전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이

[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
강의구, 1심서 실형…법정 구속 [서울=뉴스핌] 홍석희 기자 = 12·3 비상계엄 선포문 표지를 사후에 만들고 보관한 혐의로 기소된 강의구 전 대통령실 부속실장이 1심에서 징역형을 선고받았다. 강 전 실장은 증거 인멸과 도망을 우려로 법정에서 구속됐다. 서울중앙지법 형사합의30부(재판장 박옥희)는 28일 오후 허위 공문서 작성·행사, 공용물 손상, 대통령기록물에 관한 법률 위반 등 혐의를 받는 강 전 실장에게 징역 1년 6개월을 선고하고, "증거 인멸과 도망의 우려가 있다"며 구속영장을 발부했다. [서울=뉴스핌] 사진공동취재단 = 강의구 전 대통령실 부속실장이 28일 오후 서울 서초구 서울중앙지방법원에서 열린 사후 계엄 선포문 허위 작성 1심 선고 공판에 출석하고 있다. 2026.05.28 photo@newspim.com 강 전 실장은 비상계엄 해제 후인 2024년 12월 6일 한덕수 전 국무총리, 김용현 전 국방부 장관이 사전에 부서하고 윤석열 전 대통령이 서명한 문서에 따라 비상계엄을 선포한 것처럼 허위 계엄 선포문을 작성한 혐의로 기소됐다. 해당 사후 문건은 한 전 총리, 김 전 장관, 윤 전 대통령 순으로 서명이 이뤄졌고, 강 전 실장 사무실에 보관된 것으로 조사됐다. 내란 혐의 수사가 본격화하자 한 전 총리로부터 "사후에 문서를 만들었다는 것이 알려지면 또 다른 논쟁을 낳을 수 있으니 내가 서명한 것을 없었던 것으로 하자"라는 말을 듣고 해당 문건을 파쇄한 혐의도 받는다. 재판부는 사후에 작성된 계엄 선포문이 허위 공문서에 해당하며, 강 전 실장에게 허위 공문서를 작성하려는 고의가 있었다고 판단했다. 재판부는 "계엄 선포의 절차적 적법성을 증명하고 계엄 선포문 표지가 공개되는 상황을 대비하기 위해 작성한 이상 (문서) 행사의 목적을 부정할 수 없다"고 판시했다. 이 밖에 계엄 선포문 파쇄와 관련한 공용서류 손상·대통령기록물법 위반 혐의도 유죄로 인정됐다. 다만 재판부는 "문서 보관 행위만으로는 해당 문서의 신용을 해할 위험이 발생했다고 볼 수 없다"며 허위 공문서 행사 혐의는 무죄로 판단했다. 재판부는 양형과 관련해 "피고인은 대통령을 지근거리에서 보좌하는 고위 공무원으로서 대통령의 직무수행을 올바르게 보좌해야 한다"며 "그럼에도 피고인은 이 사건 계엄 선포가 위헌·위법하다는 지적이 제기되고, 대통령 탄핵 소추안이 발의된 엄중한 상황에서 윤석열 등의 서명을 받아 허위 공문서를 작성했다"고 질타했다. 이어 "피고인은 윤석열의 사전 지시가 없었는데도 계엄 선포문의 표지 형식을 작성하고 윤석열 등의 서명을 받아 각 범행의 주요한 실행행위를 담당했다"며 "피고인의 직위와 역할을 비춰볼 때 죄책이 무겁다"고 덧붙였다. 재판부는 선고 이후 증거 인멸 및 도망 우려 등으로 강 전 실장에게 구속영장을 발부했다. 강 전 실장 측 변호인은 "사실관계를 다 인정하고 법리적으로 다퉜고 증거, 증인에 대해서도 동의했다"며 "법리적으로 다툴 여지가 있으니 불구속 상태에서 재판받게 해 달라"고 했다. 강 전 실장도 "저는 증거 인멸과 도주에 대한 의사가 전혀 없다"고 항변했으나 재판부는 "피고인이 범행을 다투고 있고 1년 6개월이라는 가볍지 않은 형이 선고됐다"며 받아들이지 않았다. hong90@newspim.com 2026-05-28 15:27
사진
신네르, 롤랑가로스 2회전 탈락 [서울=뉴스핌] 박상욱 기자 = 세계 테니스계를 호령하던 얀니크 신네르(24·이탈리아·1위)가 파리의 가혹한 폭염과 갑작스러운 컨디션 난조로 커리어 그랜드슬램 도전이 물거품됐다. 신네르는 28일(현지시간) 프랑스 파리 롤랑가로스 스타디움에서 열린 2026 프랑스오픈 남자 단식 2회전에서 세계 56위 후안 마누엘 세룬돌로(24·아르헨티나)에게 세트 스코어 2-3(6-3, 6-2, 5-7, 1-6, 1-6)으로 대역전패했다. 톱시드를 받은 선수가 이 대회 3라운드 이전에 탈락한 것은 2000년 안드레 애거시(미국) 이후 무려 26년 만이다. [파리 로이터=뉴스핌] 박상욱 기자=신네르가 28일(현지시간) 2026 프랑스오픈 남자 단식 2회전 경기 중 더위를 식히고 있다. 2026.5.29. psoq1337@newspim.com 경기 초반은 신네르의 독무대였다. 강력한 스트로크를 앞세워 1, 2세트를 손쉽게 따냈다. 3세트에서도 게임 스코어 5-1까지 달아나며 완승을 눈앞에 뒀다. 그러나 파리의 30도를 웃도는 폭염 속에서 비극이 시작됐다. 심한 어지럼증과 메스꺼움을 느낀 신네르는 급격한 체력 저하와 함께 다리 경련 증세를 보였다. 코트를 떠나 메디컬 타임아웃까지 요청했으나 한 번 무너진 몸은 회복되지 않았다. 신네르가 중심을 잃자 세룬돌로는 끈질긴 수비와 집요한 톱스핀 샷으로 상대를 흔들었다. 몸이 굳어버린 신네르는 마지막 20게임 중 단 2게임만 따내는 빈공 속에 급격히 무너졌다. 이 경기 전까지 올 시즌 인디언웰스, 마이애미, 몬테카를로, 마드리드, 로마까지 'ATP 마스터스 1000' 시리즈 5개 대회를 연속 석권하며 30연승을 달리던 신네르의 무패 행진도 허무하게 마감됐다. 지난해 파리 마스터스 우승을 포함하면 마스터스 1000 시리즈 6개 대회 연속 우승이라는 대기록의 중단이다. [파리 로이터=뉴스핌] 박상욱 기자=신네르가 28일(현지시간) 2026 프랑스오픈 남자 단식 2회전에서 패한 뒤 경기장을 떠나고 있다. 2026.5.29. psoq1337@newspim.com 경기 후 신네르는 "최근 많은 경기를 치르며 회복할 시간이 부족했고 아침부터 몸이 무거웠다"며 "3세트 이후 에너지가 완전히 떨어지며 흐름을 잃었다"고 아쉬움을 삼켰다. 대어를 낚은 세룬돌로 역시 "그에게 정말 힘든 상황이었다. 솔직히 운이 따랐고 신네르가 빨리 회복하길 바란다"며 위로를 건넸다. 이번 이변으로 지난 2024년 호주오픈을 기점으로 이어져 온 신네르와 카를로스 알카라스(스페인·2위)의 '메이저 독식 체제'는 잠시 멈추게 됐다. 지난 9개의 메이저 대회를 양분했던 알카라스가 손목 부상으로 대회 전 기권한 데 이어 신네르마저 조기 탈락하며 롤랑가로스는 한 치 앞을 알 수 없는 혼전 양상으로 접어들었다. [파리 로이터=뉴스핌] 박상욱 기자=세룬돌로가 28일(현지시간) 2026 프랑스오픈 남자 단식 2회전에서 승리한 뒤 팬들에 인사하고 있다. 2026.5.29. psoq1337@newspim.com 번번이 이들에게 밀렸던 노박 조코비치(세르비아)의 통산 25번째 메이저 우승 대기록 도전과 메이저 대회 준우승 단골이었던 알렉산더 즈베레프(독일), 캐스퍼 루드(노르웨이) 등 강자들의 왕좌 탈환 경쟁이 본격적인 막을 올렸다. 특히 조코비치가 이번에 정상에 오르면 남녀 테니스를 통틀어 '역대 메이저 단식 최다 우승'이라는 전인미답의 이정표를 세우게 된다. psoq1337@newspim.com 2026-05-29 08:03
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