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[김정호의 4차혁명 오딧세이] 전자공학 교과목 현실에 맞게 개편해야

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대학에서 배우는 전자공학 이론, 현실에 맞지 않아
4차 산업혁명에 부합하도록 교과목 개편해야

현실에 뒤떨어진 전자공학 회로 이론

반도체를 비롯해서 전자 부품을 설계하기 위해서는 회로의 기능과 성능을 먼저 정하고, 그 다음 단계로 회로를 구성하면서 설계를 진행한다. 4차 산업혁명을 이루기 위한 센서, 사물인터넷, 인공지능 서버, 데이터 센터, 클라우드 컴퓨팅 시스템 모두 이런 회로로 만들어 진다. 그래서 회로는 전통적으로 대학 2학년의 전자공학 과정에서 핵심 과목이 된다.

이 회로의 동작을 이해하고, 더 나아가 설계하기 위해서는 각 회로의 동작 원리를 이해하고 파악해야 한다. 그래서 각 회로의 동작 상황을 전원이 사인파 삼각함수(sinwt, coswt)로 가정하고 전류, 전압을 구하는 연습을 한다.

대학 때 중간고사 기말고사 시험 문제도 이러한 방법을 이용해서 연필로 미분방정식을 풀어서 답을 구한다. 그래서 점수도 받고, A, B, C, D 성적도 받고, 학기 말에 학점이 정해진다. 졸업할 때 총 학점도 계산해서 대학원 진학시에 그리고 취업 시에 사용되고 평생 따라 다닌다.

그런데 진짜 문제는 이러한 학교에서 배우고, 연습하고, 시험 봐서 성적을 얻는데 사용한 회로 이론이 현실에 부합하지 않는다는 사실이다.

컴퓨터로 계산한 전류 파형, 출처: KAIST.

요즘 같이 4차 산업혁명 시대에는 회로가 기가헤르쯔(GHz) 시대를 넘어서 테라 헤르쯔(THz) 시대로 접어 들고 있다. 테라헤르쯔는 기가헤르쯔보다 1000배나 빠른 고주파 신호이다. 더 많은 정보를 주고 받고, 계산하고 저장하기 위해서 더 높은 고주파를 쓸 수 밖에 없다. 이제 대학에서 배운대로 설계해서 동작하는 회로는 하나도 없다고 보면 된다. 그러니 과연 얼마나 대학 교과목 수업과 시험이 효과적인가 의문을 들게 된다. 

 

교과서 내용? 현장에서는 맞지 않아

대학에서 배운 회로 이론이 맞지 않는 가장 큰 이유는 저항, 커패시터, 인덕터로 표현되는 회로 모델이 틀리기 때문이다. 모델이 틀리면 수식이 틀리고, 당연히 계산과 예측 결과가 틀린다. 

또 다른 교과서 회로 이론의 한계는 소자의 모델이 회로 동작 조건에 따라 변화한다는 사실이다. 흐르는 전류 또는 전압에 따라 저항 커패시터, 인덕터 모델이 바뀐다. 이러한 모델을 비선형 모델이라고 한다. 더 어려운 것은 온도에 따라서도 모델이 바뀐다. 인공지능 서버나 데이터 센터 메모리가 수많은 작업을 하면 온도가 올라가고, 이 결과 모델이 바뀌고 당연히 낮은 온도의 예측과 틀리게 된다.

마지막 한계는 실제 회로는 몇 개의 간단한 방정식으로 풀 수 없다는 사실이다. 반도체 내에는 수조 개 단위의 회로가 있다. 손으로 몇 개의 수식으로 풀기 불가능하다. 그리고 서로 인접한 소자, 트랜지스터, 연결선이 서로 영향을 미친다. 그래서 서로 방정식이 연결되어 있다. 서로 수 조개의 연결된 방정식과 수조 개의 변수를 다 풀 수 없다. 그래서 컴퓨터로 해석할 수 밖에 없다.

컴퓨터로 계산한 전류 파형, 출처: KAIST


4차 산업혁명에 맞는 교과목으로 개혁해야

얼마전 대학 입학 시험이 치러졌다. 수십만 명의 학생들과 수험생 학부모 들이 마음졸였다. 특히 올해는 지진으로 1 주일 시험 날짜가 연기되었다. 이 시험 결과에 따라 지망하는 학교, 학과가 달라진다. 모두 이 시험 성적으로 대학 신입 생을 뽑는 과정을 받아들인다.

대학수학능력시험 답안지, 출처: 구글.

아쉽고 안타까운 것은 학교 때 시험 성적이 꼭 실제 산업이나 연구현장에서의 작업 수행 능력과는 아무 상관이 없다는 사실이다. 경영학 학점이 높다고 사업을 잘 할까? 경제학 수업 학점이 높다고 주식투자를 잘 할까? 마찬가지로 수학 문제를 잘 푼다고 창의적일까?학점이 높다고, 성적이 높다고 빌 게이츠나 스티브 잡스가 될까?

전혀 아니다. 학교 시험은 어차피 맞지도 않는, 세상에 없는 단순한 문제를 풀고 평가한다. 학점이나 성적이 높으면 오히려 자기 고집에 갇혀 협동 능력, 창의 능력, 소통 능력이 더 떨어질 위험성이 있다. 

4차 산업혁명 시대에는 더 이상 인간과의 경쟁과 순위는 의미가 없다. 시험도 인공지능이 인간 보다 더 잘 볼 날이 멀지 않았다. 이제 인간끼리 협동하고 인공지능과 경쟁해야 한다. 오히려 인공지능과 협동해야 하는 시기가 왔다. 오히려 학교 성적이 좋으면 이러한 협동 능력이 떨어지고, 본인 지식의 한계를 몰라 도태될 수도 있다. 학교 성적이 좋아서 할 수 있는 일은 인공지능이 대체하기 딱 좋은 분야이다. 그래서 꼭 학 입학 시험 시기는 날씨가 추워지는 지 모르겠다.

[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수]

김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수.

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美 동북부 눈폭풍 항공편 3800편 결항 [서울=뉴스핌] 최원진 기자= 미 동부 해안을 강타한 강력한 겨울 폭풍의 영향으로 항공편이 대거 취소됐다. 항공편 추적 사이트 플라이트어웨어에 따르면 22일(현지시간) 오후 6시 42분(한국시간 23일 오전 8시 42분) 기준 미국 전역에서 국내선과 국제선 항공편 총 3천800편 이상이 결항됐다. 지연도 2만여편에 달한다. 특히 폭풍 경로에 놓인 뉴욕과 보스턴 공항에서는 월요일(23일) 출발편 대부분이 이미 취소된 상태다. 22일(현지시간) 미국 뉴욕 맨해튼 타임스퀘어에서 눈 맞으며 걷는 사람들. [사진=로이터 뉴스핌] 이번 폭풍은 이날 낮부터 밤사이 절정에 이를 것으로 예보됐다. 미 국립기상청(NWS)은 일부 지역에서 최대 1~2피트(약 30~60cm)의 적설이 예상되며, 강풍과 함께 일부 지역에서는 침수 가능성도 있다고 밝혔다. 블리자드(눈 폭풍) 경보는 뉴욕시와 롱아일랜드, 보스턴을 비롯해 뉴저지·코네티컷·델라웨어·메릴랜드·로드아일랜드·매사추세츠 해안 지역에 내려졌다. 뉴저지, 델라웨어, 로드아일랜드, 코네티컷, 매사추세츠, 뉴욕 일부 지역에는 비상사태가 선포됐다. 기상청 예보센터의 기상학자 코디 스넬은 "북동부에 이 정도 규모의 노어이스터(저기압성 폭풍)와 블리자드가 동시에 발생한 것은 오랜만"이라며 "이 지역에 중대한 영향을 미칠 대형 겨울 폭풍"이라고 밝혔다. 이번 폭풍은 일부 지역에서 비로 시작해 기온 하강과 함께 눈으로 바뀔 전망이다. 특히 이날 밤부터 23일 새벽 사이 가장 많은 눈이 내릴 것으로 보이며, 일부 지역에서는 시간당 최대 2인치(약 5cm)의 폭설이 쏟아질 가능성도 제기됐다. NWS는 강한 돌풍으로 '화이트아웃' 현상이 나타나 시야 확보가 어려워질 수 있고, 전력선 단선으로 정전이 발생할 가능성도 경고했다. 보스턴-프로비던스 남동부 지역에 대해서는 "잠재적으로 역사적이고 파괴적인 폭풍"이 될 수 있다고 우려했다. 뉴욕시에 블리자드 경보가 내려진 것은 지난 2017년 3월 이후 9년 만에 처음이다. 조란 맘다니 뉴욕시장은 기자회견에서 "최근 10년 사이 이 정도 규모의 겨울 폭풍은 없었다"며 23일 오후 9시부터 24일 정오까지 필수 차량을 제외한 일반 차량의 도심 통행을 금지하는 이동 제한령을 발동했다. 뉴욕시 공립학교는 대면·원격 수업을 모두 취소했다. 시는 제설 장비를 총동원하는 한편 보행로 제설 인력을 추가 투입하고 있으며, 노숙인을 쉼터와 온열센터로 안내하는 활동도 병행하고 있다.  wonjc6@newspim.com   2026-02-23 08:53
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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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