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[김정호의 4차혁명 오딧세이] 인공지능에도 오만과 편견 있다

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샤논의 법칙과 5G 필터

디지털 무선 통신과 관련한 대표적인 법칙으로 1948년 발표된 샤논의 법칙(Shannon`s Theorem)이 있다. 이 법칙에 나오는 무선 통신 채널에서 채널 용량(Channel Capacity)은 디지털 정보가 에러를 발생시키지 않고 보내질 수 있는 최대의 속도를 말한다.

 김정호 카이스트 교수

이러한 채널 용량은 또한 전송에 쓰이는 매체가 수용할 수 있는 정보의 전송 능력이라고도 할 수 있다. 이 샤논의 법칙에 의하면 채널을 통해 보내지는 데이터의 양(C, Capacity)은 그 채널의 대역폭(B, Bandwidth)에 비례한다.

이 샤논의 법칙은 다음과 같은 수식으로도 표현된다.


C = W log₂(1 + S/N)

C: 주어진 채널을 통해 신뢰성 있게 전달할 수 있는 최대 용량 (데이터 전송 용량)

W : 가용 대역폭 (주파수)

S : 수신 신호 전력, N : 잡음 전력

다른 말로 하면, 수신기의 주어진 수신신호 전력과 잡음 환경에서, 디지털 무선통신에서 최대한 데이터 전송 용량을 높이려면 전자파 고주파 대역폭으로 높여 전자파를 이용해야 한다는 뜻으로 해석된다. 즉 4차 산업혁명에서 무선으로 빅데이터를 주고 받아야 하는데 그러려면 점점 더 높은 주파수 대역을(수식에서 W) 을 사용해야 한다. 그래서 5G 통신에서는 4-6GHz 대역 혹은28 GHz 대역에서 고주파 전자파를 사용해야 한다. 아마도 미래의 6G 통신에서는 70-100GHz 대역을 사용해야 할 것으로 판단한다.

샤논의 법칙을 수식으로 표현한 강의 슬라이드. [출처: KAIST]


그런데 이러한 무선 통신에서 더욱 더 채널 통신 용량을 높이려면 채널에서 주어진 통신 주파수 대역을 더욱 세분화 해서 쪼개야 한다. 그래야 동시에 수십 명 혹은 수백 명이 같은 공간에 동시에 무선통신을 할 수 있기 때문이다. 그런데 문제는 통신 채널이 인접해 있으면 서로 전자파 간섭을 일으킨다. 그래서 각 채널이 구분이 잘 되어야 한다. 그러려면 인접한 다른 채널 주파수의 전자파를 차단(Filtering)해서 구별(Isolation)하는 기술이 필요하다. 이 고주파 부품을 필터(Filter) 라고 한다.

그래서 무선 송수신기 여러 부분에 필터가 존재한다. 필터의 크기도 충분히 작고, 가격도 작고, 인접 주파수 전자파를 충분히 차단 시키는 능력이 꼭 필요하다. 5G, 6G 통신에서는 더욱 필터의 성능이 중요하게 되었다.

그런데 이렇게 필터를 쓴다는 의미는 기술적으로 가치는 있지만 철학적, 도덕적으로 본다면 남의 이야기를 듣지 않는 태도를 의미한다. 듣고 싶은 이야기만 듣는다는 것이다. 다른 말로 필터를 잘 설계하면 ‘소 귀에 경 읽기’ 시스템이 된다. 무선 디지털 통신 시대에 데이터의 소통은 강화되지만 이웃과의 소통은 차단하는 뜻 밖의 결과를 낳는다. 필터는 ‘편견’을 낳을 수 있다.

 

인공지능 알고리즘에도 '편견' 있다

4차 산업혁명의 핵심인 인공지능에도 ‘필터’ 가 사용된다. 영상 이미지 판독에 주로 사용되는 인공지능인 CNN(Convolution Neural Network)에 필터라는 행렬 곱셈 과정이 진행된다. 인공지능에 사진이 입력되면 1차로 행렬 곱(Convolution)이 진행되면 특징(Feature)을 다음 신경망 층에서 구분하기 시작한다.

예를 들어 신경망 층에서 자동차 사진을 본다면, 처음에는 윤곽을 찾아 내고, 그 다음 층에서는 바퀴, 창문, 범퍼 등의 특징을 찾아 나간다. 한층 씩 전파(Propagation)하면서 추상화(Abstraction) 과정을 거치고 최종적으로는 차 회사 브랜드, 몇 년도 형식, 모델 넘버도 판독해 간다.

여기서 이러한 행렬 곱을 할 때 어떤 필터를 선정할 것인가에서 아직 인간의 선택 요소가 된다. 인간의 개입도 없이 완전한 자동화가 이루어 지기 위해서는 지금보다 더 많은 변수와 계산 작업이 필요하다. 필터의 선택과 같은 인간의 개입 없이 완전 인공지능을 이루려면 지금 보다 컴퓨터의 데이터 처리 속도가 100 배 증가하면서 동시에 전력소모가 100 분의 1 이하로 줄여져야 한다. 그러려면 컴퓨터에 사용되는 프로세서와 메모리의 성능 또한 100 배 향상되고, 100 배 전력 소모가 줄여야 한다.

인공지능에서 필터뿐만 아니라 다양하게 인간의 판단이 개입되고 있다. CNN에서 변수를 줄이고 컴퓨터 부담을 줄이기 위해서 추가로 추출(Pooling) 기법을 쓰기도 한다. 일정 행렬 내에서 최대값만을 취하거나, 또는 평균값 혹은 대표 값을 선택한다.

그러면 행렬 계산 양을 줄인다. 또한 활성화 함수(Activation)도 선택해야 한다. 여기에 더해서 거시적 변수(Hyper Parameter)인 층의 개수, 노드의 개수, 학습 속도, 학습 횟수도 정해야 한다. 이 모든 작업이 완전 인공지능 스스로 판단하기에는 아직 컴퓨터와 메모리 성능이 따라가지 못한다. 따라서 일정 부분 인간의 선택을 빈영해야 한다. 그러면 이러한 선택 과정에서 인간의 의지가 반영된다. 이렇게 되면 결국 인공지능에도 인간에 의한 ‘편견’이 발생한다.

 

CNN을 이용한 인공지능에서 영상 판독을 위해 효율적으로 하기 위해 쓰이고 있는 필터를 사용하는 합성곱(Convolution) 과정. [출처=Medium]

 

영상 판독을 위해 효율적으로 쓰이고 있는 인공지능 알고리즘인 CNN 의 층 구조. [출처=Towards Data Science]


인공지능의 오만과 편견 막아야 

이처럼 5G 통신과 인공지능에 필터가 사용된다. 그러면 효율은 높아지지만 편향된 시각과 판단이 필연적으로 생긴다. 여기에 더해서 인공 지능에는 학습을 위한 ‘빅데이터의 선택’에 의한 편견 문제가 남아 있다. 그 결과 학습을 위한 데이터의 선택에 따라 학습된 인공지능은 편향성을 갖게 되고 이에 따라 이념적, 종교적, 사회적 편견을 갖게 된다. 또는 인공지능은 외모, 국적, 언어, 문화에 따라서 편견을 가질 수 있다. 편견이 쌓이고 자기 확신 단계에 들면 오만이 생긴다. 이후 국가, 사회간 갈등과 전쟁의 씨앗이 될 수 있다.

영국 영화 ‘오만과 편견(Pride and Prejudice)’이 있다. 키라 나이틀리(Kiera Knightley) 가 주연한 멜로 로맨서 영화다. 1813년 출간한 영국의 소설가 제인 오스틴의 장편소설을 영화화했다. 작가는 로맨스를 이끌어나가는 한편 인물들의 위선과 허위의식을 풍자하기도 했다.

기본적인 스토리는 상류계급의 재수 없는 신사와 평범한 집안의 명랑하고 똑똑한 숙녀가, 서로 편견을 거두고 난관을 이겨내며 결혼에 골인한다는 이야기다. 영화 ‘오만과 편견’ 처럼, 4차 산업혁명에서 필연적으로 발생하는 편견의 문제가 ‘해피 엔딩’으로 맞이하기 바란다.

영화 <오만과 편견>의 주연 배우 키이라 나이틀리(오른쪽)와 매튜 맥퍼딘. [출처= Empireonline]

 

joungho@kaist.ac.kr  


[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수 

 

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엔비디아판 '나를 사랑한 스파이' [서울=뉴스핌] 오상용 기자 = 인공지능(AI) 반도체 시장을 선도하는 엔비디아(NVDA)의 젠슨 황 최고경영자(CEO)가 중국 스파이로 의심받는 여성과 불륜 관계를 맺은 사실이 드러나면서 미국 국가안보를 뒤흔드는 스캔들에 휘말렸다. 술집에서 시작된 인연은 은밀한 밀회로 이어졌고 상대 여성의 중국 스파이 의혹이 불거지면서 '사장님'의 불륜은 시총 4조3000억달러의 회사를 뒤흔드는 악몽으로 돌변했다. 월스트리트저널(WSJ)은 9일(현지시간) 젠슨 황과 싱가포르 데이터센터 기업 메가스피드의 임원이던 앨리스 황의 관계가 어떻게 미국 국가안보 스캔들로 번졌는지 상세히 보도했다. 두 사람의 첫 만남은 2024년 3월 미국 캘리포니아에서 열린 엔비디아 행사였다. 기업인들의 일상적 모임으로 끝나지 않고, 둘의 재회는 석달 뒤 타이베이의 칵테일 바에서 이뤄진다. 그날 기술기업 임원들이 모인 자리에서 앨리스 황은 젠슨 황과의 친분을 과시("젠슨은 나의 아주 친한 친구")하며 그에게 술자리로 오라는 문자를 보냈다. 실제 몇 분 뒤 젠슨 황이 등장하자 좌중의 놀라움은 컸다. 젠슨 황은 위스키를 주문하고 자리에 모인 사람들과 잠시 이야기를 나눈 뒤 피곤하다며 혼자 자리를 떴다고 한다. 당시 소셜미디어에 공개된 사진에는 트레이드마크인 검은 가죽 재킷을 입은 젠슨 황이 진주 목걸이를 착용한 앨리스 황과 붉은색 소파에 나란히 앉아 있는 모습이 담겼다. 불륜 냄새 짙은 멜로물이 첩보물로 장르를 바꾸는 데는 채 몇 달도 걸리지 않았다 WSJ에 따르면 미국 정부는 그해(2024년) 말 앨리스 황이 소속된 메가스피드가 엔비디아의 AI 반도체를 중국으로 불법 우회 공급했는지 조사하기 시작했다. 대만과 싱가포르 당국도 앨리스 황이 중국 및 중국 정보기관과 연계돼 있다는 의혹을 들여다봤다. 조사에 참여했던 일부 관계자들은 그녀가 젠슨 황과 가까워진 뒤 중국 정보기관에 포섭됐을 가능성을 제기했다고 한다. 젠슨 황 엔비디아 대표(오른 쪽)와 메가스피드인터내셔널 전 임원 앨리스 황[출처 =샤오홍슈 캡처] '황과 황의 만남'은 이후로도 계속돼 2025년 5월 타이베이의 한 저녁 식사 자리에서는 서로 뺨에 입을 맞추고 팔을 만지는 모습이 사진에 포착됐다. 이 만남은 젠슨 황이 트럼프 대통령을 따라 중동을 다녀온 직후 이뤄졌다. 당시 순방에서 트럼프 대통령은 걸프 국가들과 엔비디아 반도체 수출 계약을 맺었다. 그리고 몇 주 뒤 젠슨 황과 회사의 고위 로비 담당자들은 크리스토퍼 랜도 국무부 부장관을 찾았다. 중국 시장을 겨냥해 설계한 H20 반도체의 수출 허가를 승인해줄 것을 요청하는 자리였다. 며칠 뒤 젠슨 황과 트럼프 대통령의 만남이 이뤄지고서 엔비디아는 H20의 중국 판매 승인을 얻게 된다. 그 대가로 엔비디아가 중국 매출의 15%를 재무부에 납부한다는 조건이었다. 엔비디아가 중국 시장의 문을 다시 두드리던 바로 그 무렵, 미국 정부는 엔비디아의 사업 파트너를 겨냥해 수사망을 좁히고 있었다. 비슷한 시기 미국 정부가 메가스피드를 조사하고 있다는 사실을 알아 챈 엔비디아측이 당국 조사에 영향력을 행사했다는 의혹도 짙다. 엔비디아는 고객사에 대한 제품 공급 과정에서 법적 위험을 확인하기 위해 정부기관에 문의한 것은 정상적인 절차라고 해명했지만 논란은 쉽게 가라앉지 않고 있다. ☞ 엔비디아 법률고문, 美 상무부 'AI 칩 밀수' 조사에 개입 정황 작년(2025년) 10월 트럼프 대통령은 한국에서 시진핑 중국 국가주석과 회담을 준비하면서 참모들에게 엔비디아의 상위 AI칩을 중국에 판매하도록 허용하는 방안을 검토하고 있다고 알렸다. 이는 미중 무역협상에서 중국에 내밀 협상 카드 중 하나였다. 그러나 마코 루비오 국무장관과 하워드 러트닉 상무장관 등 참모진은 국가안보를 해칠 수 있다며 만류했다. 올해 5월 트럼프 대통령의 방중에 앞서 루비오 장관은 젠슨 황 CEO가 중국 스파이로 의심되는 인물과 사적인 관계를 맺고 있다는 경고를 담은 기밀 메모를 작성해 고위 당국자들에게 배포했다. 해당 보고 때문이었을까, 젠슨 황은 당초 중국 방문 수행단에서 제외됐다. 그러나 트럼프 대통령은 알래스카에서 그를 대통령 전용기에 태워 중국으로 데려갔다. 9일 트럼프 대통령은 루비오가 작성했다는 해당 문건에 대해 기억나지 않는다고 말했다. 그는 "정보 담당자들이 보여줬을 가능성은 있지만 기억나지 않는다"며 "내게 별 영향을 미치지 않았다는 것은 틀림없다"고 했다. 앨리스 황이 실제 중국 정보기관을 위해 활동했는지, 엔비디아의 기밀이 유출됐는지, 젠슨 황이 관련 사실을 알고 있었는지는 이후 의회와 수사당국의 조사를 통해 밝혀져야 겠지만, 이미 이 사건은 최고경영자의 사생활 논란을 넘어 국가안보 이슈로 부상했다. 이번 사건을 계기로 중국에 대한 첨단 반도체 수출 제한 조치 또한 한층 강해질 분위기다. 국방예산 법안에 강력한 반도체 수출통제 조항을 포함하는 방안이 초당적으로 추진되고 있다. 존 튠 공화당 상원 원내대표는 "온갖 사이버 위협과 초지능 기술이 존재하는 환경에서 이번 사안은 더 중대한 의미를 갖는다"고 강조했다. '엔비디아를 울린 마타하리'라는 수식어가 붙은 앨리스 황은 중국 관영매체에서 TV 기자로 일하다가 2023년 메가스피드에 합류한 것으로 전해진다. 싱가포르 기업등록 자료에는 2023년 3월부터 11월까지 메가스피드의 이사로 등재됐다. 중국 기업 세븐로드홀딩스(7Road Holdings)에서 분사한 메가스피드는 아시아·태평양 지역에 엔비디아 하드웨어를 제공하는 클라우드 서비스 기업이라고 스스로를 홍보해왔다. 메가스피드는 불법행위에 관여하지 않았다는 입장을 유지하고 있다. 지난해 5월 22일 대만 타이베이의 한 식당에서 앨리스 황(우)과 함께 식사하는 젠슨 황 엔비디아 최고경영자(CEO)의 모습. 사진은 영상 스크린샷. [사진=로이터 뉴스핌] osy75@newspim.com 2026-11-10 14:55
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값싼 원전 5기 놀리면서 전기요금 인상한다고? [세종=뉴스핌] 최영수 선임기자 = 최근 한국전력공사 사장이 연이어 "전기요금 현실화" 필요성을 주장하고 있어 주목된다. 전력인프라 확대를 위해 막대한 비용이 필요한데, 누적된 적자가 심각한 상황이어서 전기요금 인상이 필요하다는 주장이다. 하지만 정부가 값싼 원전을 제대로 활용하지도 못하고, 심지어 원전 5기가 '낮잠'을 자고 있는 상황에서 전기요금 인상을 주장하는 것은 앞뒤가 맞지 않다는 지적이 나온다. ◆ 수익성 악화된 한전, 전기요금 인상론 '군불' 김동철 한국전력공사 사장은 지난 4일 열린 기자간담회에서 "누적 적자가 한때 40조원까지 갔다가 지금은 34조원"이라며 "전력 판매 수입을 통해서 적어도 누적 적자는 해소돼야 한다"고 강조했다. [서울=뉴스핌] 정일구 기자 = 김동철 한국전력공사 사장이 12일 오후 서울 여의도 국회 산업통상자원중소벤처기업위원회에서 열린 대한무역투자진흥공사 등에 대한 국정감사에서 의원 질의에 답하고 있다. 2026.10.12 mironj19@newspim.com 문재인 정부 시절 도입한 '연료비 연동제'가 제대로 작동되지 못하면서 누적 적자를 해소하기 힘들다는 주장이다. "전기요금 현실화가 필요하다"는 말은 결국 전력 소비자 입장에서는 '전기요금 인상'으로 받아들여진다. 한전의 재무구조 상황만 보면 무리한 주장도 아니다. 원가가 급등했던 2021년~2023년 누적된 적자가 아직도 34조원이나 남아있다. 이자비용만 연간 4조원 이상이다. 영업이익의 절반 이상을 이자 갚는데 급급한 상황이다(아래 그래프 참고). 상황이 이런데도 정부는 호남반도체 산단을 임기 내 조성해야 한다면서 전력망 구축에 속도전을 주문하고 있다. 수십조 규모의 천문학적인 비용이 들어가지만 부채한도에도 여유가 없는 실정이다. 그마저도 내년에는 5배에서 2배로 줄어들게 된다. ◆ 발전비용 '반값'인데 원전 5기 '낮잠'…원안위 늑장심사 그렇다고 전기요금을 인상하는 게 답일까. 정부의 에너지믹스 정책을 보면 한심하기 짝이 없다. 재생에너지 보급에 무리하게 속도를 내면서 값싼 원전을 5기나 놀리고 있기 때문이다. 한국수력원자력에 따르면, 국내 원전 26기 중 무려 5기나 가동이 정지되어 있다. 고장난 게 아니라 계속운전 심사를 담당하고 있는 원자력안전위원회의 늑장심사 때문이다(아래 그림 참고). [AI 일러스트=최영수 선임기자] 2026.11.09 dream@newspim.com 운전허가 만료로 정지 중인 원전은 고리 3·4호기와 한빛 원전 1·2호기, 월성 2호기 등 5기다. 고리 3·4호기(950MW급)는 지난달 27일 승인됐지만 1년~2년 정도 놀렸고 재가동 준비기간을 감안하면 내년 상반기에나 투입될 전망이다. 한빛원전 1·2호기(950MW급)도 사정은 비슷하다. 1호기는 지난해 12월 22일 멈췄고 2호기는 지난 9월 11일 멈췄다. 월성 2호기도 이달 1일 정지됐다. 한수원은 원안위의 심사기간을 감안해 2~3년 전에 이미 계속운전을 신청했지만 정부와 원안위의 늑장 대응으로 값싼 원전을 놀리고 있는 셈이다. 원전의 발전비용은 다른 전원(電源)에 비해 압도적으로 저렴하다. 전력시장 상황에 따라 다르지만, 올해 들어 8월까지 평균가격은 1kWh당 89원 수준이다. 석탄(유연탄+무연탄)은 140.5원, LNG 166.8원, 태양광 148원, 풍력은 169~175원 수준이다. 원전업계 한 관계자는 "원전의 발전비용은 다른 전원에 비해 압도적으로 낮은 수준"이라며 "기저발전으로 활용되는 원전을 놀리는 것은 국가적으로 안타까운 현실"이라고 지적했다. [AI 일러스트=최영수 선임기자] 2026.11.09 dream@newspim.com ◆ 올해 7월까지 원전 감발로 311억 손실…연간 500억~600억 전망 재생에너지가 급증하면서 원전을 감발(축소)하는 것도 문제다. 한낮에 태양광 발전량이 늘어날 경우 남아도는 전력을 해소하기 위해 오히려 값싼 원전의 발전량을 줄이고 있는 게 현주소다. 이 같은 실태는 지난달 국정감사에서도 도마 위에 올랐다. 최근 5년간 원전 감발로 인한 손실액이 1032억원 규모로 파악됐다. 연도별로 보면, 2022년 234억원, 2023년 95억원, 2024년 136억원, 2025년 255억원이며, 올해는 7월까지 311억원으로 집계됐다. 연간 500~600원 규모로 전망된다(그림 참고). [AI 일러스트=최영수 선임기자] 2026.09.28 dream@newspim.com 재생에너지 확대로 인한 전력의 불안전성을 조절하기 위해 값싼 원전을 희생하고 있는 셈이다. 이로 인해 한전의 전력구입 비용이 상승하고, 고스란히 국민의 전기요금 부담으로 작용하게 된다. 이종배 국민의힘 의원은 지난 국감에서 "신재생에너지 발전량이 계통망 수용 한도를 넘어서면서 상대적으로 출력 조절이 쉬운 원전의 가동을 줄인 결과"라고 지적했다. 결국 발전비용을 낮추고 한전의 재무구조 개선과 전기요금 부담을 낮추기 위해서는 값싼 원전을 최대한 활용해야 한다는 게 전력업계 전문가들의 중론이다. dream@newspim.com 2026-11-10 06:00
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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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