[이효석의 신호를 찾아서] 전자공학은 어떻게 세계를 정복했는가

입력 : ㅣ 수정 : 2018-02-20 01:15

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지난 1월 미국 라스베이거스에서 열린 소비자가전제품전시회(CES)를 다녀왔다. 가전제품이라는 단어는 냉장고나 세탁기, 텔레비전, 비디오 등 제품을 연상시키며 실제로 10여년 전까지만 하더라도 이 행사에서는 그런 몇몇 제품들이 새로운 기능을 추가해 신제품으로 전시되던 행사였다. 그러나 요즘 CES에는 자동차에서 스마트 칫솔에 이르는 일상의 거의 모든 제품이 전시된다. 전시회를 돌아다니다 보면 자연스럽게 이런 질문이 떠오르게 된다.
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이효석 네오펙트 최고알고리즘책임자(CAO)
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▲ 이효석 네오펙트 최고알고리즘책임자(CAO)

“전자공학은 세상을 어떻게 이처럼 정복할 수 있었을까.” 물론 간단한 질문은 아니다. 재러드 다이아몬드가 왜 어떤 대륙은 다른 대륙보다 발전 속도가 느렸을까라는 질문에 답하며 ‘총, 균, 쇠’ 같은 두꺼운 책을 써낸 것 못지않은 분량의 책을 누군가는 이 질문 하나만으로도 쓸 수 있을 것이다. ‘기술’이란 단어는 다양한 방식으로 정의할 수 있다. 기술을 하나의 에너지를 다른 에너지로 바꾸는 방법으로 정의해 볼 수도 있을 것이다. 예를 들어 엔진은 연료가 가진 화학에너지를 운동에너지로 바꾸는 기술이다. 에너지의 종류에는 빛, 열, 소리, 운동, 화학에너지 등이 있으며 인간도 음식물이 가진 화학에너지를 체온 유지를 위한 열에너지와 이동을 위한 운동에너지, 의사소통을 위한 소리에너지 등으로 바꾸는 기계로 볼 수 있다.

중요한 것은 전기에너지가 이런 에너지들 중에 매우 특별한 위치를 차지한다는 것이다. 전기에너지는 전선으로 연결 가능한 어느 곳에서나 쉽게 이용할 수 있다는 특징을 가진다. 에너지를 쉽게 전달할 수 있다는 말이다. 전기의 발명 이전까지는 에너지를 전달하는 것이 쉬운 일이 아니었다. 과거 우리 조상들은 집을 덥히기 위해 산에서 땔감을 가져와야 했고 수력에너지를 이용하는 물레방아는 물이 떨어지는 곳에서만 쓸 수 있었다. 하지만 전기는 언제 어디서나 에너지를 사용할 수 있도록 해 주고 있다.

전기에너지의 또 다른 특징은 전기에너지와 다른 에너지 사이의 변환이 매우 쉽다는 점이다. 에디슨의 전구는 전기에너지를 빛에너지로 바꾸는 기술로 인류를 어둠에서 해방시켰다. 전동기(모터)는 전기를 동력이라는 운동에너지로 바꾸는 기술이다. 운동에너지를 전기로 바꾸는 발전기는 다른 에너지를 전기에너지로 쉽게 바꿀 수 있게 해 준다. 화학, 수력, 원자력 발전소는 모두 물질이 가진 화학에너지, 위치에너지, 원자력에너지를 운동에너지로 바꾼 후 다시 전기에너지로 바꾸어 도시로 전송한다. 물론 전기에도 단점은 있다. 자동차나 배, 항공기처럼 전선을 연결할 수 없는 상황에서는 이를 사용하는 것이 쉽지 않다. 그래서 이런 운송수단이나 장치들은 화학에너지가 담긴 석유를 곧바로 운동에너지로 바꿀 수 있는 엔진을 사용했다. 스마트폰과 같은 휴대품들은 전기에너지를 사용하기 위해 배터리를 이용하고 있다. 그러나 최근 배터리 기술의 발전은 배터리를 이용해 전기에너지를 바로 쓸 수 있는 전기자동차의 등장으로 이어지고 있다.

에너지원으로서의 전기의 장점은 이를 기반으로 하는 수많은 가전제품을 만들었다. 그러나 더 큰 변화가 기다리고 있었다. 바로 전자공학이라는, 전기를 정보의 처리에 사용하는 기술이 발달하기 시작한 것이다. 진공관과 트랜지스터를 넘어 집적회로가 등장했고, 전자의 이동을 통해 계산, 곧 정보를 가공하고 문제를 해결할 수 있게 됐다. 또 미묘한 전기나 전파의 변화를 이용해 정보를 전달하는 통신기술의 발달은 정보가 담긴 신호를 공간적 한계 없이 빛의 속도로 전달할 수 있게 되어 세상의 변화 속도는 과거와는 비교할 수 없을 정도로 바뀌었다. 인터넷이 발달하고 무선통신이 등장했으며 드디어 스마트폰이 나타나 모든 인간은 연결됐다. 그리고 사물인터넷(IoT)으로 모든 사물과도 연결되고 있다. 이런 전기에너지의 특수성, 그리고 전기를 이용한 정보처리 기술의 발달이 바로 전자공학이 세상을 정복하게 된 비밀이다.
2018-02-20 29면
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