토와 항공모함과 무선 통신으로 지령을 교환하였고, 미국은 그 전파를 감지해서 암호를 풀려고 했다. 식민지, 시장, 자원의 확보에 무선통신이 사용되었다. 그 시기 19세기 말 조선이 망해가고 외세의 침입이 본격화되는 시기이다.

KAIST 는 가격을 줄일 수 있는 초소형 인공위성을 군집형태로 수백 개, 수천 개 하늘에 날려서 네트워크를 이후는 꿈을 꾸고 있다. 그러나 아직 한국에는 스페이스 X 와 같은 로켓이 없다. 언제인가 우리 자체 로켓을 확보하면 우리의 초소형 군집 위성 빅데이터 네트워크의 확보할 수 있다는 꿈을 꾼다.

KAIST 초소형 군집위성 핵심기술 연구센터 기술 구성 개념도. [출처: KAIST]

joungho@kaist.ac.kr

[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수]

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광복군, 일본군 무장해제 "항복사실 모르느냐? 변상문의 '화랑담배'는 6·25전쟁 이야기이다. 6·25전쟁 때 희생된 모든 분에게 감사드리고, 그 위대한 희생을 기리기 위해 제목을 '화랑담배'로 정했다. 우리는 그들에게 전의(戰意)가 없는 것을 보이기 위해 기관단총을 모두 어깨에 걸쳤다. 그러고도 만일을 위해서 각각 산개하면서 뛰어내리기 시작했다. 드디어 내 차례가 왔다. 몸을 날렸다. 아. 그때 그 바람 냄새, 그 공기의 열기, 아른대는 포플러의 아지랑이, 그리고는 아무것도 순간적이었지만 보이지 아니했다. 그러나 어쩐 일인가? 우리 주변엔 돌격 태세에 착검한 일본군이 포위하고 있었다. 워커 구두 밑의 여의도 모래가 발을 구르게 했다. 코끼리 콧대 같은 고무관을 제독총에 연결한 험상궂은 방독면을 뒤집어쓴 일본군이 차차 비행기를 중심으로 원거리 포위망을 좁혀오고 있었다. 너무나도 위험한 상황이었다. 이것이 그리던 조국 땅을 밟고 처음 맞은 분위기였다. 동지들은 눈빛을 무섭게 빛내면서 사주경계를 했다. 그러나 아직 기관단총을 거머쥐지는 아니했다. 여의도의 공기가 움직이지 않는 고체처럼 조여들어 왔다. 뿐만 아니었다. 타고 온 C46형 수송기로부터 한 50여m 떨어진 곳의 격납고 앞에는 실히 1개 중대나 되는 군인들이 일본도를 뽑아 든 한 장교에게 인솔되어 정렬해 있었다. 그 앞에는 고급장교인 듯한 자들이 한 줄 또 섰고, 장군 몇 명도 있는 듯했다. 그러나 무엇보다도 8월 18일 한낮의 그 뜨거운 여의도 열기가 우리를 더욱 긴장시켰다. 격납고 뒤에까지 무장한 군인이 대기하고 있었다. 중형전차의 기관포도 이쪽을 향하고 있었다. 환호하는 광복군. [사진= 국사편찬위원회] 비행장 아스팔트 위엔 한여름의 복사열이 그 위기의 긴장처럼 이글대고 있었다. 어느새 우리는 땀에 젖어 있었다. 기막힌 침묵이 십여 분이나 지났다. 그러나 그들은 어떤 행동도 취해 오지 않았다. 마침내 우리가 발걸음을 옮겼다. 우리는 일본군 고급 장교들이 늘어선 쪽으로 한걸음 씩 움직였다. 각자 산개, 조심하라! 누군가가 이렇게 나직하게 말했다. 서해 연안으로 비행기가 고도를 낮출 때 누군가가 유서를 쓰던 일이 이 순간 내 머릿속에서 상기되었다. 일본군 병사들은 우리가 다가서자 의외로 포위망을 풀 듯이 비켜섰다. 우리는 아직 기관단총을 어깨에 멘 그대로였다. 일본군이 길을 열어주자, 그들도 일본군 육군 중장을 선두로 한 장교단이 우리 쪽으로 오기 시작했다. 그가 바로 조선주차군사령관 죠오쯔끼(上月良夫)였다. 쬬오쯔기는 그의 참모장 이하라 소장과 나남 사단장과 참모들을 뒤로 거느렸다. 우리도 좌우로 벌려 섰다. 쬬오쯔기가 「나니시니 이라시따노?(무슨 일로 왔소?)」말문을 열었다. 퍽 야무지게 보였다. 우리는 말 대신 영등포 상공에서 뿌리다 남긴 선전 전단을 내밀어 주었다. 우리의 임무가 일본어와 우리말로 적힌 전단이었다. 거긴 또 우리가 이렇게 들어오게 된 사연도 적혀있었다. 우리는 한 장씩 그 전단을 다른 일본군 장교들에게 나누어 주었다. 쬬오쯔끼는 이를 받아 읽고, "일본은 정전만 한 상태이니 일단 돌아갔다가 휴전 조약이 체결된 다음에 재입국하라"라고 말했다. 그러면서 은근히 위협했다. 자기네 병사들이 꽤 흥분되어 있으니, 만약 돌아가지 않으면 그 신변 보호에 안전책임을 지기가 어렵다는 분위기라고 했다. 이에 이범석 장군이 "네 놈들의 천황이 이미 연합국에 무조건 항복한 사실을 모르느냐? 이제부터는 동경의 지시가 필요 없다는 것을 알아야 한다"라고 맞섰다. 그러나 쉽사리 양보하지 않았다. 옥신각신 말이 몇 번 건너 왔다 갔다. 갑자기 쬬오쯔끼는 한 일본군 대령에게 일을 처리하라고 지시했다. 그러면서 그는 동경서 손님이 오기로 되어 있어 마중을 나와 있던 참이란 말을 하고는 물러가 버렸다" 이범석 장군은 일본군 측에 "조선 총독을 만나 담판 짓겠다'라고 요구했으나 거절당했다. 일본군 무장해제 임무를 띠고 국내로 들어 온 '광복군 국내정진군'은 아무런 소득도 올리지 못한 채 다음 날 8월 19일 14:30분 여의도 기지를 이륙하여 중국으로 돌아갔다. 광복군은 미군정이 시작되고 나서 한참이나 지난 다음에 개인 자격으로 귀국할 수밖에 없었다. 조짐이 좋지 않았다. / 변상문 국방국악문화진흥회 이사장 2025-09-29 08:00

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중국 전기차 주행거리 두배 증가 배터리 개발 [베이징=뉴스핌] 조용성 특파원 = 중국이 에너지 밀도를 두 배 증가시킬 수 있는 전고체 배터리를 개발해 낸 것으로 나타났다. 중국 칭화(淸華)대학 화학공학과의 연구팀은 '음이온이 풍부한 용매화 구조 설계'를 개발해 냈으며, 이를 기반으로 불소 함유 폴리에테르 전해질을 성공적으로 만들어냈다고 중국 관찰자망이 30일 전했다. 해당 연구 성과는 논문 형식으로 국제 학술지인 네이처에 등재되었다. 연구진이 만들어낸 폴리에테르 전해질은 고체이며, 연구팀은 해당 전해질을 사용하여 전고체 배터리를 제작했다. 제작된 전고체 배터리는 604Wh/kg의 에너지 밀도를 기록했다. 이는 현재 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도가 150~320Wh/kg인 점을 감안하면 에너지 밀도가 두 배 이상 높아진 것이다. 동일한 무게의 배터리이지만 해당 전해질을 사용한 전고체 배터리는 두 배 이상의 전력을 충전할 수 있는 셈이다. 이론적으로 전기차의 1회 충전 주행 거리가 두 배 증가할 수 있게 된다. 현재 500km가량을 주행할 수 있는 전기차가 1000km를 주행할 수 있게 된다. 해당 전고체 배터리는 안전성 테스트도 통과하였다. 못을 박아도 화재와 폭발이 일어나지 않았다. 또한 120도의 높은 온도의 박스 안에 6시간 동안 방치되었지만, 연소나 폭발이 일어나지 않았다. 또한 500회 이상 충방전을 거치면서도 에너지 저장 용량은 안정적으로 유지되었다. 연구진이 만들어낸 전고체 배터리가 상용화된다면 많은 분야에서 활용이 가능해진다. 전기차의 주행 거리는 두 배 증가하며, 드론의 비행 거리도 두 배 증가하게 된다. ESS(에너지저장장치) 역시 부피당 저장 용량을 크게 끌어올리게 되며 ESS 소형화가 가능해진다. 칭화대 연구진이 개발한 전고체 전해질의 도식도 [사진=네이처 캡처] ys1744@newspim.com 2025-09-30 10:35