전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
마켓

속보

더보기

[김정호의 4차혁명 오딧세이] '세상 움직이는 진짜 힘' 경계 조건을 아십니까?

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

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

※ 번역할 언어 선택

문제의 해법이 많아지면 최종 해법은 경계선에 있는 조건이 결정
한반도의 복잡한 정세 해법을 결정하는 '경계 조건'에 관심 가져야

문제의 궁극적 해법을 결정하는 '경계 변수'

대학교와 대학원에선 공학문제 연습에 있어 미분 방정식 문제를 가장 많이 푼다. 전자공학의 전자파의 전파 문제, 안테나 설계 문제, 반도체 내의 전자 존재 문제, 반도체 내의 에너지 문제, 기계공학에서의 진동 문제, 마찰문제 등이 이에 해당한다.

이러한 연습 문제에선 기술과 자연 내의 현상을 대부분 아주 간단한 선형 2차 미분방정식으로 모델을 하고, 그 수학식으로 해를 얻는다. 이를 통해 어떤 솔루션이 존재하는 지, 어떤 물리적 의미를 갖는 지를 해석한다. 하지만 이러한 접근은 한계가 있다. 실제 자연 문제는 비선형적인 경우가 많다. 

필자의 연구실에선 하이브리드 전기 자동차의 전자파 문제를 컴퓨터로 계산한 적이 있다. 자동차의 경우 나노 미터급 크기의 반도체 구조에서 시작해 자동차 전체 바디 사이즈인 미터 크기까지 큰 크기의 범위 내에서 동시에 컴퓨터로 계산한다. 결국 컴퓨터를 이용해 시뮬레이션할 때, 반도체도 모델해야 하고, 케이블, PCB, 샤시, 바퀴까지 포함해서 계산해야 한다. 컴퓨터로 계산한다 해도 2차 미분방정식이 이 범위이면 계산이 매우 어렵다. 아주 다양한 컴퓨터 계산 알고리즘을 사용한다. 

그런데 이러한 미분방정식의 해는 좌표계에 따라 다른 함수 해를 갖는다. 예를 들어 (x,y,z)로 표현되는 직각 좌표계의 경우 정현파 삼각함수인 sin(x), cos(x) 등의 해를 갖는다. 그래서 시간 또는 공간에 따라 주기적으로 변화하는 함수 해를 갖는다. 

그런데 각각의 좌표계에는 미분방정식의 무한대의 해가 존재하며, 이 무한대의 해에서 특정 해답은 바로 '경계 조건'(Boundary condition)에 의해 결정된다. 직각 좌표계의 경우 (x, y, z) 세 축 방향으로 맨 끝의 길이와 상태가 3가지 경계 조건이 된다. 이 경계 조건이 결정되면 특정한 주파수, 에너지의 정현파 삼각함수가 최종 해가 된다.

여기서 결정되는 특정한 주파수, 에너지 등은 연속적인 값이 아니라 뚝 뚝 끊어진 불연속 값을 갖는다. 따라서 미분방정식의 해와 특정 값은 최종적으로 경계 조건이 결정한다. 4차 산업혁명은 디지털 세계다. 그렇게 보면 4차 산업혁명은 경계 조건을 만족하는 미분방정식의 해가 될 수 있다.

한반도 운명을 결정할 수 있는 '경계 변수' 에 관심 가져야

한반도는 미국, 일본, 중국, 러시아 등 강대국들과 인접하고 있다. 우리는 항상 힘의 균형과 비균형 사이에서 생존해 왔다. 그 힘은 때론 대륙세력이 되기도 하고, 때론 해양세력이 되기도 한다. 최근 북한 핵 문제가 전면에 등장하면서 우리 주변의 경계 조건에 대해서 다시 한번 실감하고 있다. 한반도 주변의 경계 조건이 우리가 취할 수 있는 해를 정한다.

아메리카 대륙을 맨 처음 발견한 크리스토퍼 콜럼버스(아래 사진)는 동생인 바르톨로메오 콜럼버스와 지도 제작 일을 하고 있었다. 그런데, 그 당시 베스트셀러였던 동방견문록을 읽고 기존의 관념과는 다르게 지구는 둥글고 세상은 그다지 크지 않으며, 바다 서쪽 끝에는 낭떠러지가 아닌 무언가가 있을 것이라는 생각을 하게 됐다고 한다.

콜럼버스는 지구는 둥글테니까 서쪽으로 계속 항해를 하면 언젠가는 세계를 한 바퀴 돌아서 중국과 인도에 닿을 수 있으리라 믿었다. 그는 이사벨 1세의 후원으로 탐험을 시작할 수 있었다. 그리고 1492년 8월 3일 스페인 카디스를 떠나 3달뒤인 10월 12일 지금의 바하마 제도에 상륙한다.

역사를 돌이켜 보면 해상을 지배한 국가가 세계를 지배했다. 해상을 점유한 이후 무역 교류를 통해서 문화와 기술이 전달되고, 부를 축적하고 전쟁을 했다. 2차 세계 대전 중의 미국과 일본의 태평양 전쟁도 결국 태평양을 누가 점유할 것인가에 대한 '경계 조건' 전쟁이었다. 이처럼 많은 자연, 기술, 국가의 상태는 경계 조건에 의해서 결정된다.

지금 한반도는 경계 조건이 너무 좁다. 저 멀리 태평양, 인도양, 시베리아까지 넓어 지면, 우리가 취할 수 있는 해법이 다양할 것으로 생각한다. 아름다운 기타 줄 소리처럼, 기타 줄이 길어지고 굵어 지면, 웅장한 저음을 만들 수 있다. 4 차 산업혁명은 인공지능 빅데이터, 사물인터넷 등을 근간으로 세상이 바뀐다. 이러한 새로운 미분방정식에서 새로운 확장된 경계 조건이 되면 우리에게 새로운 기회가 된다. 경계 조건을 크게 확장할 필요가 있다.

<김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수>

김정호 카이스트 교수

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
유승은 슬로프스타일 결선 19일로 연기 [서울=뉴스핌] 장환수 스포츠전문기자= 2026 밀라노·코르티나담페초 동계올림픽에서 2관왕에 도전하던 유승은(성복고)의 결선 무대가 폭설로 잠시 멈춰 섰다. 올림픽 조직위원회는 17일(한국시간) "악천후로 스노보드 여자 슬로프스타일 결선이 연기됐다"며 18일 오후 10시30분 개최한다고 발표했다. [리비뇨 로이터=뉴스핌] 장환수 스포츠전문기자= 스노보드 여자 슬로프스타일 결선이 열릴 예정이던 이탈리아 리비뇨 스노 파크에 폭설이 내려 경기가 연기되자 조직위 직원들이 전광판과 피니시 라인 시설을 점검하고 있다. 2026.02.17 zangpabo@newspim.com 해당 경기는 이날 오후 9시 이탈리아 리비뇨 스노파크에서 열릴 예정이었다. 그러나 이탈리아 알프스 지역인 리비뇨에 많은 눈이 내리면서 기상이 악화돼 일정에 차질이 빚어졌다. 유승은은 이번 대회 스노보드 여자 빅에어에서 3위에 오르며 한국 선수단에 대회 두 번째 메달을 안겼다. 특히 한국 여자 스노보드 선수로는 사상 첫 올림픽 메달리스트에 이름을 올렸다. [서울=뉴스핌] 장환수 스포츠전문기자= 17일 프리스타일 스키 여자 에어리얼 결선이 폭설로 지연되자 선수들이 눈밭에 앉아 기다리고 있다. 2026.02.17 zangpabo@newspim.com 슬로프스타일에서는 예선 3위로 12명이 겨루는 결선에 진출해 있다. 슬로프스타일은 레일과 점프대 등 다양한 기물로 구성된 코스를 통과하며 기술 완성도를 평가받는 종목이다. 빅에어에서 이미 새 역사를 쓴 유승은은 슬로프스타일에서 한국 여자 스노보드 최초의 올림픽 멀티 메달에 도전한다. 다만 변수는 날씨다. 설원 위 경쟁은 잠시 미뤄졌지만, 유승은의 도전은 현재진행형이다. zangpabo@newspim.com 2026-02-17 20:33
사진
북한 노동당 9차 대회 임박 [서울=뉴스핌] 이영종 통일북한전문기자 = 노동당 제9차 대회에 참석할 대표자들이 16일 평양에 도착했다고 북한 관영 조선중앙통신이 17일 보도했다. 중앙통신은 "우리 당과 국가 역사에서 중대한 정치적 사변으로 되는 조선노동당 제9차 대회가 열릴 시각이 바야흐로 다가오고 있다"면서 "당 대회의 준비사업이 마무리되고 성스러운 새 행정의 전위에서 활약할 전당의 대표자들이 대회장으로 출발했다"고 전했다. [서울=뉴스핌] 이영종 통일북한전문기자 = 김정은 북한 국무위원장이 지난 7일 노동당 제27차 정치국회의를 진행하고 있다. 이 자리에서는 2월 하순 노동당 9차 대회 개최를 결정했다. [사진=북한매체 종합] 2026.02.17 yjlee@newspim.com 통신은 "당 제9차 대회에 참가할 대표자들과 방청자들이 16일 혁명의 수도 평양에 도착했다"면서 "당 중앙위원회 비서들인 리희용 동지, 김덕훈 동지, 최동명 동지를 비롯한 당 중앙위원회 일꾼들이 대회 참가자들을 따뜻이 맞이했다"고 보도했다. 북한은 앞서 지난 7일 노동당 제27차 정치국 회의를 열어 당 9차 대회를 2월 하순 개최하기로 결정한 바 있다. 각 지역 대표들이 평양에 도착함에 따라 이르면 설 명절(북한은 당일 하루만 휴일)을 지난 이번 주말 당 대회가 열릴 것으로 예상된다. 5년마다 열리는 노동당 대회는 2021년 8차 대회 이후 정책 추진 결과를 평가하고 향후 5년 동안의 대내외 노선을 결정하게 된다. yjlee@newspim.com 2026-02-17 07:12
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