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[김정호의 4차혁명 오딧세이] 삼각함수에서 발견하는 혁신성장 방안

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알고보면 유용한 삼각함수 곱셈 공식

고등학교 수학II 과목에서 배우는 개념이 삼각함수이다. 사실 삼각함수 단원에서, 왜 배워야 하는지, 어디에 쓰이는지 잘 배우지 못하고, 설명도 없이 공식을 외우고 문제를 풀었다.

 김정호 카이스트 교수

삼각함수의 가치는 우리 자연계의 현상 대부분이 주기성을 갖고 있다는 사실에 있다. 그 주기성을 갖는 자연현상을 설명하는 데 삼각함수가 아주 유용하게 쓰인다. 태양을 중심으로 공전하는 지구, 지구의 자전을 비롯한 우주의 현상뿐만 아니라 우리 몸 속의 심장의 박동도 주기성을 갖고 있다.

4차 산업혁명으로 들어오면 반도체 내의 회로, 컴퓨터도 주기를 갖는 시계(clock)에 맞추어 서로 약속된 동작을 한다. 5G 통신에서도 3.4~6GHz, 혹은 28GHz 전자파를 사용하게 되는데, 이 전자파도 주기성을 갖는 삼각함수 (sine wave)이면서 공간으로 빛의 속도로 전파한다. 이때 1초에 시간에 따라 신호가 진동하는 횟수를 주파수(f, frequency)라고 한다.

수학II 과목에서 삼각함수의 특징을 이해하고 해석하기 위해서 여러 종류의 수식을 배우고 실습한다. 그런데 수식이 복잡해서 단순히 외워서 사용했다. 그 중에서 가장 복잡한 수식이 삼각함수 곱하기 공식이다. 두 개의 삼각함수가 곱해지면 그 결과가 어떻게 되는가 하는 결과를 보여 주는 수식이다.

공식에 의하면 예를 들어 주파수 f1 인 삼각함수와 주파수 f2 인 삼각함수가 곱해지면 새로운 삼각함수가 만들어 진다. 그런데 그 새 삼각함수의 주파수가 f1+f2, f1-f2 로 생성된다. 이처럼 새로운 삼각함수의 주파수는 기존의 두 개의 주파수 합과 주파수 차로 이루어진 새로운 2 개의 서로 다른 주파수를 가진 삼각함수가 만들어 진다.

따라서 자연계에서 두 개의 각각 다른 주기를 가진 현상이 만나서 곱하기 동작을 하면 새로운 주파수가 만들어지는 현상을 이처럼 설명할 수 있다. 일종의 주파수 더하기, 빼기 혹은 변환기가 되는 셈이다. 5G 통신을 위한 송수신 회로에는 이러한 주파수 곱하기 기능을 담당하는 소자를 신호 혼합기(Mixer)라고 부른다. 주로 반도체 트랜지스터의 비선형성 성질을 이용해서 수학적으로는 곱하기, 기능적으로는 신호 혼합기가 이런 역할을 만든다. 반도체 트랜지스터의 불량한 비선형 성격을 이용해서 곱하기를 한다.

그러니 고등학교 때 배운 삼각함수 곱하기 공식의 원리는 5G 통신 시스템에 핵심적으로 사용하는 원리로 사용된다. 그걸 고등학교 때 미리 알기는 어렵겠다.

삼각함수 곱셈 공식, [출처: 네이버 블로그 삼각함수 공식 총정리]


5G 송수신기에 필요한 신호 혼합기

5G 통신에서 고주파 전자파를 사용하려는 이유는 제일 먼저 무선통신으로 보내는 데이터 용량을 높이기 위해서이다. 그런데 고주파를 사용하면 신호 감쇄가 크고, 전파의 직진성이 크다. 그대신 전자파 파장의 크기가 작아 안테나 크기를 줄일 수 있다. 한편 5G 무선 통신 시스템에는 이와 같은 안테나뿐만 아니라, 증폭기(LNA, Low Noise Amplifier), 신호 혼합기(Mixer), 저대역 필터(잡음 제거기), ADC(아날로그 디지털 변환기) 등이 포함된다. 이 소자들 역시 고주파 대역의 특징을 잘 살려 설계해야 한다.

그런데 여기에서 고주파 전자파에 디지털 데이터 신호를 싣는 장치가 바로 신호 혼합기(Mixer)이다. 여기에서 전자파와 디지털 데이터가 수학적으로 곱해진다. 그러면 이 혼합기에서 전자파 주파수 fr 과 디지털 데이터 주파수 fd 가 섞이게 된다. 그래서 새로운 주파수 fr+fd, fr-fd 가 새로 생성된다. 디지털 데이터 신호를 그대로 공간으로 전파할 수 없다. 공간으로의 전파는 고주파 전자파를 이용해야 한다.

그래서 이 신호 혼합기에서 두 신호를 섞어야 한다. 이처럼 고등학교 수학 교과서에 배운 삼각함수 곱셈 공식의 원리가 5G 통시 시스템에서 고주파 전자파 주파수와 디지털 데이터 전자파 주파수를 섞는 원리가 된다.

신호 혼합기(Mixer)가 포함된 RF 수신기 구조, [출처: 아날로그 디바이시스(Analog Devices)]
 
RF 신호 혼합기(Mixer)가 포함된 모듈 사진. [출처: 디지키(Digikey)]


다양한 분야의 융합 통해 혁신해야 

5G 통신 시스템에서는 신호 혼합기에서 보는 사례처럼, 실제 서로 다른 신호, 서로 다른 주파수, 서로 다른 영역의 기술이 융합되는 경우가 많이 있다. 그 융합은 디지털 신호와 아날로그 신호, 디지털 신호와 고주파 신호, 전력 전송과 신호 전달 등 서로 다른 분야가 합쳐져서 구현되고 있다. 4차 산업혁명 시대의 새로운 기술은 다양한 영역의 기술 융합으로부터 나올 수 밖에 없다.

새로운 산업과 일자리 창출도 마찬가지이다. 한 분야만의 혁신은 거의 종말에 가까이 왔다. 이제는 융합을 통한 성장의 시대이다.

4차 산업혁명 시대에는 이러한 융합의 중심이 인공지능과 빅데이터가 될 것으로 예측한다. 특히 인공지능과 빅데이터 기술이 의료, 금융, 보험, 행정, 교육, 서비스, 교통, 환경, 생산, 에너지, 자원, 우주 등 다양한 전 분야와 결합해서 효율을 높이고 생산성을 향상 시킬 것으로 본다. 긍정적으로 본다면 인간에게 노동, 자원, 시간의 자유를 선물할 수도 있다. 이것이 혁신 성장을 의미한다. 그 혁신성장을 인공지능과 빅데이터 중심의 융합으로 만들 수 있다.

 

 

joungho@kaist.ac.kr  

   

[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수]   

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Z폴드8 사전예약 美 30%↑ [서울=뉴스핌] 서영욱 기자 = 삼성전자의 신형 폴더블폰 '갤럭시 Z폴드8'이 국내를 넘어 미국과 유럽, 일본 등 글로벌 시장에서 초반 흥행에 성공했다. 미국에서는 역대 폴드 시리즈 가운데 가장 빠른 사전예약 흐름을 보였고, 국내에서는 갤럭시 스마트폰 사상 최대 사전예약 기록을 새로 썼다. 이번 흥행에서 눈에 띄는 점은 단순한 판매량 증가를 넘어 구매층이 달라지고 있다는 것이다. 짧고 넓어진 '여권형' 디자인과 개선된 휴대성을 앞세운 폴드8이 기존 폴더블 마니아뿐 아니라 일반 바형 스마트폰 사용자까지 끌어들이고 있다. 중장년 남성 중심이던 소비자층도 10~30대와 여성으로 확대되면서 폴더블폰 대중화 가능성에 대한 기대감도 커지고 있다.   갤럭시 Z폴드8 시리즈 [사진 = 뉴스핌DB] ◆ 美 30%·유럽 20%↑…한국선 144만대 '신기록' 10일 시장조사업체 카운터포인트리서치 등에 따르면 갤럭시 Z8 시리즈는 미국에서 사전예약 첫 12일을 기준으로 역대 Z 시리즈 가운데 가장 많은 예약 판매량을 기록할 것으로 예상된다. 삼성전자가 공개한 미국 시장 판매 동향을 보면 갤럭시 Z폴드8과 폴드8 울트라의 합산 사전예약은 기존 폴드 시리즈 최고 기록보다 30% 증가했다. 특히 일반형 폴드8이 이동통신사와 유통업체 전체 사전예약의 절반 가까이를 차지하며 흥행을 이끌었다. 기존 플립 사용자들이 폴드로 이동하는 흐름도 뚜렷했다. 전작 출시 당시와 비교해 갤럭시 Z플립을 사용하다 폴드8 또는 폴드8 울트라를 사전예약한 고객은 3배 이상 늘었다. 기존 폴드 사용자뿐 아니라 다른 폼팩터의 스마트폰 이용자까지 폴드8으로 유입되고 있는 셈이다. 유럽에서도 전작을 웃도는 성적을 냈다. 출시 첫 11일간 Z8 시리즈 사전예약은 Z7 시리즈보다 20% 이상 증가했고, 삼성전자가 세운 사전예약 목표도 정식 출시 전에 넘어섰다. 일반형 폴드8이 전체 예약의 약 40%를 차지했다. 국내에서는 역대 최대 기록을 새로 썼다. 폴드8 울트라와 폴드8, 플립8은 7일간 진행된 사전예약에서 총 144만대가 예약됐다. 전작 폴드7·플립7 시리즈의 104만대보다 약 39% 증가한 규모로 역대 갤럭시 스마트폰 사전예약 가운데 가장 많다. 이 가운데 폴드8이 약 70%를 차지하며 전체 흥행을 주도했다. 갤럭시 Z 시리즈 출시 이후 분기별 예상 출하량 추이 [사진=카운터포인트리서치] 일본과 중국, 동남아시아에서도 폴드8을 중심으로 초기 수요가 몰리고 있다. 일본에서는 삼성전자 공식 온라인스토어에서 폴드8 256GB 모델의 상당수 색상이 품절됐다. NTT도코모·au·소프트뱅크·라쿠텐모바일 등 일본 4대 이동통신사가 모두 삼성 폴드 모델을 판매하는 등 유통 기반도 확대됐다. 중국에서는 폴드8이 티몰과 징둥닷컴에서 삼성전자 스마트폰 가운데 판매 순위 1위에 올랐다. 말레이시아와 인도네시아, 베트남 등 동남아에서도 폴드8을 중심으로 초기 수요가 나타나고 있으며 일부 지역에서는 배송 지연도 발생하고 있다. 다만 인도에서는 폴드8 울트라가 사전예약의 약 60%를 차지하며 다른 주요 시장과는 다른 양상을 보였다. ◆ '아재폰' 벗어난 폴드…1030·여성까지 확산 이번 흥행에서 주목되는 부분은 판매량뿐 아니라 소비자층의 변화다. 그동안 폴드 시리즈는 대화면과 멀티태스킹, 업무 생산성을 중시하는 중장년 남성 중심의 제품이라는 인식이 강했지만 폴드8에서는 10~30대와 여성 고객의 유입이 두드러지고 있다. SK텔레콤에 따르면 국내 Z8 시리즈 사전예약 고객 가운데 기존 일반 바형 스마트폰 사용자는 약 62%로 전작보다 10%포인트 증가했다. 삼성닷컴 기준으로는 10~30대 구매 비중이 절반을 넘어섰으며, 이 연령대가 가장 많이 선택한 모델도 폴드8이었다. 특히 10~30대 여성의 폴드8 구매는 전작보다 두 배 이상 늘었다. ◆ 짧고 넓어진 '여권형' 통했다…업무용서 일상폰으로 폴드8의 달라진 디자인과 사용성이 소비자층 확대를 이끌었다는 분석이 나온다. 기존 폴드가 넓은 화면을 활용한 멀티태스킹과 업무 생산성에 무게를 뒀다면 폴드8은 무게와 두께를 줄이고 화면을 기존보다 짧고 넓게 만들면서 일상적인 스마트폰으로서의 사용성을 강화했다. 접었을 때는 일반 스마트폰에 가까운 형태로 사용할 수 있고 펼치면 넓은 화면으로 동영상과 소셜미디어(SNS), 웹서핑, 독서 등을 즐길 수 있다. 기존 폴드의 대화면이라는 장점을 유지하면서 휴대성과 콘텐츠 소비 경험을 동시에 개선한 것이다. 카운터포인트리서치도 이 같은 변화를 폴드8 흥행의 주요 요인으로 꼽았다. 짧고 넓어진 본체가 휴대하기 편하면서도 독서와 동영상 시청, 웹 브라우징 등에 적합해 폴드8의 활용 범위를 넓혔다는 평가다. 실제 글로벌 시장에서 일반형 폴드8은 인도를 제외한 한국과 미국, 유럽, 일본, 중국, 동남아 등 대부분 지역에서 Z8 시리즈의 초기 판매를 이끌고 있다. 최고 사양과 카메라를 앞세운 폴드8 울트라보다 상대적으로 대중적인 폴드8에 수요가 집중되고 있다는 점에서 폴더블폰의 소비 기반이 넓어지고 있다는 분석도 나온다. 삼성전자의 갤럭시 Z8 시리즈 [사진 = 뉴스핌DB] 카운터포인트리서치는 갤럭시 Z8 시리즈의 출시 첫해 출하량이 Z7 시리즈보다 두 자릿수 증가하고 Z6 시리즈와 비교하면 70% 이상 늘어날 것으로 전망했다. 관건은 사전예약 이후 흐름이다. 초기 판매에는 보상판매와 할부, 사은품 등 출시 프로모션 효과가 반영돼 있다는 것이다. 또 애플의 폴더블폰 시장 진입이 예상되는 만큼 향후 글로벌 폴더블 시장의 경쟁은 한층 치열해질 것으로 전망했다. 다만 폴드8이 기존 폴더블 마니아층을 넘어 일반 스마트폰 사용자와 젊은층, 여성까지 소비자층을 넓힐 경우 삼성전자가 시장 주도권을 이어가는 데 긍정적으로 작용할 것으로 내다봤다. syu@newspim.com 2026-08-10 11:07
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국방부, 용산 옛 청사서 첫 브리핑 [서울=뉴스핌] 오동룡 군사방산전문기자 = 정빛나 국방부 대변인이 10일 서울 용산구 국방부 옛 청사에서 복귀 후 첫 정례브리핑을 하고 있다. 정빛나 국방부 대변인이 10일 서울 용산구 국방부 옛 청사 브리핑룸에서 복귀 후 첫 정례브리핑을 하고 있다. [사진=오동룡 군사방산전문기자] 2026.08.10 gomsi@newspim.com 국방부는 윤석열 정부의 대통령실 용산 이전에 따라 2022년 합동참모본부 청사로 옮긴 뒤 약 4년 만에 옛 청사 복귀 절차를 밟고 있다. 지난달 21일부터 부서별 이전 작업을 시작했으며, 주요 부서와 출입기자실 등을 순차적으로 옮긴 뒤 장관실 이전을 끝으로 오는 14일쯤 작업을 마칠 계획이다. 국방부와 합참이 한 청사를 함께 쓰던 체제도 종료된다. gomsi@newspim.com 2026-08-10 11:30
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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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