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[김정호의 4차혁명 오딧세이] '인공지능 시대' 수능 수학이 가야할 길

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공학을 위한 수학 40년의 탐험

필자가 중고등학교 때 가장 좋아했던 과목이 수학이었다. 그런 배경으로 이과를 선택하고 나중에 공대로 진학하게 된다. 중학교 때는 직각 삼각형 해석에 필요한 ‘피타고라스 정리’를 증명한다고 방학 때 끙끙했던 기억도 난다. 고등학교 때는 수학책으로 ‘수학의 정석’과 ‘해법 수학’ 문제를 풀면서 좋아했다. 특히 수업 중간의 쉬는 시간이면 어려운 문제 1개씩 풀면서 10분을 지내기도 했다.

      김정호 교수

대학 입학 시험에는 본고사 수학 시험을 치렀다. 필자의 기억에 8개의 문제가 나왔는데 1개 문제를 손 대지 못하고 답을 구하지 못했다. 나중에 대학을 들어가고, 전공을 하면서 보니 아주 간단한 문제였는데, 고등학생에게는 조금 어려운 방법으로 풀어야 한다.

그 문제는 f(x)= sin(x)+sin(2x)+sin(3x)+…. +sin(nx) 의 삼각함수 수열의 합을 구하는 문제였다. 그냥 삼각함수 합의 공식으로 풀려면 불가능한데, 복소수를 이용한 삼각함수의 정의를 이용하면 쉽게 풀 수 있다. 삼각함수는 지수 함수를 복소수로 표현하면 되고, 복소수 지수함수 수열의 덧셈은 간단한 수식으로 구해진다. 이 문제를 풀려면, 삼각함수, 복소수, 수열을 개념을 통합해야 하는 문제였다.

대학에 들어 가서도 전공 필수를 제외하고 수학과, 물리학과, 전산학과 과목들을 두루 수강했다. 그 중에서 수강한 수학과목이 공업수학(Engineering Mathematics), 선형대수(Linear Algebra), 미분방정식(Differential Equation), 미분기하학(Differential Geometry) 등의 과목들이었고, 더해서 개인적으로는 물리수학(Mathematics for Physics), 복소수 해석(Complex Analysis) 책을 사서 혼자 공부하기도 했다. 그러고 보면 수학 과목을 좋아했던 것은 사실로 보인다.

이러한 중학교, 고등학교, 대학교에서 수학을 통해서 논리력, 사고력, 상상력, 창의력을 키워온 것 같다. 하지만 공학의 전문 영역에 들어온 지난 30년 동안에 이러한 고급 수학을 직접 쓴 경우는 거의 없었다.

매일 매일의 연구에는 아주 간단한 미적분, 벡터, 행렬 곱셈 정도만 쓰인다. 그것도 개념의 설정이 중요하고 융합이 중요하다. 미적분도 sin(x) 의 미분이 cos(x) 라는 정도만 필요하다. 그보다 수학의 개념을 잘 파악하는 것이 중요하다. 복잡하고 어려운 수학은 컴퓨터가 다 풀어 준다. 그래서 점점 수학용 소프트웨어인 MATLAB(수학, 그래픽, 프로그래밍 소프트웨어)이나 컴퓨터와 지내는 시간이 점점 늘어나고 있다.

1978년 1월 신문에 실린 고등학교의 대표적인 수학 참고서 ‘해법 수학’ 광고, [출처=네이버 블로그]
1979년 7월 신문에 실린 고등학교의 대표적인 수학 참고서 ‘수학의 정석’ 광고, [출처=네이버 블로그]


4차 산업혁명 인공지능에 필요한 수학

4차 산업혁명을 맞아 인공지능이 큰 주제로 등장하고 있다. 인공지능 기술이 가져올 미래 사회의 변화는 상당히 크게 나타날 전망이다. 1차 산업혁명이 노동을 대체한 ‘기계 혁명’ 이라고 한다면, 2차 산업혁명은 전기에너지 기반한 ‘대량생산 혁명’으로 불릴 수 있고, 3차 산업혁명은 인터넷 기초한 ‘정보혁명’ 이라면 4차 산업혁명은 빅데이터를 기반한 ‘인공지능 혁명’으로 생각한다.

그럼 인공지능 알고리즘을 개발하거나 이용하는 개발자 입장에서 필요한 수학은 무엇일까? 아쉽게도 대부분의 인공지능 개발자와 사용자에 필요한 수학은 고등학교 수준의 ‘행렬’ 과 ‘미적분의 개념’ 정도이다. 고등학교 교과서 내용의 개념만 이해해도 된다고 생각한다.

빅데이터 시대의 디지털 데이터 자체가 행렬이다. 영상 이미지 데이터도 그렇고 빅데이터를 저장하는 반도체 메모리도 2차원적인 배열이다. 행렬 곱셈, 덧셈 원리와 절차만 알면 된다. 이 내용은 잘 설명하면 중학생도 이해 할 수 있다. 다양한 신경세포(Node)와 연결층(Layer)을 머리 속에 상상의 연결선 그래프로 그릴 수 있으면 된다. 연결선 그래프를 행렬 수식으로 표현할 수 있으면 된다. 이 과정은 딥러닝 구조의 설계와 학습 과정 설계에서 사용된다.

인공지능은 학습을 통해서 지능이 증가하게 된다. 그 학습은 빅데이터를 이용하게 되고, 그래서 데이터가 클수록 인공지능이 똑똑해 진다. 이러한 인공지능의 종류인 지도학습(Supervised Learning)에서는 학습과정에서 데이터를 입력하고 정답을 가르치게 된다. 정답이 틀리고 오차가 생기면 그 오차를 줄이기 위해서 인공지능 연결선의 가중치 값(Weight)들을 고쳐 나가게 된다.

이 과정을 역방향 학습(Back Propagation)이라고 한다. 이때 오차를 최소화 하기 위해서 미분과 함수 기울기의 개념이 들어간다. 신경세포에 들어가는 함수를 활성화 함수(Activation function)라고 하는데 이 함수의 기울기(Gradient) 값이 사용된다. 그런데 이 활성화 함수도 간단한 삼각함수와 지수 함수의 조합으로 이루어져 있다. 그러니 이 활성화 함수의 미분도 고등학교 수학의 범위를 크게 벗어나지 않는다. 인공지능 프로그램을 사용하는 입장에서는 고등학교 수학의 개념만 잘 알아도 된다.

그런데 고급 인공지능 알고리즘에 확률과 통계 고급 수학이 쓰이기도 한다. 인공지능에 모든 경우의 수를 학습하기 어렵기 때문에 확률과 통계의 힘을 필요로 하는 경우가 많기 때문이다. 아예 수학 수식 해를 구하기 보다는 난수(Random Number)를 만들어 내고 이 난수를 이용해서 수학의 답을 구하기도 한다. 세상에는 정확한 수식으로 답을 구할 수 없는 문제가 많기 때문이다. 그래서 인공지능의 기초 혁신에는 확률과 통계가 더 중요한 수학이 된다. 인공지능 수학자가 되려면 대학, 대학원에서 확률과 통계를 전공해도 좋다.

인공지능 알고리즘 학습 과정(Back Propagation)에서 오차를 줄이기 위한 최소점 (Global minimum)찾기 미분 과정의 설명, [출처=rasbt.github.io]]
인공지능에 사용되는 활성화 함수의 다양한 종류, [출처=Toward Data Science]


갈 길을 잃은 대입 수능 수학 시험

인공지능을 이용한 프로그램을 짜다가 보면, 개발자는 개념의 설정과 구조의 설계를 하고 실제 수학 문제는 전용 소프트웨어가 풀어준다. 논리적 사고력을 바탕으로 일의 순서를 정하고 그림이나 차트로 표현한다. 그리면 쉽게 컴퓨터 코딩으로 전환 가능하다. 그러니 개념과 절차의 설계, 구조의 설정이 중요하다. 컴퓨터는 복잡한 수학 문제, 많은 영의 수학 계산을 인간보다 휠씬 빠르고 정확하게 푼다. 그러니 양과 속도에서 인간이 경쟁하기 어렵다. 그래서 인간의 생각의 힘이 중요하다.

최근 대학 입학 수능 문제를 보면, 학생의 변별력을 위해서 그리고 입시 공정성을 위해서 빠르게 많은 문제를 푸는 능력이 중요한 것으로 보인다. 이제 4차 산업혁명 시대에는 그것은 컴퓨터가 할 일이다. 현재의 대학 입학 수능 시험 문제 출제 의도는 4차 산업혁명과 인공지능 시대를 역행한다. 지금의 대학 입시 수학 교육과 문제 풀이 방식은 오히려 맑고 밝은 두뇌를 가진 우리 청소년의 창의적인 뇌를 점점 퇴화시키고 있다.

2018년 수능 수학 문제 [출처=m.metroseoul.co.kr]

 

joungho@kaist.ac.kr   


[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수]

 

 

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최태원, 재상고…대법서 재심리 [서울=뉴스핌] 백승은 기자 = 최태원 SK그룹 회장이 노소영 아트센터 나비 관장에게 9440억원의 재산분할금을 지급하라는 서울고법 파기환송심 판결에 불복해 대법원에 재상고했다. 최 회장 측은 14일 오후 11시 59분경 법원에 상고장을 제출했다. 최 회장 측은 "최태원 회장은 여러 사정을 고려해 고심 끝에 상고장을 제출했다"며 "주주들과 그룹 경영에 대한 부정적 영향을 최소화하겠다는 자세로 향후 절차에 임하겠다"고 밝혔다. 앞서 지난달 24일 서울고법 가사1부(재판장 이상주)는 최 회장과 노 관장의 재산분할 파기환송심 선고기일을 열고 "최 회장이 노 관장에게 9440억원과 판결 확정 다음 날부터 지급일까지 연 5%의 이자를 지급하라"고 선고한 바 있다. 재산분할금 9440억원 기준 지연이자는 1년에 약 472억원이다. 한 달로 환산하면 약 39억3300만원, 하루 기준으로는 약 1억3000만원에 달한다. 민사소송법상 상고·재상고 제기 기간은 판결서가 송달된 날부터 14일이다. 이 사건의 파기환송심 판결서는 지난 1일 0시 양측에 송달됐는데, 송달 당일을 기한 계산에 포함하면 재상고 기한은 14일 오후 11시 59분까지였다. 최 회장 측의 재상고 결정에 따라 최 회장이 노 관장에게 지급해야 할 재산분할 등의 파기환송심 판결은 확정되지 않고 대법원에서 다시 심리된다. 대법원은 파기환송심이 앞서 제시한 법리와 취지를 충실하게 반영했는지, 재산분할 비율 산정 과정에 법리 오해 부분은 없는지 등에 대해 심리할 방침이다. 대법원 판단 전까지 파기환송심 판결은 확정되지 않는다. 한편 두 사람은 노 관장이 미국 시카고대 유학 중 인연을 맺고 1988년 청와대 영빈관에서 결혼해 슬하에 세 자녀를 뒀다. 다만 최 회장이 2015년 한 일간지에 혼외 자녀의 존재를 공개해 파경 사실을 알렸다. 이후 2017년 7월 이혼 조정을 신청했지만 결렬됐다. 이듬해인 2018년 노 관장을 상대로 이혼소송을 제기하자 노 관장도 이혼에 응하겠다며 2019년 12월 맞소송했다. 1심 재판부는 '최 회장이 노 관장에게 재산분할로 현금 665억원과 위자료 1억원을 지급하라'고 판단했지만 양측 모두 불복했다. 반면 2심 재판부는 최 회장이 보유한 주식회사 SK 지분도 재산분할 대상이라고 보고 재산분할 수준을 대폭 늘어난 1조3808억원으로 판단했다. 위자료 역시 크게 늘어난 20억원을 지급하라고 판결했다. 노 관장의 아버지인 노태우 전 대통령의 '300억원 비자금'이 SK그룹 성장에 상당 부분 기여한 점, 노 관장의 가사와 자녀 양육 등이 가정에 기여한 부분이 있다고 본 결과다. 지난해 10월 대법원은 위자료 20억원은 확정했지만, 재산분할은 파기환송하고 서울고법에 돌려보냈다. 노 전 대통령의 비자금은 불법 자금이라 노 관장의 기여로 평가할 수 없다고 봤다. 파기환송심 재판부도 이런 판단을 유지했다. 100wins@newspim.com 2026-08-15 00:04
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美 AI 기업들, 사용료 파격 인하 [서울=뉴스핌] 최원진 기자= 오픈AI, 앤스로픽 등 미국의 선도적 인공지능(AI) 기업들이 가격 경쟁력을 앞세운 중국산 AI 모델의 추격을 저지하기 위해 잇따라 대규모 가격 인하에 나섰다. 파이낸셜타임스(FT)는 14일(현지시간)  데이터 분석 업체 실리콘 데이터(Silicon Data)의 토큰 가격 지수를 인용해, 7월 중순 이후 미국 주요 AI 기업들이 고객에게 부과하는 모델 이용 가격이 25% 가까이 급락했다고 보도했다. 이 같은 '가격 전쟁'은 문샷, 딥시크 등 중국 AI 개발사들이 저렴하고 성능이 뛰어난 모델을 앞세워 실리콘밸리부터 유럽에 이르기까지 시장 점유율을 빠르게 확대하는 가운데 발생했다. 클로드 페이블 로고 [사진=블룸버그] 최근 오픈AI는 자사 모델 중 "가장 빠르고 경제적인" 'GPT-5.6 루나(Luna)'의 이용 가격을 80% 전격 인하했다. 입력 토큰당 가격은 100만 개당 1달러에서 0.20달러로, 출력 토큰은 6달러에서 1.20달러로 크게 낮췄다. 앤스로픽 역시 최상위 모델인 '페이블(Fable) 5'의 절반 가격에 이용할 수 있는 '클로드 오퍼스(Opus) 5'를 출시했다. 입력 100만 토큰당 5달러, 출력 25달러 수준이다. 앤스로픽은 당초 오는 9월 예정됐던 '소넷 (Sonnet) 5' 모델의 가격 인상 계획도 철회했다. 미국 빅테크의 이 같은 행보는 최고 성능 중심의 독점형(proprietary) AI 경쟁에서 '가격 대 성능비' 중심의 시장 방어로 전략이 수정되고 있음을 보여준다. 특히 오픈AI와 앤스로픽이 기업 고객의 요금제를 기존 '정액제'에서 실제 컴퓨팅 자원 소비량에 따라 부과하는 '사용량 기반 요금제'로 전환하면서 기업들의 AI 비용 부담이 급증한 점이 원인이 됐다. 이에 도어대시, 에어비앤비 등 주요 기업들은 AI 지출 한도를 설정하거나, 비용 절감을 위해 오픈소스로 공개된 중국산 AI 모델을 적극 도입하기 시작했다. 중국산 오픈 모델들은 자유롭게 다운로드해 수정할 수 있어 비용 효율성이 높다. 시장에서는 조 단위 달러 가치로 기업공개(IPO)를 준비 중인 미국 AI 기업들이 천문학적인 투자 비용 대비 수익성을 증명해야 하는 상황에서, 고객 이탈을 막기 위해 수익성 악화를 감수하고 가격을 내린 것으로 보고 있다. 웹 호스팅 제공업체 호스팅어(Hostinger)의 만타스 루카우스카스 AI 기술 책임자는 "미국 AI 기업들이 최상위 프리미엄 모델의 가격은 유지한 채, 허리가 되는 중급 모델의 가격을 낮춰 시장을 방어하고 있다"며 이번 가격 변동은 미 빅테크들이 자사의 가장 선도적인 모델 가격을 지켜낼 수 있는지 시험하는 "첫 번째 진짜 시험대"라고 분석했다. wonjc6@newspim.com 2026-08-14 14:27
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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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