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[김정호의 4차혁명 오딧세이] 추석 KTX를 타며 떠올린 미래의 빅데이터 전송법

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추석 명절 교통편 '고속도로'와 'KTX'

올해 추석 연휴가 길어 가족과 오랜만에 많은 시간을 같이 보낼 수 있어서 아주 좋았다. 서울, 울진, 봉화, 대전을 다니면서 전국을 한 바퀴 돌았다. 날씨가 좋아 바닷가 구경도 하고, 금빛으로 변해가는 들판도 즐겼다. 보통은 명절이 되면 교통이 가장 큰 관심사였다. 그런데 전국이 촘촘히 고속도로로 연결되어 있어 가을 경치를 만끽하면서 편하게 다닐 수 있었다.

  김정호 카이스트 교수

이렇게 명절 때 귀향과 귀성 때 주로 이용하는 대표적인 교통 인프라가 고속도로와 KTX라고 볼 수 있다.

4차 산업혁명 시대 속의 빅데이터의 원활한 흐름을 위한 데이터 연결선도 교통 인프라와 비유해서 이해할 수 있다. 고속도로와 KTX 의 특징을 교통량(Bandwidth), 도착 시간의 차이(Latency), 에너지소비량(Power Consumption), 공기오염(Noise coupling) 등으로 구별할 수 있다. 이러한 특징은 데이터 연결선에서도 마찬가지이다.

고속도로는 개별 자동차의 운행 자유도를 갖는다. 각 자동차가 차선이나 운행노선, 도착시간 결정의 자유를 갖는다. 그렇지만 교통량을 높이기 위해서는 차선 수를 높여야 한다. 그래야 동시에 많은 차량이 동시에 같이 이동할 수 있다. 일종의 병렬형(Parallel) 교통수단이라고 볼 수 있다. 따라서 늘어나는 교통량을 감당하기 위해서 차선을 계속 넓히거나 새로운 고속 도로를 계속 지어야 한다.

그래서 남북 방향의 고속도로로 경부고속 도로 뿐만 아니라, 중부고속도로, 중앙고속도로, 중부내륙 고속도로를 계속 건설해 왔다. 그런데 각 자동차마다 운전 습관, 자동차 성능, 휴게소 정차 여부에 따라 자동차의 각각 도착 시간이 많이 벌려 진다. 동시에 자동차들이 같이 도착하기 어렵다. 동시 도착이라는 개념이 없다. 건설 비용이 적지만 시간 관념이 적다고 볼 수 있다.

반면에 KTX는 상행선과 하행선이 분리된 각각 단일 노선을 사용한다. 그래서 일종의 직렬형(Serial) 운송 수단이다. 이 수단의 장점은 승객 수천 명이 동시에 도착한다는 점이다. 그래서 승객 도착의 간격이 작다. 시간을 잘 맞춘다. 그래서 승객 사이에 시간 지연이 최소화 된다. 승객 수송량을 높이기 위해서는 KTX 한 대에 싣는 승객 수가 많아야 하고, 객차 수가 증가해야 한다.

KTX가 국민 교통수단으로 자리잡고 있다. [자료=KTX]

그리고 KTX의 운행 속도가 더 높아져야 한다. 미래에는 1000 ㎞/h 속도로 다녀야 한다. 그러먄 비행기보다 빠를 수도 있겠다. 공기의 마찰을 줄이기 위해 KTX 를 위한 진공 터널도 생각해 볼 수 있다. 그래서 고속 KTX의 기술적 난이도가 아주 높다. 

4차 산업혁명 시대의 빅데이터 연결선 기술

고속도로와 KTX로 대표되는 교통 인프라의 개념과 4차 산업혁명 시대의 데이터 연결선의 관계가 매우 밀접하다고 본다.

빅데이터는 생산지인 IoT(센서 단말기), 센터나 반도체 메모리, 그리고 인공지능 처리를 위한 서버나, 컴퓨터, 스마트폰이 각각 공간적으로 분리되어 있기 때문이다. 한편으로 가정 내에서는 셋탑 박스와 TV 사이에 영상과 음성 디지털 신호를 보내야 한다. 인공지능 서버에서는 GPU와 디램 사이에 데이터를 빠른 속도로 주고 받아야 한다. 빅데이터의 생산자, 저장자, 그리고 소비자가 각각 다르기 때문이다.

이러한 디지털 데이터의 전송에도 고속도로와 KTX처럼 직렬형 데이터 전송 기술과 병렬형 데이터 전송 기술이 사용된다. 과거에는 주로 병렬형 데이터 통신 기술이 사용되었다. 값싸고 구현하기 쉽기 때문이다. 컴퓨터 PC 내부에는 과거에 하드디스크로 불리는 저장장치와 컴퓨터 계산 장치를 연결선으로 대표적 병렬 연결선인 리본 케이블(Ribbon Cable) 사용되었다.

그러나 리본 케이블은 컴퓨터 내에 공간을 많이 차지하고 공기 흐름을 방해하여 컴퓨터 냉각이 어려웠다. 더욱이 각각 수십 개의 병렬 연결선으로 도착하는 데이터의 도착 시간(Latency) 가 제각각 달랐다. 각 선의 조건이 다르기 때문이다. 그래서 빠른 속도로 동시에 계속 데이터를 보내기 어려웠다. 그리고 데이터 전송량을 높이기 위해서 계속 연결선 수를 늘리기 어려웠다. 공간을 차지하기 때문이다.

컴퓨터 내의 병열 데이터 전송을 위한 리본 케이블 케이블과 커넥터. [출처:가치창조 기술]

이러한 병렬 데이터 연결선의 문제를 극복하기 위해서 등장한 기술이 직렬 데이터 전송 기술이다. 선 한 개를 이용해서 초고속으로 디지털 데이터를 블록으로 보내는 기술이다. 대표적으로 컴퓨터와 주변 기기를 연결하는 USB(Universal Serial Bus) 연결선 기술이다. 송신(Tx), 수신(Rx) 두 개의 선으로 이루어져 있다. 앞으로 USB 의 속도는 10Gbps (1초에 100억개 비트)로 이상으로 지금보다 10 배 이상 빨라질 전망이다. 선이 간단해 연결선이 공간을 차지 하지 않는다.

또 다른 직렬 데이터 연결선 방식이 HDMI (High Definition Multimedia Interface) 기술이다. 요즈음 가정에서 디지털 TV 와 DVD 플레이어의 연결은 HDMI 연결선을 사용한다. 또한 컴퓨터와 빔 프로젝트의 연결도 HDMI 를 사용한다. HDMI 디지털 연결선을 이용해서 빨강(R), 녹색(G), 파랑(B)으로 표현되는 빛의 삼원색과 음향 디지털 신호를 보낸다.

앞으로 TV 화면의 초고해상도로 화면 해상도가 계속 증가하면서 HDMI 직렬 데이터 전송속도고 10Gbps (1초에 100억개 비트)로 높아질 전망이다. 이러한 디지털 데이터 전송 속도를 더욱 높이기 위해서 2층, 4층 객실 KTX 처럼 데이터 전송도 4층 (PAM4) 레벨을 사용하려는 시도가 생기고 있다. 기술 난이도가 높다.

가전 기기와 컴퓨터의 영상과 음성 데이터 전송을 위한 HDMI 케이블과 켄넥터. [출처: 아마존]

 

HDMI 직렬 데이터 통신 케이블의 데이터 전송의 품질을 보여 주는 아이 다이어그램(Eye Diagram) 측정 결과. [출처: KAIST]


직렬 vs. 병렬 기술의 장단점 고려해야

이처럼 직렬 데이터 통신 기술과 병렬 데이터 통신 기술은 각각 장단점을 갖고 있다. 여기에 전력 소모, 비용, 편리성, 기술 발전 단계도 고려해야 한다. 각 데이터 센터, 센서, 컴퓨터 등 각 체계 상황에 따라 직렬과 병렬 방식이 채택될 전망이다. 경우에 따라 두 가지 기술이 동시에도 사용될 수 있다.

이 모든 이유는 4차 산업혁명을 맞아 끊임 없이 빅데이터가 생산되고, 이를 끊임 없이 독점적으로 사용하려는 시도가 지속될 예정이기 때문이다. 누군가 클라우드와 빅데이터를 이용해서 정치, 사회, 경제를 지배하고자 하는 의도를 갖고 있는 한 필연적인 현상이다. 특히 인공지능은 데이터를 통해서 학습한다.

4차 산업혁명은 데이터를 먹고 산다. 우리는 지구상의 둥근 공간에 흩어져서 살고 있다. 마찬가지로 지구상의 데이터도 공간적으로 지구상에 둥글게 흩어져 있다.

 

joungho@kaist.ac.kr   

    

[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수]

 

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발견 어려운 췌장암 AI로 조기 진단 [베이징=뉴스핌] 조용성 특파원 = 중국 알리바바가 개발한 AI 솔루션이 췌장암 조기 진단을 해내는 것으로 나타났다. 췌장암은 발견하기가 극히 어려운 암으로, 보통 말기에 발견된다. 때문에 췌장암은 진단 후 5년 생존율이 10%에 불과하다. 중국의 AI 솔루션이 중국의 한 병원에서 시범 적용되고 있으며, 이를 통해 췌장암 조기 발견 사례가 늘고 있다고 뉴욕타임스 중문판이 6일 전했다. 알리바바가 개발한 이 솔루션의 명칭은 'PANDA(인공지능 췌장암 검사 시스템)'이다. 촬영된 CT 영상을 AI가 판독해 췌장암 확진을 결정하는 소프트웨어다. PANDA는 중국 내 여러 병원에서 임상을 진행 중이다. 이 중 한 곳은 닝보(寧波)대학 인민병원이다. 닝보대학 인민병원은 2024년 11월 PANDA를 도입해 임상시험을 시작했다. 현재까지 PANDA는 18만 건 이상의 복부 혹은 흉부 CT를 분석했고, 이를 통해 20건 이상의 췌장암을 발견했다. 이 중 14건은 조기 진단이었다. 췌장암은 조기 진단될 경우 수술을 통한 제거가 가능하다. 한 환자의 경우 복부 팽만감과 메스꺼움의 증상으로 병원을 찾아 CT를 촬영했으며, 췌장 전문 검사를 받지 않았지만, 췌장암 판정을 받았다. 현지 의사는 "PANDA의 식별이 없었으면 결코 췌장암 판정을 못 하는 상황이었으며, PANDA로 인해 환자의 췌장암이 조기에 발견됐고 수술을 통해 완치될 수 있었다"며 "AI가 환자의 생명을 구했다고 볼 수 있다"고 소개했다. 아직은 오차율이 비교적 높은 상태다. PANDA는 그동안 1400건의 스캔 영상에 대해 췌장암 가능 경고를 했다. 전문의들은 이 중 300개에 대해서만 정밀 진단이 필요하다고 판단했다. 이후 300명의 환자는 재검사를 받았다. 이 중 20여 건이 췌장암으로 판정받았다. PANDA를 개발한 곳은 알리바바 산하 다모(達摩)연구소다. 연구소의 베테랑 알고리즘 전문가는 2000명 이상의 췌장암 환자의 CT 영상을 취득해 방사선 전문의들에게 병변 위치를 수작업으로 표시하도록 요청했다. 그리고 결과물을 AI 학습으로 훈련시켰으며, 이를 통해 PANDA는 선명도가 낮은 CT 이미지에서도 췌장암을 식별할 수 있게 됐다. 알리바바의 PANDA는 지난해 4월 미국 식품의약국(FDA)으로부터 패스트트랙 의료 기기로 선정됐다. 해당 제도는 성능이 뛰어난 의료 기기의 경우 임상 시험 기간을 단축시켜준다. 캘리포니아 대학의 한 교수는 "임상 경험이 풍부한 전문가보다 PANDA가 의사들에게 더 가치가 있을 것"이라며 "PANDA와 같은 솔루션은 지방 병원이나 진료소의 유용한 보조수단이 될 것"이라고 평가했다. 중국 병원 자료사진. [신화사=뉴스핌 특약] ys1744@newspim.com 2026-01-06 11:36
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9월 북극항로 첫 시범운항 [부산=뉴스핌] 최영수 선임기자 = 해양수산부가 올해 북극항로 개척에 본격 나선다. 오는 8월 말에서 9월 중 컨테이너선(3000TEU급)을 투입해 시범운항을 실시할 예정이다. 이를 위해 상반기 중 시범운항에 참여할 선사 및 화주를 모집해 선정할 방침이다. ◆ 북극항로 개척 원년…첫 시범운항 주목 김성범 해양수산부 장관직무대행(차관)은 지난 5일 부산청사 해양수산부에서 신년 기자간담회를 열고 이 같은 내용을 포함한 새해 정책방향을 제시했다. 그는 "오는 9월 전후에 시범운항을 할 수 있도록 준비하고 있다"면서 "3000TEU급 컨테이너선을 투입할 예정"이라고 밝혔다. 이어 "3000TEU급 컨테이너선이 대형에 비하면 작다고 할 수 있지만, 크기는 중요하지 않다"면서 "중국이 지난해 운항한 선박도 4000TEU급 수준"이라고 설명했다. 김성범 해양수산부 장관직무대행(차관)이 지난 5일 부산청사 해양수산부에서 신년 기자간담회를 열고 새해 정책방향을 설명하고 있다. [사진=해양수산부] 2026.01.06 dream@newspim.com 김 대행은 "시범운항을 위해 올해 상반기 중에는 선사와 화주를 선정할 예정"이라면서 "시범운항이라는 면에서 여러 가지 인센티브를 제공할 방침"이라고 밝혔다. 다만 "선사가 선정되면 선사가 희망하는 게 있기 때문에 이를 반영해서 잘 결정하겠다"고 덧붙였다. 부산신청사 건립과 관련해서는 "내년 예산에 (신청사)설계비를 반영할 예정"이라면서 "내년부터 구체적인 (청사 건립)절차를 시작할 계획"이라고 밝혔다. UN해양총회 개최지와 관련해서는 "개최도시 선정은 UN과도 협의해야 할 사항"이라면서 "(유치에)관심 있는 도시들과 협의해서 결정하겠다"고 설명했다. ◆ 부산해양수도 조성 첫발…유관기관 모으기 가속 김 대행은 지난 5일 부산청사에서 열린 해수부 시무식에서 신년사를 통해 "북극항로 시대에 대비한 동남권 대도약을 실현하겠다"고 제시했다. 이를 위해 해양수산분야 유관기관을 부산으로 모으는 작업이 본격화될 전망이다. 해수부 산하기관들도 올해 부산 이전이 본격화될 것으로 보인다.  김 대행은 "기업, 공공기관, 해사법원, 동남권투자공사 등이 집적화된 해양클러스터 조성을 추진해 나가겠다"면서 "부산항을 세계 최대 규모의 항만으로 개발하고, 터미널 운영 효율화와 종합 항만서비스 제공을 통해 글로벌 물류 요충지로 성장시키겠다"고 다짐했다. 이어 "북극항로 시대에 대비한 동남권 대도약을 실현하겠다"면서 "부산에서 로테르담까지 북극항로 시범운항을 추진하고 해양수도권 육성전략을 조속히 수립하겠다"고 강조했다. 2026년 해양수산부 업무계획 [자료=해양수산부] 2025.12.23 dream@newspim.com dream@newspim.com 2026-01-06 11:00
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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.
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.
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