전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 생활경제

속보

더보기

[김정호의 4차혁명 오딧세이] 구름과 번개 그리고 인공지능 반도체

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

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

※ 번역할 언어 선택

[편집자] 4차 산업혁명은 모든 사물과 인간을 연결하여 빅데이터를 모으고, 이를 이용하여 인공지능으로 학습해, 결국 인공지능이 인간을 대체하는 시대를 말한다. 이러한 4차 산업혁명의 물결이 산업뿐만 아니라 경제, 사회, 정치 등 전 분야에 걸쳐서 막대한 변화를 일으키고 있다.

글로벌뉴스통신사 뉴스핌은 '김정호의 4차혁명 오딧세이' 칼럼을 매주 연재하며 4차 산업혁명의 본질과 영향, 그리고 전망을 독자들에게 쉽게 소개하고자 한다. 4차 산업혁명의 핵심은 바로 인공지능, 빅데이터, 클라우드 컴퓨팅으로 표현할 수 있으며 그 핵심 부품이 반도체이다. 이들 핵심 기술의 개념과 원리, 응용을 설명하여 일반 독자들이 4차 산업혁명에 대해서 공감하고 이해하며 더 나아가 개인과 기업, 국가의 미래를 계획하는 것을 돕고자 한다.

김정호 카이스트(KAIST) 전기 및 전자공학과 교수는 서울대 전기공학과를 졸업하고 미국 미시건대에서 박사 학위를 받았다. AI대학원 겸임교수, IEEE펠로우, 카이스트 ICT석좌교수, 한화 국방 인공지능 융합연구 센터장, 삼성전자 산학협력센터장 등을 겸하고 있다.

구름과 클라우드 시스템

하늘에는 구름이 떠 있다. 특히 가을 초에는 구름이 하늘하늘 높다. 이제 겨울이 오니 하늘이 어둡고 흐리다. 구름은 수증기 덩어리이고 우리에게 비를 뿌려주고 태양을 가려준다. 가끔 비행기를 타고 이륙 후에 높이 상승하면 우리는 구름 위를 날아가게 된다.

김정호 교수

그때 구름 위에서 아래를 내려다 볼 수 있다. 또는 높은 산에 올라가면 산 아래 걸쳐진 구름도 본다. 항상 우리는 땅을 보고 살아가지만, 머리 위에는 구름이 있다.

우리가 인지하지 못하지만, 우리 머리 위에 하늘에 항상 떠 있는 또 다른 구름이 있다. 그 구름을 클라우드 시스템이라고 부른다.

4차 산업혁명을 설명할 때 인공지능(AI), 빅데이터(Big Data), 클라우드(Cloud)를 세 가지 핵심 요소로, 간단히 ABC라고 부른다.

클라우드 시스템은 데이터센터를 포함하는 핵심 인프라가 된다. 클라우드 시스템은 인터넷을 통해 가상화된 컴퓨터 자원을 제공한다. 그래서 클라우드 시스템에서는 언제 어디서나 우리가 편리하게 인터넷을 사용하고, 데이터를 저장하고, 인공지능 서비스를 받는다.

여기서 컴퓨터 자원으로 메모리 반도체로 대표되는 데이터 저장 장치, 유무선 네트워크, 서버 컴퓨팅 장치, 그리고 소프트웨어를 포함한다.

결국 각 개인이나 기업은 개별 하드웨어‧소프트웨어 투자비용과 운영 인력, 경험을 쌓는 부담 없이 바로 빅데이터와 인공지능 서비스를 받을 수 있다. 덕분에 개인과 기업은 최소한의 투자와 관리, 노력으로 빠르게 서비스를 제공할 수 있다.

대표적인 클라우드 서비스 기업이 아마존(Amazon)과 마이크로소프트(Microsoft)이다. 클라우드 시스템은 4차 산업혁명의 기초 인프라이고 '심장'이다.

하지만 데이터와 소프트웨어, 서비스가 필요할 때 소수의 독점 기업에 의존하고, 결국 그들에게 종속되는 위험도 같이 갖고 있다. 우리가 하늘의 구름을 인식하지 못하고 사는 것처럼, 우리는 점점 클라우드 시스템에 스며들어 간다.

클라우드 시스템의 구성 요소. [출처=KAIST]

번개와 인공지능 반도체 성능의 관계

그런데 하늘의 구름은 전기를 띠고 있다. 구름이 하늘을 떠다니면서 지구와 마찰하게 되고, 그래서 '전자'를 수증기 속에 머금게 된다. 그들을 '전하'라고 부른다. 우리가 책받침으로 머리카락을 문지르면 정전기가 생기는 원리와 같다.

그 전하량이 엄청나게 커지면, 지구와 구름 사이에 전압이 수천 또는 수만 볼트가 걸린다. 그리고 마침내 방전이 일어난다. 그것을 번개라고 부른다. 그 번개 길 속으로 전자가 길을 따라 흐르고 공기와 부딪혀 빛을 내고 소리도 낸다.

이 번개가 나무에 맞으면 나무가 타 버린다. 건물 높은 곳에 피뢰침을 설치해 번개 전자가 쉽게 흘러 땅 밑으로 들어가게 접지한다. 그러면 건물 안의 사람의 안전하다. 가끔 비행기도 번개를 맞는다.

그런데 구름뿐만 아니라 우리 인간의 몸도 전기를 띤다. 옷을 입고 옷과 피부가 마찰해서 전하를 몸에 모아 둘 수 있다. 우리 몸도 수분이 많아 전자를 담아 둘 수 있기 때문이다. 특히 겨울에는 공기 중으로 전자가 빠져나가지 못하고 몸에 잘 저장된다. 이때 물체를 만지면 일종의 번개인 스파크가 일어난다. 손이 따끔하다.

사람뿐만 아니라 전자 제품, 자동차 등 모든 물체도 전자를 담아둘 수 있다. 따라서 번개로부터 컴퓨터와 반도체 등을 보호하려면 피뢰침과 같은 보호회로가 그 안에 필요하다. 그래서 인공지능 반도체를 비롯한 모든 반도체에는 정전기 보호회로가 설치된다. 일종의 피뢰침이다. 회로로 보면 입출력 회로에 바이패스 커패시터(Bypass Capacitor)를 설치한다. 또는 반도체 다이오드(Diode) 회로를 설치해서 고전압 전류를 따로 흐르도록 피해 가는 길을 만든다.

그런데 이러한 정전기 방지 회로는 반도체 사이 혹은 컴퓨터 사이 데이터 입출력 속도를 떨어뜨린다. 디지털 데이터 신호가 지나갈 때 정전기 방지 회로에서 잠시 멈추고 지나가서 속도도 떨어지고, 파형도 열화된다.

인공지능 계산을 위해서는 GPU(Graphic Processor Unit)와 디램(DRAM) 사이에 데이터를 최대한 빠른 속도로 주고받아야 한다. 빅데이터로 인공지능망을 학습(Training)하는 과정에서 특히 그렇다.

그뿐만 아니라 학습 이후에 판단(Inference) 과정에서도 실시간 인공지능 서비스를 제공하려면 빠른 속도의 데이터를 반도체끼리 주고받아야 한다. 구리선 하나당 1초에 100억 비트(10Gbps) 이상을 주고받아야 한다.

그래도 속도가 충분하지 않다. 미래에는 그보다 100배 이상 빠른 속도로 주고받아야 한다. 그런데 바로 그 정전기 회로가 걸림돌이 된다. 세상에 거저는 없는 것 같다. 구름도 그렇다.

인공지능 컴퓨터 등에서 사용되는 디지털 고속 신호 전송 파형. [출처=KAIST]

그런데 컴퓨터도 고속의 데이터를 주고받아야 한다. 한 대의 인공지능 컴퓨터가 혼자 모두 계산하지 못하고 병렬로 서로 협력해서 계산하기 때문이다. 이때 컴퓨터끼리 주고받는 데이터 속도가 100Gbps(1초에 1000억 비트)를 지나 400Gbps까지 요구된다. 이때 데이터 송수신 입출력 반도체 회로가 정전기 방지 회로 때문에 속도가 느려진다.

정전기로부터 인공지능 컴퓨터와 반도체를 보호하려고 하다 생긴 부담이다. 인공지능 컴퓨터나 반도체 사이의 최종 데이터 전송 속도는 전력 소모와 빛의 속도, 정전기 방지 회로로 결정될 것이다. 이 데이터 속도가 인공지능 컴퓨터와 서비스의 성능을 결정한다. 여기서도 구름과 번개가 원인이다.

인공지능도 자연에서 길을 찾는다

4차 산업혁명과 인공지능, 컴퓨터, 반도체 등 첨단기술의 원리도 자연에서 많이 배운다. 빛과 구름 속에서 데이터 속도, 클라우드 컴퓨팅의 개념을 얻는다. 번개를 보면서 반도체 보호 회로를 생각해 낸다. 자연이 스승이 된다.

자연에서는 조화를 찾는다. 남과 여, 음과 양, 땅과 하늘, 양전하와 음전하 등 모두 균형과 조화를 이루면서 살고 있다. 반도체 입출력 회로에서 정전기 방지 회로는 주로 전기장을 담아 두는 커패시터(Capacitor) 성분이다.

자연에서 전기장의 반대는 자기장이다. 그래서 자기장을 이용해 정전기 회로 현상을 상쇄하기도 한다. 이러한 방법을 전문 용어로 인덕티브 피킹(Inductive Peaking) 또는 임피던스 균형 (Impedance Balancing) 작업이라고 한다. 아주 전문적인 용어지만, 결국 균형을 맞춰 문제가 되는 현상을 보완한다는 개념이다. 자연에서부터 배우는 지혜이다.

4차 산업혁명을 잘하려면 어렸을 때부터 자연 관찰을 잘하면 좋겠다. 교실에 가두지 말고 자연에서 뛰어놀면 좋겠다. 도시의 학원과 아파트에서 자란 어린이들이 미래에 노벨상이나 최고의 과학자, 학자가 되기는 어려울 것 같다. 가끔 하늘도 보고 구름도 보고, 번개 소리는 듣자.

고속 입출력 데이터 회로에서 정전기 방지회로의 효과를 보완하는 방법. [출처=KAIST]

 

김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수 joungho@kaist.ac.kr

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
'마이 케이팝 스타' 예선 영상 공개 [서울=뉴스핌] 정태이 기자 = 종합뉴스통신사 뉴스핌이 주최·주관하는 글로벌 오디션 프로그램 '마이 케이팝 스타(MY KPOP STAR)'의 예선 진출자 10팀의 영상이 24일 공개됐다. 이번에 공개된 국내 참가자는 개똥(류진), 마틴(MARTI:N), 박희주, 차밍(Mingi Cha), 김승주(캐치)이며, 해외 참가자는 제이엑스알(JXR, 태국), 앨리스(Alice, 러시아), 하린(Harin, 독일), 젤리캣(JELLYCAT, 미얀마), 케이시야 탄(Keisya Tan, 인도네시아) 등이다. [서울=뉴스핌] 정태이 기자 = 마이 케이팝 스타 예선 진출자들의 모습 2026.06.23 taeyi427@newspim.com 이번 예선에서는 다양한 국적을 가진 지원자들의 개성 있는 모습을 만나볼 수 있다. 우선 국내 참가자인 개똥(류진)은 감미로운 목소리로 마로니에의 '칵테일 사랑'을 가창했으며, 마틴(MARTI:N)은 숀의 '웨이 백 홈(Way Back Home)'을 선보였다. 박희주는 에일리의 '첫눈처럼 너에게 가겠다'와 베이비몬스터의 '위 고업(WE GO UP)'을 통해 반전 매력을 보여준다. 차밍은 지코의 '터프쿠키(Tough Cookie)'를, 김승주(캐치)는 캔트비블루(Can't be blue)의 '첫 눈에 널 사랑할 수는 없었을까'와 롱샷(LNGSHOT)의 '문워킨(moonwalkin')'을 부르며 폭발적인 가창력을 뽐냈다. 해외 참가자들의 활약도 돋보인다. 제이엑스알(JXR)은 언차일드의 '언차일드(UNCHILD)'를 파워풀한 댄스와 함께 선보이며 탄탄한 가창력을 증명했다. [서울=뉴스핌] 정태이 기자 = 마이 케이팝 스타 예선 진출자들의 모습 2026.06.23 taeyi427@newspim.com 앨리스는 베이비몬스터의 '드림(Dream)'을, 하린은 제니의 '라이크 제니(like JENNIE)'를, 젤리캣은 블랙핑크의 '핑크 베놈(Pink Venom)'을 본인만의 스타일로 재해석했다. 케이시야 탄 역시 전소미의 '덤덤(DUMB DUMB)'으로 눈도장을 찍을 예정이다. 화려한 경력을 자랑하는 참가자들도 눈에 띈다. 개똥(류진)은 JTBC '싱어게인2' 27호 가수 출연, Mnet '포커스' 출연, TBS '박스가왕 왕중왕전' 최종 우승 등 화려한 방송 이력을 가진 지원자다. 박희주 역시 영종청소년가요제(장려상), 광주시민가요제(대상), 용인명품가요제(장려상), 전국호수예술제(우수상) 등 여러 가요제를 휩쓴 인재다. 차밍(Mingi Cha) 또한 대구 끼페스티벌에서 12팀 중 3위를 차지했을 정도로 뛰어난 실력을 갖추고 있다. [서울=뉴스핌] 정태이 기자 = 마이 케이팝 스타 예선 진출자들의 모습 2026.06.23 taeyi427@newspim.com 이번 대회는 온라인 예선을 시작으로 온라인 라이브 본선, 오프라인 결선 순으로 진행된다. 최종 우승자 1명에게는 1억 원의 상금이 주어지며, 국내 참가자 중 2~10위에게는 각 200만 원의 상금이 수여된다. 해외 참가자에게는 결선 진출 시 왕복 항공권과 숙박비 등 체류 비용 전액을 지원하는 파격적인 혜택이 제공된다. 이 밖에도 글로벌 쇼케이스 및 공연 참여 기회, 언론 홍보와 인터뷰, 국내 엔터테인먼트사의 현장 캐스팅 등 다채로운 특전이 마련됐다. 아울러 전문 보컬·댄스 트레이닝 프로그램과 K팝 안무를 활용한 숏폼 콘텐츠 제작 지원 등 참가자들의 성장을 도울 다양한 프로그램도 운영될 예정이다. '마이 케이팝 스타' 예선 진출자들의 영상은 4주에 걸쳐 매일 10팀씩 순차적으로 업로드된다. 진출자들은 앞으로 2주간 영상의 '조회수'와 '좋아요' 수를 기반으로 한 평가를 받게 되며, 이를 통해 본선 진출 여부가 판가름 난다. taeyi427@newspim.com 2026-06-24 11:00
사진
심우정 前검찰총장, 종합특검 첫 출석 [과천=뉴스핌] 김영은 기자 = 12·3 비상계엄 당시 계엄 합동수사본부(합수부)에 검사 파견을 검토했다는 의혹을 받는 심우정 전 검찰총장이 24일 2차 종합특별검사팀(종합특검)에 출석했다. 심 전 총장이 종합특검 조사를 받는 것은 이번이 처음이다. 심 전 총장은 이날 오전 9시38분께 경기 과천시 종합특검 사무실에 내란중요임무종사 등 혐의 피의자 신분으로 출석했다. 그는 '계엄사령부(계엄사) 합수부에 검사 파견을 지시했느냐', '법원이 검찰의 내란 가담 정황이 있다고 판단했는데 입장이 있느냐', '계엄 당일 박성재 전 법무부 장관과 어떤 통화를 했느냐'는 취재진 질문에 아무런 답을 하지 않았다. [과천=뉴스핌] 김영은 기자 = 12·3 비상계엄 당시 계엄 합동수사본부(합수부)에 검사 파견을 검토했다는 의혹을 받는 심우정 전 검찰총장이 24일 2차 종합특별검사팀(종합특검)에 출석했다. 심 전 총장은 윤석열 전 대통령 구속취소 결정에 즉시항고를 제기하지 않은 이유 등에 대해서도 묵묵부답한 채 이동했다. 심 전 총장은 2024년 12월 3일 비상계엄 당시 박 전 장관의 지시로 계엄사 합수부에 검사 등 인력 파견을 검토한 혐의를 받는다. 박 전 장관은 계엄 선포 직후 법무부로 돌아와 간부회의를 소집해 '합수부 검사 파견 검토'를 지시했고, 이후 심 전 총장과 세 차례 통화한 것으로 알려졌다. 이와 관련해 서울중앙지법 형사합의33부(재판장 이진관)는 지난 22일 박 전 장관에게 징역 25년을 선고하면서, 박 전 장관이 계엄 선포 직후 심 전 총장에게 전화해 인력 파견 요청을 지시했고 심 전 총장이 소관 부서에 이를 이행하도록 했다고 판단했다. 검찰청법상 검사 파견 시 장관이 총장 의견을 들어야 하는 만큼, 박 전 장관이 심 전 총장에게 협조를 구할 필요가 있었다는 취지다. 심 전 총장은 또 윤 전 대통령의 구속취소 결정 이후 즉시항고를 제기하지 않은 혐의도 받는다. 아울러 김건희 여사가 연루된 도이치모터스 주가조작·디올백 수수 의혹 사건 수사를 무마하는 데 관여했다는 혐의도 있다. 종합특검은 이날 심 전 총장을 상대로 그가 계엄 이후 검사 파견을 지시했는지 여부, 총장 시절 직권을 남용했는지 여부 등을 구체적으로 조사할 방침이다. [과천=뉴스핌] 류기찬 기자 = 내란 가담 혐의를 받는 심우정 전 검찰총장이 24일 오전 경기 과천시 2차 종합특검 사무실에 피의자 조사를 받기 위해 출석하고 있다. 2026.06.24 ryuchan0925@newspim.com yek105@newspim.com 2026-06-24 09:55
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