전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
마켓

속보

더보기

[김정호의 4차혁명 오딧세이] 삼각함수에서 발견한 삶의 진실

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

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

※ 번역할 언어 선택

삼각함수는 전자공학, 4차 산업혁명의 기본 개념
오르막길 있으면 내리막길도 있다는 사실 알려줘

필자는 삼각함수와 오랜 인연을 맺어왔다. 중학교 2학년 때 피타고라스 정리를 공부했다. 주로 학기 시작 전 미리 수학 교과서를 받으면 방학 때 새 책 냄새를 맡으면서 혼자서 공부했다. 이론을 공부하고, 정리를 증명해 보고, 연습 문제도 풀어보면 재미가 쏠쏠했다.

정리를 증명하는 쾌감은 수학의 꽃이다. 그러고 나서 학기가 시작되면 수학 시간이 상당히 재미있다. 피타고라스 정리도 중학교 2학년 여름 방학 때 혼자서 공부하고 증명하면서 재미에 푹 빠졌다. 삼각형의 각종 원리를 이용해 증명하는데, 그 중 하나가 밑변이 같고 높이가 같으면 모양에 관계 없이 삼각형 면적이 같다는 원리이다.

이후 중고등 학교 때의 삼각함수 공부는 sin(x), cos(x), tan(x) 함수로 불리는 함수를 정의하고 그 성질을 이용해 간단한 물리 문제를 푸는 연습이었다. 예를 들어 x가 60도의 경우 각 함수의 값을 구했다. x는 각도로 표시되기도 하고, 라디안(radian)이라고 하는 3.141592654 의 곱으로 표시하기도 한다. 이 때 피타고라스 원리를 사용하기도 한다.

이런 삼각함수 값들을 이용해서 기울기 경사면에 물체가 놓여 있을 때 바닥으로 받는 힘과 경사면으로 받는 힘을 계산하는 문제를 푸는데 사용하기도 했다. 고등학교 때는 삼각함수의 미적분을 수식으로 풀기도 했다. 그리고 sin(x) 의 미분은 cos(x) 가 되고 cox(x) 미분은 –sin(x) 가 된다는 것도 이용했다. 특히 삼각함수끼리의 곱은 복잡한 수식으로 표현되어, 매우 복잡한데, 단순히 수식을 외워서 응용했다.

삼각함수, 그 오묘한 매력

대학에 가서 복소수를 이용하면 삼각함수의 수식이 아주 단순해진다는 것을 알게 됐다. 이때까지 삼각함수의 본질을 잘 알지 못했고 왜 배우는지도 몰랐다. 이를 알려주는 선생님도 없었다. 대학에서도 문제 풀이는 했지만, 강의에서 전체적으로 의미를 설명하진 않았다. 문제만 풀었다. 삼각함수가 복잡한 함수일뿐 얼마나 아름다운 함수인지 알 수 없었다.

그런데 필자는 대학에서부터 지금까지 본격적으로 30년 이상을 삼각함수와 살고 있다. 내 운명이 이렇게 삼각함수와 얽혀서 살 줄은 정말 몰랐다. 특히 전자공학을 하고 전자파 분야가 본인의 핵심 연구 분야가 되면서 더 그렇게 되었는지도 모르겠다. 그런데 마침내 그 이유를 깨우치게 됐다.

진실은 이렇다. 대부분의 자연 현상은 일정한 주기를 갖고 반복되는 주기성을 갖고 있는데, 이러한 주기성을 갖고 있는 자연현상을 가장 잘 표현하는 함수가 바로 sin(x), cos(x) 로 표현되는 삼각함수이다.

가장 가까이 보면 우리 심장이 주기성을 갖고 있다. 시간 간격을 갖고 심장이 띈다. 심장이 멎으면 죽는다. 우리가 살아 있슴의 증명은 우리 몸이 주기성을 유지하고 있다는 것이다. 또한 지구가 돌고 해가 뜨고 지고, 달이 뜨고 지고 등 우주와 은하수가 주기를 갖고 있다. 뿐만 아니라 정보 전달의 핵심인 빛과 전자가 파동성을 갖는 순간, 바로 주기를 갖는다. 빛과 전자는 파동성과 입자성을 같이 갖고 있는 이중적 성격의 소유자이다. 결과적으로 원자내의 전자 활동, 반도체 내의 격자 구조, 그곳에서 움직이는 전자의 활동 등이 모두 주기성을 갖는다.

전자공학에서는 삼각함수 없으면 할 수 있는 일이 거의 없다. 전자공학을 달리 말하면 신호를 발생하고, 처리하고, 저장하고, 전송할 뿐 아니라 그에 필요한 전력을 공급하다. 무선 통신에 필요한 전자파도 주기성을 갖는 파동이다. 이 무선 통신 회로의 동작에 sin(x), cos(x) 로 표현되는 삼각함수를 사용한다. 이 삼각함수가 바로 주기성을 갖고 있다. 일정한 시간 후에 같은 현상이 반복되는 것이다. 이렇게 삼각함수를 사용하면 최적의 조건 속에서 최고의 효율로 신호를 사용하거나 전력을 공급할 수 있다. 회로와 안테나의 크기도 줄일 수 있다.

특히 주기를 갖는다는 것은 역수로 주파수를 정의할 수 있게 된다. 주파수가 전자공학의 핵심 변수이고 이 주파수에 따라 회로 설계, 부품 설계, 시스템 설계가 완전히 달라진다. 주기와 주파수가 우리 심장의 박동 수처럼 핵심 설계 변수가 된다. 의사가 환자의 상태를 볼 때 청진기를 이용해 심장의 맥박을 읽듯이 전자공학자도 오실로스코프나 스팩트럼 분석기, 네트워트 분석 측정기로 회로나 소자의 주기와 주파수를 읽고 파형을 분석한다. 주기가 변하거나 성분이 바뀌면 사람 몸과 마찬가지로 회로에 병이 난 것이다.

이러한 주기성을 갖는 자연현상이나, 전자공학의 신호 또는 전력 전달 현상의 표현에 sin(x), cos(x)로 표현되는 삼각함수가 가장 효과적인 함수다. sin(x) 함수를 그래프로 그려보면 아주 곡선이 예쁘다. 모나지 않은 우아한 곡선이다.

이러한 여러 가지 주기성을 갖는 삼각함수 여러 개를 시리즈로 더하면 어떤 주기 함수도 다 표현할 수 있다. 이것을 퓨리에 시리즈 함수라고 한다. 그러니 전자회로의 신호 및 전력 뿐만 아니라 심장 박동의 파동 모양도 기본 주기만 알면 삼각함수의 시리즈로 표현할 수 있다. 그래서 자연과학 공학 문제를 풀거나 솔류션을 내어 놓는데, 절대적으로 삼각함수가 유용하다. 첨단 반도체 설계, 메모리 설계, 스마트폰 설계, 자율주행자동차 설계 등 모든 분야에 핵심적으로 사용된다. 과학자, 공학 연구원이 되거나 제품 개발자가 되거나 모두 삼각함수와 평생 살게 된다. 그래서 중학교부터 삼각함수를 배운다. 그 걸 가르쳐 아무도 주지 않았다.

삼각함수도, 인생도, 오르막길 있으면 내리막길 있다

sin(x), cos(x) 로 표현되는 삼각함수는 여러 가지 아름다운 특징이 있다. 일단 올라가면 반드시 내려온다. 우리 인생도 비슷하다. 인생이 현재 아주 성공적이고 만족스럽다 하더라도 언젠가는 어려운 점이 있으면서 다시 상승세가 꺾이고 내려오게 된다. 잘 나갈 때 조심하라는 말도 같다.

거꾸로 현재 인생이 바닥이라 하더라도 언젠가는 다시 올라가게 된다. 삼각함수 sin(90도) 일 때 '1' 로 최대가 되고 sin(270도) 일 때 '-1' 로 최저가 된다. 시간에 따라 최대값과 최소값을 반복한다. 본인도 어떤 날 일이 정말 잘 풀릴 때가 있다. 그런 경우 다음날 어려운 일을 겪을 것을 감안한다. 그러면 너무 들뜨지도 않고 너무 우울해 지지 않게 된다. 인생을 삼각함수로 표현하면 주기를 갖고 오르내리게 된다.

삼각함수의 교훈은 현재 값보다 미분이 중요하다는 점이다. 현재의 값보다는 오히려 기울기가 중요하다. 기울기인 미분이 더 중요하다. sin(x) 보다 미분인 cox(x) 를 유심히 보자. 함수의 기울기가 '0'보다 큰 양의 구간이 행복한 기간이 된다. 기울기가 '0'보다 작은 음의 기울기인 구간은 열심히 해서 기울기를 바꾸는 노력이 필요하다. 또 다른 삼각함수의 가르침은 삼각함수를 시간을 충분히 갖고 적분하면 모두 상쇄되어 합이 “0” 이 된다는 사실이다. 양인 영역과 음인 영역의 면적이 같다. 결국 인생에서도 즐거움과 괴로움의 총 합은 같지 않을까. 그러면 욕망, 애착, 애증 등 미련을 떨쳐 버릴 수 있다. 인생도 빈손으로 왔다가 빈 손으로 가는 인생인데, 삼각함수가 이를 표현하고 있지 않은가. 자연과 인생을 이렇게 완벽하게 표현하는 삼각함수는 진정 아름다운 함수가 아닌가.

<김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수>

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
오세훈·추경호 재판 이번주 재개 [서울=뉴스핌] 이바름 기자 =  6·3 전국동시지방선거로 미뤄졌던 정치인들의 재판이 이번주 재개된다. 8일 법조계에 따르면 서울중앙지법 형사합의22부(재판장 조형우)는 오는 10일 오세훈 서울시장과 강철원 전 서울시 정무부시장, 사업가 김한정 씨의 정치자금법 위반 혐의에 대한 공판기일을 연다. 오세훈·추경호 등 6·3 전국동시지방선거로 미뤄졌던 정치인들의 재판이 이번 주 재개된다. 사진은 오세훈 서울시장 당선인이 지난 4일 오전 서울시청으로 들어서며 직원들에게 인사말을 하는 모습. [사진 = 뉴스핌DB] 지난 4월 22일 이후 49일 만의 속행공판이다. 재판부는 오 시장의 지선 일정을 고려해 당초 5월로 잡혔던 공판기일을 지선 이후로 연기한 바 있다. 오 시장에 대한 구형은 내주로 전망되고 있다. 오는 17일 결심공판이 진행될 예정인 가운데, 이날 오 시장에 대한 피고인 신문 및 민중기 특별검사팀의 최종의견 진술과 구형, 오 시장의 최후진술 등이 이뤄질 전망이다. 오 시장은 지난 2021년 4월 7일 서울시장 보궐선거를 앞두고 정치브로커인 명태균 씨로부터 10회에 걸쳐 공표·비공표 여론조사를 전달받고, 후원자인 김씨에게 3300만 원을 대납토록 한 혐의를 받고 있다. 오세훈·추경호 등 6·3 전국동시지방선거로 미뤄졌던 정치인들의 재판이 이번 주 재개된다. 사진은 추경호 국민의힘 대구시장 후보가 지난달 23일 오후 대구 북구 칠성종합시장 앞에서 열린 유세현장에서 지지를 호소하고 있는 모습. [사진 = 뉴스핌DB] 추경호 대구시장 당선인의 내란 중요임무 종사 사건도 같은 날 열린다. 서울중앙지법 형사합의34부(재판장 한성진)는 10일 추 당선인의 내란 중요임무 종사 혐의를 공판을 진행한다. 추 당선인은 지난달 13일 법정에 출석했지만, 같은달 28일 공판준비기일에는 출석하지 않았다. 재판부는 지난 4월 추 당선인에게 지방선거가 끝나면 매주 한 차례씩 공판을 진행할 예정이라고 밝힌 바 있다. 추 당선인은 12·3 비상계엄 당시 국민의힘 원내대표로서 윤석열 전 대통령 측으로부터 계엄에 협조해달라는 요청을 받은 뒤 의원총회 장소를 수 차례 변경하는 방식으로 계엄 해제 표결을 방해한 혐의를 받는다. right@newspim.com 2026-06-08 10:20
사진
히든스테이지 본선 레이스 돌입 [서울=뉴스핌] 김용석 선임기자 = 싱어송라이터 경연 대회 '히든 스테이지'가 올해 4회를 맞아 본격적인 본선 레이스에 돌입한다.  2026 히든스테이지 1차 합격자. [사진= 히든스테이지 사무국] 뉴스핌TV 유튜브 촬영은 8일부터 시작된다. 여의도 뉴스핌 본사에서 진행되는 첫 녹화는 12일까지 이어지며, 이후 녹화가 계속 이어진다. 본선 진출 20팀의 경연 영상은 오는 6월 26일 유튜브 채널 '뉴스핌TV'를 통해 처음 공개된다. 이번 대회에는 총 300여 팀이 지원하여 예심부터 치열한 경쟁을 펼쳤다. 지원자 연령대는 10대부터 고루 분포했다. 예선은 창작력(40%)·대중성(30%)·실연 역량(20%)·지원 성실도(10%) 기준으로 심사됐다. SNS 기반 인디 아티스트부터 드라마 OST 작사·작곡 경험자, 유재하 음악 경연 수상자, 지상파 오디션 출신까지 실력파들이 대거 지원했다. 본선 진출 20팀은 여성 솔로 11명, 남성 솔로 5명, 남성 팀 2팀, 혼성 팀 2팀으로 구성됐다. 여성 참가자로는 보리(25)·김나라(27)·박희수(32)·혼즈(32)·변미리(26)·오아(30)·신직선(36)·도이주(20)·마린(28)·채수빈(27)·박지은(23) 등 11명이 이름을 올렸다. 이 중 신직선(36)은 제2회 본선 경험을 가진 재도전자로, 혼성 팀 Che!vee(28) 역시 제3회 본선 출신으로 재도전에 나서 눈길을 끈다. 지난해 열린 제3회 히든스테이지 톱10 결선 진출자 유튜브 동영상. [사진= 히든스테이지 사무국] 남성 개인 부문에서는 정상호(정점·28)·최혁준(심각한 개구리·33)·윤준(27)·윤태경(34)·정다운(25)이 본선에 올랐다. 팀 부문에는 남성 팀 구구(26)·블낫블(23)과 혼성 팀 김은찬밴드(23)·Che!vee(28)가 참가한다. 26일 첫 공개 이후 경연 영상은 매주 금요일 2팀씩 10주에 걸쳐 순차 공개되며, 8월 28일 마지막 영상이 업로드된다. 이후 9월 10일부터 14일까지 심사위원단 2차 본선 심사가 진행되고, 9월 25일 결승 진출 톱 10이 발표된다. 시상 규모는 총 1200만 원이다. 문화체육관광부 장관상인 대상(500만 원)을 비롯해 한국콘텐츠진흥원장상 최우수상(300만 원)·우수상(200만 원)·루키상(200만 원) 등이 수여된다. '히든 스테이지'는 종합뉴스통신사 뉴스핌과 감엔터테인먼트가 주최하며, 문화체육관광부·한국콘텐츠진흥원이 후원한다. fineview@newspim.com 2026-06-08 10:11
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