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[김정호의 4차혁명 오딧세이] 인공지능 필수지식 '이산수학' 아시나요

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1, 2차 산업혁명에 기여한 '미적분학'

전자공학에서 대학 2, 3 학년때 배우는 가장 기초적인 과목이 전자기학, 전기회로, 전자공학이다. 그리고 반도체 물성이론도 같이 배운다. 이 과목들에서 반도체로 이루어진 프로세서, 센서, 메모리, 무선통신 반도체 회로를 설계하고 제작하는데 필요한 기본 이론을 얻는다. 그래서 2, 3 학년 과목들이 제일 중요하다.

        김정호 교수

이러한 과목에 사용되는 가장 중요한 수학적 방법론이 미적분학이다. 단순히 미분, 적분 문제 해법을 넘어서 미분으로 이루어진 미분방정식, 적분으로 이루어진 적분 방정식을 푸는 연습을 하게 된다. 특히 전자기학에서는 경계 조건과 구조의 대칭을 이용한 벡터의 미분방정식을 많이 풀게 된다.

이러한 이론은 5G 무선통신용 전송선, 안테나 설계에 활용된다. 전기 및 전자 회로 문제에서는 시간의 변화에 대한 미분 방정식을 많이 푼다. 전자 소자의 특성이 전압 또는 전류의 미분으로 표현되기 때문이다. 회로 미분 방정식은 초기 시작점의 전류 전압 조건을 이용해서 미분 방정식 문제를 푸는데, 경우에 따라 주파수 영역으로 이동해서 대수적으로 문제를 풀기도 한다.

이처럼 기존의 공학에 필요한 수학은 미적분이 많이 활용되었다. 미적분학이 자연과 공학 문제에 대한 모델 수립, 수학적 해법을 제공하면서 동시에 공학 문제에 대한 통찰력과 이해력을 키워준다. 하지만 요즘 실제 공학 문제가 이렇게 단순한 선형 미분방정식으로 표현되는 경우는 이제 거의 없다.

예를 들어 반도체 내부만 하더라도 수억 또는 수조 개의 트랜지스터가 있게 되는데, 인간이 미분 방정식으로 동시에 모두 풀기 불가능하다. 그래서 대부분 요즈음은 컴퓨터로 미분방정식을 풀고 있다. 그래서 MATLAB으로 알려진 수학 전용 소프트웨어를 잘 사용해야 한다. 이제는 미적분의 개념만 잘 알면 된다.

전자파 해석, 안테나 설계에 사용되는 Maxwell Equation들. 미적분 방정식으로 표현되어 있다. [출처: Researchgate]


인공지능 알고리즘에 꼭 필요한 '이산수학'

요즈음 4차 산업혁명에 필요한 빅데이터는 모두 ‘0’ 과 ‘1’ 의 2진수로 표현되는 디지털 신호로 표시된다. 특히 인공지능을 위한 알고리즘 계산도 컴퓨터 내에서 디지털 신호 계산으로 이루어 진다. 신경세포(Perceptron)에서의 덧셈, 곱셈 작업도 모두 디지털 계산으로 구현된다. 데이터도, 계산도, 저장도 모두 디지털 반도체에서 이루어지고 있다. 이처럼 데이터가 디지털인 이유는 반도체 메모리 저장 장치 자체가 디지털 소자이기 때문이다. 또한 데이터 전송을 위한 광통신 네트워크, 무선 통신도 모두 디지털 신호 전송으로 수행된다. 따라서 4차 산업혁명의 토대는 ‘0’과 ‘1’로 표현되는 2진수 수학에 있다고 본다. 그 수학을 ‘이산수학(Discrete Mathematics)’라고 부른다.

기존의 미적분학은 연속되는 함수의 기울기를 구하거나 면적을 구한다. 그런데 디지털 신호는 ‘0’ 과 ‘1’은 급격하게 불연속적으로 신호가 변화한다. 그 변화 시점에서 함수 값이 불연속적이다. 그러니 그 불연속 시점에서 함수를 미분하면 무한대가 된다. 따라서 디지털 신호 처리와 인공지능 알고리즘의 구현과 해석은 기존의 미적분으로 해결할 수가 없다. 그래서 디지털 신호의 해석에 가장 필요한 수학이 ‘이산수학(Discrete Mathematics)’가 되고 있다. 이산수학은 ‘2 진수 수학’ 혹은 ‘디지털 수학’이라고 부를 수도 있다.

이산수학에서는 디지털 세계의 기본적인 개념, 원리, 법칙을 활용하여 실생활에서 일어나는 디지털 상황의 문제를 수학적으로 정의 할 수 있는 능력을 배양한다. 그리고 이를 바탕으로 논리적으로 사고하고 합리적으로 문제를 해결하는 능력과 태도를 기를 수 있다. 특히 디지털 이산적 개념을 적용하는 디지털 컴퓨터 사용이 지속적으로 증가함에 따라 요구되는 컴퓨터공학, 정보통신, 소프트웨어 등의 정보기술(IT) 분야에서 이산수학을 바탕으로 시스템을 설계하거나 컴퓨터를 이용해 문제를 해결하는 방법을 학습 할 수 있다.

추가적으로 이산수학과 관련된 지식은 인공지능 알고리즘과 학습 방법을 개발하고, 인공지능 머신러닝의 구조를 설계하는데 학문적 기반이 된다. 예를 들어 디지털 행렬 계산과 논리회로도 이산수학에 포함된다. 결국 이산수학은 인공지능의 수학적 토대가 된다.

이산 수학을 이용한 논리 계산을 위한 기본 수식들, [출처: KAIST]
연속 함수 수학과 이산 수학의 비교, [출처: 네이버 블로그]

 

수학도 바뀐다 

여기에 더해 이산수학이 컴퓨터 소프트웨어 제작에 필요한 논리적 사고력을 함양하는 데 큰 도움이 된다. 컴퓨터 프소프트웨어의 가장 기본적인 구조인 제어문, 반복문, 서브루틴의 개념에는 순차적인 논리 사고가 필요하며, 이산수학으로 단련되어 논리적 사고를 할 수 있는 프로그래머가 더 높은 생산성과 훌륭한 성과물을 보인다. 마지막으로 컴퓨터 프로그램 제작을 위한 추상화와 알고리즘에 이산수학의 이론들이 실제로 사용된다.

이산수학은 디지털 정보이론, 그래프이론, 알고리즘과 같은 이산적인 분야를 다룬다. 이처럼 이산 수학은 컴퓨터 과학의 기초이론으로서 가장 중요한 위치를 차지하고 있다. 더 나아가 이산수학의 개념은 4차 산업혁명의 빅데이터, 인공지능에 필요한 수학적 근간이 된다고 말할 수 있다.

특히 인공지능 연구에 필요한 기초 수학이 디지털 미적분, 행렬, 확률과 통계이다. 더 나아가 전문가가 되기 위해서는 디지털 게임이론, 정보이론 등도 필요하다. 여기에 꼭 기초가 되는 수학이 이산수학이다. 그래서 앞으로 이산수학이 전공을 불문하고 대학 1,2 학년 때 꼭 필수적으로 수강해야 하는 과목으로 생각한다. 1,2,3 차 산업에 필요한 수학이 있었고, 이제 4차 산업혁명에 더욱 중요한 수학이 새로이 등장하고 있다. 이산수학이 그 중의 기초이다.

이산수학에 기초한 디지털 세계에서의 문제 추상화, 모델링, 계산 과정, [출처=KAIST]

 

joungho@kaist.ac.kr 

  

[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수]  

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KT 과징금 539억, SKT의 40% [서울=뉴스핌] 정승원 기자 = KT가 소형 기지국(펨토셀) 해킹 사고와 관련해 개인정보보호위원회로부터 539억원의 과징금을 부과받았다. 앞서 유심 정보 유출 사고로 1347억원의 과징금을 받은 SK텔레콤의 40% 수준이다. 개인정보보호위원회는 유출 규모와 정보의 민감성, 피해 대응 수준 등이 SK텔레콤과 달랐다고 설명했다.   [서울=뉴스핌] 이길동 기자 = 송경희 개인정보보호위원장이 29일 오후 서울 종로구 정부서울청사에서 열린 개인정보보호위원회 전체회의를 주재하며 모두발언을 하고 있다. 2026.07.29 gdlee@newspim.com 개보위는 29일 KT가 불법 펨토셀을 통해 고객 개인정보를 유출하게 한 책임에 대해 과징금 539억7900만원을 부과하기로 의결했다고 30일 밝혔다. 개인정보보호 위반 행위에 대해 과징금음 매출액의 최대 3%까지 부과할 수 있다. 이에 KT의 최근 3년간 연평균 무선서비스 매출인 6조6689억원을 기준으로 최대 1900억원에서 2000억원 수준이 부과될 수 있을 것으로 추정됐다. 앞서 SK텔레콤이 네트워크와 시스템의 보안 관리를 소홀히 해 2324만여 명의 유심 정보 등이 유출한 건에 대해서 개보위가 과징금 1347억9100만 원과 과태료 960만원을 부과한 바 있기 때문이다. 하지만 개보위는 KT에 부과한 과징금의 기준을 5G와 LTE의 서비스 매출로 판단했다. 이번 해킹 피해 대상이었던 소형 기지국 펨토셀이 LTE 통신에서 사용되는 장비이며 5G 통신 설비가 확정되지 않은 곳에서는 LTE망을 이용하기 때문에 5G와 LTE 서비스 매출을 산정 기준으로 정했다는 설명이다. 양청삼 개보위 사무처장은 "KT의 경우 앞선 사례(SK텔레콤)와 비교해 확인된 유출 규모가 상대적으로 적었고 유출된 정보도 임시값, 기기의 단말기 정보를 포함한 3종으로 달랐다. 피해 관련해 보상이라든지 시정조치 등이 신속하게 협조됐다는 점이 감안됐다"고 설명했다. 양 사무처장은 "앞선 유출 사고는 2300만명의 유심 정보가 유출됐던 건인데 비해 KT는 확정된 유출 규모가 1만6647명이라는 점이 고려됐다"라고 전했다. 악성 코드 감염 사고 건에 관련해서는 KT가 개인정보 유출 분석을 소홀히 하고 정부에 미신고했으며 사고 서버의 로그 일부를 삭제하고 조사 과정에서 거짓 자료제출 및 번복으로 위원회 조사를 방해했다고 판단해 고발하기로 했다. 이번 과징금 부과 및 과태료 등 개보위 처분에 대해 KT는 "개보위의 처분 결과를 무겁게 받아들이며 지난 사고로 고객과 국민 여러분께 큰 심려와 불안을 끼쳐드린 점에 대해 다시 한 번 고개 숙여 깊이 사과드린다"라고 밝혔다. KT 관계자는 "개인정보보호 보호 체계 전반을 원점에서 재정비하고 있으며 보안 투자를 확대하고 전사적 개인정보보호 역량을 강화하는 등 사태 재발 방지와 고객 신뢰 회복에 모든 역량을 다하겠다"라고 덧붙였다.  origin@newspim.com 2026-07-30 13:40
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李대통령 지지율 53% [NBS] [서울=뉴스핌] 김미경 기자 = 이재명 대통령의 국정운영 평가가 2주 연속 하락해 53%를 기록했다는 여론조사 결과가 30일 공개됐다.  엠브레인퍼블릭·케이스탯리서치·코리아리서치·한국리서치가 27~29일 동안 만 18세 이상 남녀 1000명을 대상으로 조사한 전국지표조사(NBS) 7월 5주차 결과를 살펴보면 이 대통령의 국정운영 평가는 긍정평가가 53%로 직전 조사인 7월 3주차보다 2%포인트(p) 하락했다. 이 대통령의 지지율 하락세는 2주 연속 이어지고 있다. 반면 부정평가는 37%로 직전 조사보다 3%p 올랐다.  이재명 대통령 국정운영 평가 7월 5주차 [그래프=NBS]   정당지지도는 더불어민주당 40%, 국민의힘 21%, 조국혁신당 2%, 개혁신당 2%, 진보당 1% 순으로 나타났으며, 태도유보는 33%였다.  민주당 차기 당대표 적합도 조사에서는 정청래 후보가 21%, 김민석 후보가 19%, 송영길 후보가 6%였고, 태도유보가 54%로 절반을 넘었다. 그러나 민주당 지지층에서는 김 후보가 34%, 정 후보가 29%, 송 후보가 9%로 다른 양상을 보였다.  정부의 부동산 정책에 대한 평가에서는 잘못하고 있다는 의견이 56%로 과반이고, 잘하고 있다는 의견은 33%였다.  부동산 가격 전망으로는 상승할 것이라는 의견이 31%, 보합이 52%, 하락이 10%였다. 주택담보대출 규제를 강화해야 한다는 의견은 15%, 유지해야 한다는 의견은 21%, 완화해야 한다는 의견은 55%로 확인됐다.  전세대출 규제 역시 강화해야 한다는 의견은 11%에 그친 반면, 유지해야 한다는 의견이 24%, 완화해야 한다는 의견이 55%를 보였다.  이재명 정부 부동산 정책 평가 [그래프=NBS] 여론조사는 휴대전화 가상번호(100%)를 이용한 전화면접조사로 시행됐으며, 표본오차는 95% 신뢰수준에서 ±3.1%p다. 자세한 사항은 중앙선거여론조사심의위원회 홈페이지를 참조하면 된다.  the13ook@newspim.com 2026-07-30 13:31
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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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