달라지는 국제단위계(SI) 정의, 디스플레이 관련 단위는 무엇?
스토리 2019.05.16

달라지는 국제단위계(SI) 정의, 디스플레이 관련 단위는 무엇?

지난해 11월, 국제도량형총회(CGPM)에서 7개의 국제 기본단위 중 킬로그램(kg), 암페어(A), 켈빈(K), 몰(mol) 등 4가지 단위를 재정의 한 데 이어 우리나라에서도 다가오는 5월 20일(세계 측정의 날)부터 새로운 정의에 따른 SI 단위 적용이 시행됩니다. 이 기본 단위는 과학·산업 기술의 기초인 만큼 디스플레이 산업과도 관련이 있습니다. 디스플레이와 관련된 단위는 무엇이고 바뀌는 점은 무엇인지 알아보겠습니다.
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[영화속 IT 기술] 사이보그 – 영화 ‘알리타: 배틀엔젤’
스토리 2019.05.10

[영화속 IT 기술] 사이보그 – 영화 ‘알리타: 배틀엔젤’

행성간 전쟁(대추락) 이후 대부분의 인류 문명이 파괴된 2563년, 사람이 사는 곳은 아직 문명이 남아있는 공중 도시 ‘자렘’과 그곳에 식량을 공급하는 지상의 할렘 ‘고철도시’ 두 군데밖에 남지 않았다. 고철도시에서 사이보그를 고치며 살아가는 의사 ‘다이슨 이도’는 어느 날 쓰레기 산에서 머리와 상반신만 남은 사이보그를 줍는다. 모든 기억을 잃어버린 천진난만한 사이보그 소녀 ‘알리타’는 그렇게 발견된다. 인간과 사이보그가 공존하는 세상을 그린 영화 ‘알리타 : 배틀엔젤’. 영화 속 사이보그 기술은 정말로 가능할까? 현 시대 사이보그 관련 기술은 어디까지 왔을까?   고철도시에서는 모두가 사이보그다 (출처: 알리타: 배틀엔젤) 사이보그(Cyborg)는 무엇일까? 사이버네틱 유기체(cybernetic organism)의 줄임말로, 간단히 말하면 사람 몸 대신 기계를 쓰는 존재를 말한다. 기계 팔이나 기계 다리를 달거나, 신체 장기를 인공장기로 대체한 사람이다. 영화 ‘로보캅’에 등장하는 사이보그 경찰이나 애니메이션 ‘공각기동대’의 주인공 쿠사나기가 대표적이다. (출처: 알리타: 배틀엔젤) 디스토피아가 되어버린 영화 속 미래에서 평범한 인간의 신체로는 생활이 버겁다. 신체 일부 또는 대부분을 사이보그화 해야 치열한 생존 싸움에서 살아가기 보다 수월하기 때문이다. 주인공 알리타도 두뇌를 제외한 전신이 사이보그다. 영화 속에서는 잔해로 발견된 그녀가 평범한 사이보그 바디로 부활했다가 이후에 군인용 바디로 몸을 바꾼 다음부터, 다른 사이보그와의 대결에서 우위를 차지하는 이야기가 전개된다.   영화 속 사이보그, 현실에서도 가능할까? (출처: 알리타: 배틀엔젤) 물론…
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알아두면 쓸모있는 양자역학 이야기 - 에너지의 불연속과 양자 도약
스토리 2019.05.07

알아두면 쓸모있는 양자역학 이야기 – 에너지의 불연속과 양자 도약

자체 발광 디스플레이인 OLED 그리고 최근 각광 받고 있는 퀀텀닷 디스플레이가 다양한 빛으로 고화질 성능을 보여주는 원리 속에는 양자 도약(Quantum Jump)이라는 물리학 개념이 자리잡고 있다. 그리고 그 개념의 출발은 에너지가 불연속적이라는 현대 양자 물리학에 기반을 두고 있다. 오늘은 에너지 불연속성과 양자 도약의 개념에 대해서 알아보자.   에너지 불연속성이란? 에너지가 연속적인 것이 아니라 불연속적이라는 점은 뉴스룸 지난 편 [알아두면 쓸모있는 양자역학 이야기 – 3. 빛의 입자설]에서 짧게 소개한 적이 있다. 불연속적인 에너지의 개념을 가장 쉽게 이해할 수 있는 비유는 바로 계단 모형이다. 에너지의 흐름에 중요한 역할을 하는 전자를 공에 비유한다면 전자는 일반적인 공과 달리 비탈길을 미끄러지듯 내려가며 움직이지 않고, 계단과 같이 미리 정해진 위치로만 이동한다는 것이다. 실제로 전자는 보어(Niels Bohr)의 원자 모델에 따르면 ‘미리 정해진 궤도’상에만 존재한다. 궤도 사이의 어느 지점에 존재할 수 없다는 뜻이다. 이 원리가 에너지 불연속성이라는 결과를 가져온다. 왜냐하면 물질에서 에너지의 흐름은 전자가 궤도를 옮겨갈 때 방출되거나 흡수되기 때문이다. 예를 들어 전자가 바깥쪽 궤도에서 안쪽으로 이동할 경우에는 자체 보유 에너지가 줄어들며 물질이 안정화 되며, 이때 남게 되는 에너지는 빛과 같은 형태로 방출된다. 반대로 전자가 외부의 에너지를 흡수해 들뜨게 되면 바깥쪽 궤도로 상승하게 되는 원리다. 이런 식으로 전자는 궤도를…
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쉽고 간편한 포켓 IT 용어사전 – 지오펜스, 디지털 트랜스포메이션, 양자컴퓨팅, 자율 사물
스토리 2019.04.26

쉽고 간편한 포켓 IT 용어사전 – 지오펜스, 디지털 트랜스포메이션, 양자컴퓨팅, 자율 사물

다양한 IT 기술 용어를 알아보는 다섯 번째 시간! 자주 들어보았지만, 정확한 뜻을 모르는 용어부터, 처음 접하는 새로운 IT 용어까지! 오늘은 ‘지오펜스, 디지털 트랜스포메이션, 양자컴퓨팅, 자율 사물’에 대해 알아보겠습니다.
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영화 속에서 볼 수 있는 ‘홀로그램’, 이제는 현실에서
스토리 2019.04.23

[영화속 IT 기술] 홀로그램 기술 – 영화 ‘캡틴 마블’

마블 시네마틱 유니버스에 등장하는 전투 국가 크리 제국은 뛰어난 기술을 가지고 있다. 강한 전투력을 가진 우주 함대를 비롯해 행성 간 거리와 관계없이 의사소통할 수 있는 능력을 자랑한다. 그 뿐만이 아니다. 지난 3월 개봉한 영화 ‘캡틴 마블’에 등장하는 크리 제국 특수 부대 ‘스타포스’는 정보를 보여주고 작전을 짜는 장면을 비롯해 동료와의 교신까지, 홀로그램을 통해 의사소통 하는 장면을 볼 수 있다. 홀로그램, 어떤 기술이기에 이렇게 영화계에서 사랑받는 걸까?   빛을 기록, 재생하는 기술, 홀로그래피 우리가 물체를 볼 수 있는 건, 그 물체에 반사되는 빛을 느낄 수 있는 시력이 있기 때문이다. 홀로그래피(Holography)는 시각이 가진 이런 특징을 이용한다. 두 개의 빛의 간섭 효과를 이용해 물체에서 반사되는 내용을 기록하고, 기록된 내용을 재생해 뭔가를 보는 것처럼 만든다. 시력은 빛을 인식하는 능력이다. 우리가 물체를 볼 수 있는 건, 그 물체에 반사되는 빛을 느낄 수 있다는 말과 같다. 홀로그래피(Holography)는 시각이 가진 이런 특징을 이용한다. 두 개의 빛의 간섭 효과를 이용해 물체에서 반사되는 내용을 기록하고, 기록된 내용을 재생해 뭔가를 보는 것처럼 만든다. ▲ 캡틴 마블, 홀로그램 대화 장면 (출처: VWN) 위 장면은 영화 ‘캡틴 마블’에 등장하는 주인공 ‘틴 마블’이 지구에 불시착 후 공중전화와 홀로그램을 연결해 ‘욘-로그’에게 연락해 이야기를 나누는 모습이다.…
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스토리 2019.04.08

알아두면 쓸모 있는 양자역학 이야기 – 플랑크 상수

막스 플랑크(Max Planck)는 양자역학의 성립에 핵심적인 기여를 한 독일의 물리학자로, 1899년 새로운 기본상수인 플랑크 상수(Planck Constant, 기호 ℎ)를 발견하였다. 그가 물리학계에서 최초로 ‘양자(Quantum)’라는 개념과 용어를 도입했기에 양자역학은 플랑크의 등장으로 시작되었다고 볼 수 있다. 플랑크 상수는 ℎ를 사용하며, 값은 ℎ = 6.63×10-34 , 단위는 J/s 이다. 숫자로 따지자면 10의 마이너스 34제곱이기 때문에 어마어마하게 작은 단위이다. 그만큼 양자의 크기가 작음을 느낄 수 있다. 플랑크 상수는 최근에 다시 한번 주목을 받았다. 그 동안 무게를 정의하기 위해 국제킬로그램(90%백금-10%이리듐 합금) 원기의 질량(1889년 정의)을 사용했으나, 작년 5월부터는 플랑크 상수를 질량의 기준으로 사용한다. 에너지 불연속 개념에서 도출된 플랑크 상수는 현세대에 연속성을 지닌 질량의 정의에 사용되는 기준이 되기도 한 것이다. 그럼 플랑크 상수란 무엇일까? 플랑크 상수는 고전 물리학의 골칫거리였던 흑체복사의 자외선 파탄 현상을 설명하려는 과정에서 시작됐다.   자외선 파탄현상에 관한 빈의 해석 플랑크는 자외선 파탄현상을 연구하며 흑체복사 강도의 분포에 관한 ‘빈의 공식(Wien’s formula)’에 주목했다. 실험물리학자인 빈은 실험을 통해 공식을 만들었는데 흑체의 열복사 결과를 어느 정도 실제 값에 근사시켰다고 볼 수 있다. ▲ 빈의 공식을 이용한 복사에너지 근사 그래프상 약간의 오차를 가지고 있음을 알 수 있는데 도출 과정에서 고전물리학의 한계를 넘지는 못했기 때문이다. 이를 해결한 사람이 바로 플랑크이다.  …
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스토리 2019.04.02

[영화속 IT 기술] 5G와 디스플레이 – 영화 ‘PMC: 더 벙커’

작년 말 개봉했던 영화 ‘PMC: 더 벙커(이하 더 벙커)’는 판문점 DMZ 지하 30m에 위치한 비밀벙커로 침투한 용병들의 사투를 그렸다. 영화에서는 5G, 안면인식, 웨어러블 디스플레이, 심전도 워치, 드론 등 첨단 장비를 선보이며 근 미래 군사작전을 생생히 그렸다.   끊김없는 고화질 영상을 실시간 전송하는 ‘5G’기술 ▲ 영화속에서 미니드론으로 촬영한 화면을 보는 장면 (출처: PMC: 더 벙커) 영화의 설정은 5G가 일상화된 2024년이다. 에이햅은 상황실에서 대원들 몸에 부착한 POV(Point of View)카메라와 미니 드론을 통해 화면을 지켜보면서 대원들에게 지시를 내린다. 여러 명이 동시에 참여하는 화상회의 영상은 버퍼링이나 끊김이 없다. 고화질 대용량 영상을 실시간으로 전송하는 5G 기술은 영화 내내 등장한다. ▲ 화상으로 회의를 하는 장면 (출처: PMC: 더 벙커) 5G는 28GHz의 초고대역 주파수를 사용하며, 4세대(4G)인 롱텀에볼루션(LTE)에 비해 20배 빠르다. 2GB짜리 고화질 영화 한 편을 다운로드하는데 0.8초면 가능하니, 영화에 등장하는 초고화질 실시간 화상회의도 문제 없다. 단순히 빠른 속도만 추구하는 것이 아니라 통신 지연도 없다. 5G 환경에선 LTE보다 전송 지연이 10분의 1수준이다. 사실상 즉각 반응 속도와 유사하다. 1㎢ 이내에서 최대 100만 대의 기기와 동시에 정보를 주고받고 시속 500㎞ 고속열차에서도 자유로운 통신이 가능하다. 업계에선 5G 시대엔 430억 개의 다양한 기기 간 연결될 것으로 보고 있다. 세계 최초의 일반인 대상 5G…
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유체역학과 같이 운동이 있는 경우는 관성력을 포함한 여러 가지 힘이 관련되기 때문에 더욱 복잡해집니다. 예를 들어 자동차나 축구공 등에 생기는 공기 항력은 물체의 크기, 속도, 밀도, 점성계수, 중력가속도, 음속 등 여러 변수에 의해서 결정됩니다. 이에 관한 차원해석을 수행하면 레이놀즈(Re)수, 마하(Ma)수, 프루드(Fr)수와 같은 무차원수들이 도출됩니다. 이들은 각각 점성력, 압축력, 중력에 대비한 관성력의 크기를 나타냅니다. 역학적 상사를 이루려면 이론적으로 이들 무차원수들이 각각 같은 상태가 되어야 합니다. 여기 소개된 무차원수 이외에도 지금까지 여러 학문 분야에서 다양한 무차원수들이 정의되어 있습니다. 각 분야에서 큰 업적을 이룬 대가들의 이름을 따서 명명된 것들입니다. 이들 무차원수는 물리적으로 중요한 의미를 가지며 관련 분야의 개념 정립과 학문 발전에 지대한 기여를 해왔습니다. 상사법칙과 무차원수를 이해하는 것만으로도 해당 분야의 핵심 개념을 이해하는데 도움이 될 것입니다.
스토리 2019.04.01

쉽게 알아보는 공학이야기 9 – 상사법칙

상사(similarity, 相似)법칙은 일명 닮은꼴 법칙이라고 합니다. 일반적으로 우리는 어떤 구조물이나 설비를 제작하기 전, 주변 환경이나 내부의 역학적 상태를 추정하기 위해서 모형을 만들어 실험을 합니다. 상사법칙은 기하학적으로 닮은 두 물체가 역학적으로도 닮음꼴이 되기 위한 조건을 나타내는 법칙으로, 차원해석*에 기초하고 있습니다. 기하학적으로 닮은 두 물체에 관여하는 모든 물리량의 비율이 동일하면, 두 물체에 일어나는 현상 역시 같은 결과를 얻을수 있기 때문입니다. 상사법칙을 써서 축소 모형(model) 실험에 필요한 실험조건을 제시하고, 측정결과를 원형(prototype)에 대한 결과로 환산해 줍니다. 또한, 크기가 다른 신제품을 개발할 때 축척 변화에 따른 성능과 용량 변화를 미리 추정할 수 있습니다. *차원해석: 어떤 관계식을 구하기 위해 등식의 양변 및 각 항의 차원 등을 해석하는 방법.   기하학적 상사 상사법칙은 스케일 변화에 따른 비례관계를 설명합니다. 상사(similarity, 相似) 중 가장 기본적인 것은 기하학적 상사(geometric similarity)로서 상대적인 길이나 각도 등 닮은꼴 형상이 그대로 축소 또는 확대된 것입니다. 길이 축척(dimensional scale factor)이 정해지면 그에 따라서 면적이나 체적 등 기하학적 요소들이 결정됩니다. ▲ 두 배의 크기로 개발된 대형 펌프 특성 예를 들어, 축척이 2인 펌프를 만들면 회전날개와 연결관 지름 등은 모두 2배가 되고, 면적은 4배, 체적은 8배가 됩니다. 따라서 같은 재료로 만들었을 때 무게는 8배가 됩니다. 날개의 회전각…
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스토리 2019.03.21

알아두면 쓸모있는 양자역학 이야기 – 3. 빛의 입자설

고대 그리스 시대의 데모크리토스는 빛을 입자라고 주장했고, 아리스토텔레스는 파동이라고 주장했다. 이후 고전역학 시대에는 빛과 그 빛이 방출하는 에너지가 연속적이라고 생각해, 마치 스피커 볼륨을 올리면 소리가 일정하게 커져 가는 모습과 비슷하게 여겼다. 하지만 고전역학으로 몇 가지 자연현상을 설명하기 어렵게 되면서 물리학적 사고의 전환이 필요하게 되었다. 고전역학에서 현대역학으로 넘어가게 되는 패러다임의 전환은 빛의 입자설 등장에서 본격적으로 시작됐다. 20세기 이전에는 뉴턴 역학, 맥스웰의 전자기학이면 모든 자연현상을 설명할 수 있다고 생각했으나 20세기 들어 상대성 이론과 양자론이 등장하며 고전역학의 오류를 비로소 해결할 수 있게 되었다. 과학사로 볼 때, 양자역학 관점에서 고전물리학의 오류를 처음으로 논하게 된 계기는 전자기파의 열복사(thermal radiation) 현상에 관한 설명이 어렵다는 것이었다. 에너지는 연속적이라는 기존의 관념으로는 자외선 영역의 열복사를 수학적으로 기술하지 못했는데 빈(Wien)과 플랑크(Planck)에 의해 이 문제가 풀렸다. 플랑크는 연속적인 에너지를 일정한 크기로 잘라서 단편화시킨 개념인 에너지 양자가설(quantum hypothesis)을 제안한다. 물질에 의한 열복사의 방출 또는 흡수는 연속적으로 일어나는 것이 아니라 이미 정해진 불연속 에너지의 정수배로 일어난다는 것이다. 예를 들어 표현하면 미시 세계에서는 위의 그림처럼 에너지(구슬)가 연속적으로 굴러 내려오는 것이 아니라, 우측의 계단처럼 정해진 비율로 불연속적으로 움직인다는 것이다.  이는 고전물리학과 정면으로 대치되는 가설로써 그의 열복사 공식을 만족시키기 위해 혁신적인 가정을 제안했던 것이다. 이러한 가설을 통해 에너지의 불연속성이 증명되었고 플랑크는 양자역학의 문을 열게 됐다.   빛의 입자설 – 광전효과로 설명되다 알루미늄 금속판에 빛(UV;자외선)을 비추면…
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스토리 2019.03.19

쉽게 알아보는 공학이야기 8 – 차원해석

자연 현상이나 공학 문제를 수학식으로 표현한 것을 수식화 또는 공식화(formulation)라고 한다면, 이를 행하기 전에 수행하는 것을 차원해석(dimensional analysis)이라고 합니다. 차원해석이란, 관련 물리 변수들을 도출하고 이들을 구성하는 기본차원을 살펴봄으로써 변수들의 관계를 개략적으로 파악하는 수학적 방법을 말합니다.  *기본차원이란, 모든 유도차원을 만들 수 있는 길이(L), 시간(T), 질량(M) 등 7개의 독립적인 차원을 말한다.   수식의 동차성 수식에 나타나는 변수들은 각기 차원(단위)을 가지고 있으며, 이들의 조합으로 이루어진 항들 역시 특정한 차원을 가지게 됩니다. 수식에는 등호를 중심으로 좌변과 우변이 있고, 각 변은 하나 또는 여러 개의 항으로 이루어집니다. 항이란, 물리 변수들의 조합으로 이루어진 변수 덩어리로서 덧셈이나 뺄셈 기호로 연결됩니다. 여기서 중요한 것은 수식을 이루는 각항들은 모두 같은 차원과 같은 단위를 가져야 한다는 점입니다. 이를 차원의 동차성(dimensional homogeneity)이라 합니다. ▲ 서로 다른 차원(단위)의 물량은 더하거나 뺄 수 없다.  예를 들어 면적과 길이, 질량과 열량, 그리고 키와 몸무게처럼 차원이 다른 물리량을 서로 더하거나 뺄 수 없습니다. 영어 표현에 ‘오렌지와 사과’라는 말이 있습니다. 같은 기준으로 비교 평가할 수 없는 것을 동일 선상에 올려놓으려 할 때 쓰는 표현입니다.   버킹엄의 파이 정리 차원해석을 정리하기 위해서는 ‘Buckingham의 Pi 정리’를 알아 둘 필요가 있습니다. 버킹엄의 파이 정리는 물리 현상을 지배하는 관련 변수가 모두 k개이고 이들을 이루는 기본차원이 r개라면, 무차원 변수는 k-r개 유도될 수 있다는 사실을 설명합니다. 일반적인 변수를 나타내는데 엑스(X)를 쓰는 것처럼 파이(Π)는 무차원 변수를 나타내는 그리스 문자입니다. k개의 변수들 사이의…
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