IT – SK hynix Newsroom

[게임 속 IT] [젤다의 전설: 꿈꾸는 섬] 아미보 속에 숨겨진 NFC칩 기술

임병선 — Sun, 25 Aug 2019 20:00:00 +0000

▲ 이미지 출처 : 닌텐도 공식 유튜브 채널

‘젤다의 전설’ 시리즈는 ‘슈퍼마리오’, ‘포켓몬스터’와 함께 닌텐도를 대표하는 게임입니다. 앞서 출시된 <젤다의 전설: 브레스 오브 더 와일드>는 최고의 찬사를 받았으며, 닌텐도 스위치를 반드시 사야 할 이유로 꼽히기도 했죠. 그리고 오는 9월, 시리즈의 최신작인 <젤다의 전설: 꿈꾸는 섬>이 닌텐도 스위치로 출시될 예정입니다. 이번 작품에서도 닌텐도 게임기의 특수 시스템인 ‘아미보’ 활용 콘텐츠가 포함됩니다. NFC 칩이 탑재된 ‘아미보’로 보다 다양한 방식의 게임 플레이가 가능한데요. 오늘은 이러한 NFC 칩이 어떻게 작동하고 실생활에서 어느 곳에 활용되고 있는지에 대해 다뤄볼까 합니다.

NFC 칩을 품은 피규어, '아미보'

▲ 다양한 종류와 캐릭터가 출시된 아미보. (출처: 닌텐도 공식 홈페이지)

‘아미보’(amiibo)는 ‘친구’라는 뜻의 스페인어 ‘아미고’(amigo)와 ‘짝꿍’이라는 뜻의 일본어 ‘아이보’(相棒)의 합성어로, 닌텐도에서 출시하는 NFC 칩을 탑재한 피규어입니다.

아미보는 마리오, 피카츄 등 닌텐도의 강력한 IP로 만들어진 게임 캐릭터 피규어로 게이머들의 마음을 사로잡았습니다. 2014년 처음 출시된 이래 약 150여종이 출시되었으며, 2018년에는 총판매량이 5,000만 개를 넘어서기도 했죠.

▲ 닌텐도 게임기에 아미보를 연동시키면 다양한 콘텐츠를 즐길 수 있다. (출처: '젤다의 전설: 꿈꾸는 섬' 공식 홈페이지)

아미보의 가장 큰 장점은 게임 캐릭터 피규어이면서 직접 게임에 관여할 수 있는 데이터를 포함했다는 것입니다. 종류마다 다른 데이터를 가지고 있으며, 똑같은 아미보로도 게임마다 다른 콘텐츠를 즐길 수 있다는 점에서 큰 화제를 모았습니다.

아미보는 닌텐도 게임기의 특정 부분에 올려놓으면 연동되는 형식입니다. 현재까지 닌텐도 3DS, 닌텐도 WiiU, 닌텐도 스위치의 게임이 ‘아미보’와 연동되었죠. 어떤 게임에서는 단순한 아이템 증정, 어떤 게임에서는 특수한 캐릭터를 플레이할 수 있는 등 그 종류도 다양했습니다.

<젤다의 전설: 꿈꾸는 섬>용 아미보는 게임 속에 등장하는 귀여운 모습의 주인공 ‘링크’입니다. 게임에서 ‘링크 아미보’를 연동시키면 검은 그림자 모습의 ‘섀도 링크’가 등장하고 이를 쓰러뜨리면 보다 많은 아이템을 주는 특전을 지녔습니다.

NFC가 생겨나기까지

NFC는 ‘Near Field Communication’의 약자로, 이를 탑재한 다양한 전자기기가 근거리 무선통신을 할 수 있게 해주는 기술입니다. 비슷한 예로 블루투스가 있지만, 인증된 사용자와만 통신할 수 있는 블루투스와 달리 NFC 칩은 불특정 다수 누구와도 통신이 가능하죠. 다만, 통신할 수 있는 거리가 서로 갖다 대어야 할 정도로 짧습니다.

NFC는 어느 날 갑자기 생겨난 기술이 아닙니다. NFC 기술의 전신은 바코드로 볼 수 있죠. 바코드는 컴퓨터가 인식할 수 있도록 문자와 숫자와 같은 정보를 부호화한 것으로, 굵거나 가는 검은색의 막대기호의 형태로 만든 코드입니다.

▲ 바코드는 과자나 책 같은 일상용품 다양한 곳에 사용되고 있다

바코드는 레이저 스캔 리더기로 읽을 수 있는데 주로 상품의 종류를 자동으로 인식하거나 분류할 때 사용되고 있습니다. 편의점이나 마트 등에서 흔히 볼 수 있는 광경이죠. 이렇듯 바코드는 소매점에서 빠른 계산과 자동 재고 관리를 위한 목적으로 만들어졌는데, 편리함 덕분에 다른 사업 분야에도 도입되었습니다.

하지만 바코드는 어딘가에 인쇄되어 보관되는 형식이기 때문에 손상을 받으면 정보판독이 불가능하다는 문제가 있었습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 아날로그 방식이 아닌 디지털 방식의 새로운 기술이 필요해졌습니다.

바코드의 단점을 보완한 새로운 기술이 바로 ‘RFID’입니다. RFID는 ‘Radio Frequency Identification’의 약자로, 기존 바코드의 모든 단점을 해결하면서 보다 많은 정보를 보관할 수 있습니다. 동작하는 방식은 전파를 통한 근거리 무선으로 해당 정보를 읽어 들이고 식별할 수 있습니다.

RFID는 이미 실생활에서 많이 사용되고 있는 기술입니다. 교통 카드나 주차장 관리는 물론, 농장의 가축 분류, 운동선수들의 기록 측정, 공항의 화물 분류, 매장의 도난 방지용 등 활용도가 광범위하죠.

하지만 직접적인 접촉이 없어도 정보를 읽어 올 수 있다는 보안 취약 문제 때문에 중요한 정보를 전달하는 용도로는 부적합합니다. 게다가 태그와 리더기가 별로도 있는 단방향 통신이라는 것도 단점이죠. 이를 보완하기 위해 생겨난 기술이 NFC입니다.

NFC의 태그 유형

▲ NFC 로고

그렇다면 NFC의 용량과 통신 속도는 어느 정도일까요? NFC 태그 유형은 총 4가지가 있는데 각각 용량과 통신 속도가 다릅니다.

태그 1 유형은 ISO14443A 표준을 기반으로 하며, 사용자는 읽기 전용으로 태그를 구성할 수 있습니다. 기본 용량은 96byte(바이트)로, 웹사이트 URL이나 소량의 데이터를 저장하는 데 적합합니다. 용량은 최대 2KB까지 확장이 가능하고 통신 속도는 106kbit/s입니다.

태그 2 유형도 ISO14443A를 기반으로 하며, 사용자는 읽기 전용으로 태그를 구성할 수 있습니다. 기본 용량은 48byte로 태그 1 유형보다 작지만, 최대 용량은 2KB로 똑같고 통신 속도도 106kbit/s로 동일합니다.

태그 3 유형은 Sony FeliCa 시스템을 기반으로 하며, 2KB 용량을 지원합니다. 통신 속도는 212kbit/s로 다른 유형보다 속도가 빠르지만, 가격이 비싸다는 단점이 있습니다. 하지만 기본 용량이 높고 통신 속도가 빠르기 때문에 좀 더 복잡한 형태의 애플리케이션을 구동하는 데 적합하죠.

태그 4 유형은 ISO14443A와 ISO14443B 표준과 호환되고 제조 시 읽기/쓰기 또는 읽기 전용으로 구성할 수 있습니다. 용량은 최대 32KB이며, 통신 속도는 최대 424kbit/s로 NFC 태그 유형 중 가장 빠릅니다.

NFC, 어디에 활용될까?

NFC도 넓은 범위에서 보면 RFID 기술 중 하나이지만, 태그와 리더기를 별도로 구분하지 않는 양방향 통신이라는 것과 10cm 이내 거리에서만 통신이 가능하다는 점에서 좀 더 보안이 높은 편이죠. 특히 양방향 통신이라는 점에서 더 다양한 사용법이 가능합니다.

▲ 다양한 전자 결제 시스템으로 활용이 가능하다. (출처: 티머니)

먼저 RFID 기술을 지원하는 기기들처럼 교통 카드 같은 전자 결제 서비스를 지원합니다. 이미 구글은 구글 월렛이라고 불리는 안드로이드 스마트폰의 NFC 기능을 이용한 전자 결제 서비스를 선보인 바 있습니다. 구글 월렛은 현재 구글 페이로 변경되어 서비스되고 있습니다. 애플의 경우, 아이폰에 NFC 기능을 탑재하지 않다가 아이폰 6부터 NFC 기능을 탑재해 애플 페이라는 전자 결제 서비스를 도입했죠.

▲ NFC를 활용한 스마트 포스터는 보다 쉽고 빠르게 정보를 전달할 수 있다. (출처: 오송 화장품·뷰티 세계 박람회 공식 포스터)

또한, 전시관이나 스마트 포스터의 안내 서비스처럼 NFC 태그가 장착된 안내판에 스마트폰을 가져다 대는 방식 등 특정 동작을 수행하는 용도로도 활용할 수 있습니다. 예를 들면 회의실이나 영화관에 들어갈 때 특정 위치에 NFC 태그를 설치하고 여기에 스마트폰을 갖다 대면 자동으로 매너모드로 전환될 수 있도록 하는 것이죠. 이러한 기능이 좀 더 발전되면 자동으로 암호화된 Wi-Fi에 접속할 수 있거나 하는 동작도 가능해질 겁니다.

▲ NFC는 작은 크기와 배터리를 내장하지 않고도 작동되기 때문에 다양한 용도로 사용되고 있다.

NFC는 파일 전송도 가능합니다. 비록 블루투스나 Wi-Fi 보다 느리긴 하지만, 가까이 가져다 대는 것만으로도 파일을 전송받을 수 있죠. 다만, 용량이 큰 파일은 저장이 불가능하기 때문에 간단한 웹사이트 URL이나 텍스트 파일 정도가 전부입니다. 닌텐도의 ‘아미보’ 같은 경우는 게임 속에 데이터를 저장해놓고 ‘아미보’에 있는 특정 NFC를 인식해 해당 데이터를 불러오는 방식입니다.

▲ 이제 스마트폰으로도 자동차를 열 수 있는 시대가 도래했다. (출처: 현대자동차)

미래에는 NFC 기술을 활용해 다양한 분야에서 변화를 가져올 것으로 예상됩니다. 우선 스마트폰의 NFC 기능을 통해 별도의 자동차 키가 없어도 자동차 문을 열 수 있는 시대가 열렸습니다. 이러한 차량은 이미 2017년부터 등장했지만, 2020년 이후에는 거의 모든 자동차에 적용될 예정이라고 합니다. 스마트폰의 NFC 기능으로 자동차 문만 열 수 있는 것이 아닙니다. NFC에 저장된 데이터를 기반으로 자동차의 운전자가 바뀔 때마다 의자 높낮이와 백미러 등을 자동으로 조정해주고, 차량에 이상이 생겼을 때는 스마트폰을 통해 바로 문제점을 알려주기도 하는 그야말로 진정한 스마트 카가 되는 셈입니다.

▲ NFC 태그를 통해 와인의 정보와 정품, 개봉 여부를 확인할 수 있다. (출처: Thinfilm 공식 홈페이지)

또한, 명품 브랜드의 정품 인증을 위한 목적으로 NFC 기술이 도입되고 있습니다. 고급 와인이나 의류 브랜드에서 적용 중인데 이를 통해 가짜인지 진짜인지 손쉽게 확인이 가능할 뿐만 아니라 해당 제품을 열거나 사용했는지도 구분할 수 있다고 하네요.

NFC 기술은 한때 QR 코드처럼 시장에서 사장될 위기에 놓였었지만, 이제는 여러 분야에서 중요한 기술로 자리 잡고 있습니다. 양방향 통신이 가능하면서 별도로 배터리를 탑재하지 않아도 사용할 수 있는 것이 가장 큰 장점으로 부각되고 있죠. 여기에 과거 안드로이드 스마트폰에서만 사용 가능했지만, 2017년부터는 아이폰에서도 NFC 태그가 가능해지면서 스마트폰을 통한 NFC 태그가 중요 기술로 떠올랐습니다. 언제 어디서든 휴대하는 스마트폰으로 자동차와 집 등 모든 기기를 제어하고 통제할 수 있다는 것은 정말 매력적이죠. 스마트폰 하나만으로 모든 것을 다룰 수 있는 날이 머지않은 것 같습니다.

※ 본 칼럼은 반도체/ICT에 관한 인사이트를 제공하는 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.

[분노의 질주: 홉스&쇼] 질주하는 스포츠카, 그리고 자율주행 테크놀로지

루이스 — Tue, 20 Aug 2019 20:00:00 +0000

지난 14일 <분노의 질주>의 첫 번째 스핀오프(Spin-Off), 영화 <분노의 질주: 홉스&쇼>(이하 홉스&쇼)가 베일을 벗었습니다. 이번 편에서는 빈 디젤도 폴 워커도 없지만 할리우드의 두 액션 스타, 드웨인 존슨과 제이슨 스타뎀이 만나 폭발적인 시너지를 뽐내며 벌써 200만 관객을 사로잡았습니다. 하지만 뭐니 뭐니 해도 <분노의 질주>의 시그니처는 역시 웅장한 굉음을 뿜어내는 머슬카와 도로 위를 질주하는 스포츠카일 텐데요! 한 번쯤은 상상해봅니다. ‘만약 주인공들이 모는 자동차에 자율주행 기술이 접목된다면 어떨까?’ 오늘은 이러한 상상을 시작으로 자동차에 접목된 아날로그와 디지털 테크놀로지를 함께 살펴보도록 할게요!

자동차에 접목된 아날로그와 디지털 테크놀로지

▲ <분노의 질주: 더 세븐> 스틸컷 (출처: 네이버 영화

전 세계 다양한 차량이 등장하는 <분노의 질주>는 시리즈를 거듭할수록 점점 스케일도 커졌습니다. 도미닉 토레토(빈 디젤)가 아끼는 애마는 닷지(Dodge)에서 생산하는 머슬카로, 70년대 모델부터 닷지 챌린저(Dodge Challenger) 데몬까지 다양하게 등장한 바 있어 <분노의 질주>를 대표하는 차량이라 해도 과언이 아닙니다. 브라이언 오코너(폴 워커)의 경우 미쓰비시사(Mitsubishi)의 이클립스부터 토요타 수프라, 닛산 GT-R까지 일본 차량을 주로 선택했습니다.

▲ <분노의 질주: 홉스&쇼> 스틸컷 (출처: 네이버 영화)

영화 속에 등장하는 레이싱 장면을 가만히 살펴보면 자동변속기(Automatic Shift) 대신 수동 기어(Manual Shift)와 핸드 브레이크(또는 사이드 브레이크)를 자유자재로 사용하며 드리프트(Drift, 자동차가 옆으로 미끄러지며 슬라이딩하는 상태)를 하기도 합니다. 이는 보는 이로 하여금 굉장한 스릴과 긴장감 그리고 현장감을 부여해주는 시퀀스들입니다. 4차 산업혁명 시대에 이르러 자동차에 투입되는 테크놀로지는 놀라울 정도인데, <분노의 질주>에서는 유독 아날로그적인 방식을 활용합니다. 그것은 레이싱 영화에 '보는 재미'를 주는 요소로 작용하기도 하죠.

현시대의 자동차는 대다수가 오토매틱 기어를 활용합니다. 기어박스 역시 디지털 방식을 선호하는 경우가 많아져 버튼식이나 다이얼 형태가 등장했으며, 핸드 브레이크의 경우 풋 브레이크나 버튼을 활용하는 케이스도 많아졌죠.

주파수를 맞춰가며 라디오를 듣거나 에어컨 온도를 조절하기 위해 수동 방식을 활용했던 경우들도 거의 사라진 상태입니다. 대시보드 중앙에서 운전석과 조수석 사이의 컨트롤 패널 보드를 일컫는 센터페시아(Center Fascia)에 거대한 디스플레이를 장착해 터치 방식으로 제어하는 경우들도 생겼죠. 이를 통해 내비게이션부터 오디오와 에어컨 등을 조작할 수도 있습니다. 차량에 존재하는 기능을 한 곳에서 제어할 수 있도록 구현되어 있고, 디지털 방식으로 변모한 만큼 현시대에 존재하는 차량에는 수백 가지의 반도체 칩이 장착되기도 합니다.

<분노의 질주>의 주인공들은 에어컨을 켜거나 한가하게 라디오를 들을 수 있을 만큼의 여유는 조금도 없습니다. 그러니 굳이 디지털 방식이 아니어도 고성능의 힘을 발휘할 수 있다면 더할 나위 없이 좋겠죠. 그래서 엄청난 힘을 뿜어내고 어디서든 질주할 수 있는 괴력의 터보 엔진과 안정적인 서스펜션(Suspension, 충격 흡수 장치)이 탑재된 자동차를 선호하는 것이 아닐까요?

<분노의 질주>가 자율주행 기술을 만난다면?

<분노의 질주: 더 맥시멈>(2013)에서는 오웬 쇼(루크 에반스)라는 인물이 등장했습니다. 이후 제이슨 스타뎀이 연기한 데카드 쇼가 등장하며 도미닉 토레토와 루크 홉스(드웨인 존슨)에 대적하는 캐릭터가 되기도 했습니다. 이번 <홉스&쇼>에서는 데카드 쇼의 여동생 해티 쇼(바네사 커비)까지 등장합니다. 전작에서 엄마 퀴니(헬렌 미렌)까지 등장한 바 있으니 가족이 모두 총출동한 셈입니다.

▲ LA 월드 프리미어 현장에 등장한 제이슨 스타뎀과 맥라렌 (출처: 네이버 영화)

위험에 빠진 여동생을 구출하며 악당들을 피해 질주하는 홉스와 쇼. 이번 작품에서는 영국의 슈퍼카 제조사인 맥라렌(McLaren) 브랜드의 720S 모델이 등장합니다. 8기통 엔진의 배기량 4천CC로 720마력, 최대토크 78.5kg.m의 힘을 뿜어냅니다. 정지상태에서 시속 100km까지 불과 2.9초밖에 걸리지 않으며, 최대시속 341km/h라는 상상 이상의 슈퍼카입니다. 더구나 아날로그와 디지털 테크놀로지가 적절하게 적용된 자동차라고 하네요.

주인공이 모는 자동차는 불까지 뿜어낼 정도로 늘 괴력을 발휘합니다. 빠른 속도로 질주하면서도 악당을 물리칠 수 있다는 것은 영화니까 가능한 일이겠지만, 핸들(스티어링 휠)을 잡고 있는 주인공이 자율주행 기술을 만나게 된다면 이야기는 어떻게 바뀌게 될까요? <분노의 질주>에 등장한 자동차가 자율주행을 한다는 것 자체가 굉장히 어색해 보일 수 있겠습니다. 그럼에도 불구하고 시리즈가 계속된다면 등장하지 않을 이유도 없겠죠. 그만큼 자율주행 기술은 점차 현실화되고 있기 때문입니다.

▲ <분노의 질주: 더 익스트림> 스틸컷 (출처: 네이버 영화)

<분노의 질주: 더익스트림>(2017)에서 잠수함까지 동원하며 도미닉을 포함해 주인공들을 위기로 몰아넣었던 악당 사이퍼(샤를리즈 테론)는 건물에 주차된 자동차들을 ‘좀비 자동차’라 명명하고 원격 조종한 바 있습니다. 주인공이 탈출할 수 있는 퇴로를 막겠다는 목적으로 각 차량에 탑재된 시스템을 해킹한 것입니다. 중앙 시스템에서 각 차량들을 아주 멀리서도 원격 조종한다는 것이기에 근본적인 자율주행 기술과 다소 차이가 있을 수 있습니다.

그러나 전혀 현실성 없는 이야기도 아니고, 자율주행과 완벽하게 동떨어진 이야기도 아닙니다. 차량의 시스템들은 언젠가 교통 인프라를 위한 중앙 서버와 연동되어 교통 흐름을 원활하게 할 수 있게 될 것이고, 사용자 입장에서는 목적지까지 매우 안정적이고 효율적으로 이동할 수 있게 될 것입니다. 중앙 서버와 차량의 연결을 위한 인프라 중 가장 중요한 것 하나는 바로 5G 통신 네트워크입니다. 자율주행 기술의 완성도를 높이고 고도화할 수 있는 연구의 기반이 되는 것이기 때문에 5G와 자율주행 기술은 같은 배를 타고 있는 셈입니다.

현실로 다가오고 있는 자율주행 테크놀로지

글로벌 IT 기업인 구글이나 테슬라, 우리나라의 네이버랩스나 현대자동차 모두 자율주행을 위한 테크놀로지를 지속적으로 연구하고 있으며 실제 도로 위에서 테스트를 실시하기도 했습니다. 구글의 경우 웨이모(Waymo)라는 자율주행 사업 조직이 존재하는데, 바로 이 기업에서 오랜 시간 자율주행 테크놀로지를 연구해왔습니다. 수많은 차량과 신호등, 보행자, 교차로가 존재하는 실제 도로 위를 무려 1천600만km 이상 테스트 주행을 실시했습니다.

▲ 이노비즈 테크놀로지스의 라이다 센서 (출처: innoviz.tech)

자율주행 자동차에 탑재되는 센서에는 도로 위 피사체, 장애물, 표지판, 차량의 형태를 감지하고 식별할 수 있는 라이다(LiDAR) 센서와 고성능 카메라, 그래픽 카드를 포함해 다양한 반도체 칩이 포함될 수 있습니다. 라이다의 경우, 펄스 레이저를 통해 장애물을 인식합니다. 레이저를 발사한 후 돌아오는 시간을 정보로 활용합니다. 돌고래나 박쥐들이 자신들의 초음파를 통해 먹잇감을 찾는 것과 유사합니다. 자율주행 자동차에 탑재된 센서 중 가장 중요한 역할을 하고 있다고 해도 과언은 아닙니다. 실리콘 밸리의 벨로다인(Velodyne), 이스라엘 자율주행차 센서업체인 이노비즈 테크놀로지스(Innoviz Technologies) 등이 전 세계적으로 주목받고 있는 라이다 센서 개발 업체입니다.

비주얼 컴퓨팅 기술을 보유한 엔비디아(NVIDIA)의 경우, 그래픽 반도체를 통해 차량을 식별할 수 있도록 연구해왔습니다. 차종은 같은데 번호판만 다른 경우가 있고, 택시나 경찰차 등 활용 분야가 다른 경우도 있는데요. 이를 구분하고 판단하는 역할을 하는 카메라와 그래픽칩은 자율주행 기술의 핵심이기도 합니다.

미국의 거대한 반도체 기업 인텔(Intel) 역시 엔비디아와 더불어 자율주행 테크놀로지에 뛰어든 기업 중 하나입니다. 엔비디아, 인텔 모두 자율주행 자동차가 스스로 판단하여 운행될 수 있도록 인공지능을 바탕으로 한 통합 제어 솔루션을 연구하고 있으며, 테슬라(TESLA)나 볼보(VOLVO) 등과 파트너십을 맺고 혁신을 이뤄나가고 있습니다.

<참고>
- (2019), imdb.com/title/tt6806448/
- <720S FACTS & FIGURES>, cars.mclaren.com/en/super-series/720s/specification
- (2017.08), techcrunch.com/2017/02/12/wtf-is-lidar/

<분노의 질주>의 시리즈가 거듭되고 테크놀로지가 진화해도 주인공인 도미닉은 자신의 머슬카를 선택하게 될 것입니다. 내연기관이 뿜어내는 화력은 자동차의 성능을 극대화하고 인간의 질주 본능을 자극합니다. <미션 임파서블>에 등장하는 자동차나 테크놀로지가 완벽한 디지털을 꾀하고 있다면, <분노의 질주>는 아날로그와 디지털이 어느 정도 접목된 블록버스터라 하겠습니다. 그들의 질주에는 우렁찬 배기음과 엔진의 뜨거운 열기가 존재합니다. 그것이 이 영화의 존재 이유입니다.

※ 본 칼럼은 반도체/ICT에 관한 인사이트를 제공하는 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.

[게임 속 IT] 4차 산업혁명 시대, 우리 일상을 위협할 해킹 위험의 경고 [와치 독스:리전]

임병선 — Tue, 30 Jul 2019 20:00:00 +0000

(출처: Ubisoft)

지난 6월 열린 전 세계 최대 게임쇼 ‘E3 2019 게임쇼’에서는 올해도 역시 다양하고 독특한 신작 게임들이 소개되었습니다. 그중에는 그동안 전혀 정보가 공개되지 않았던 게임도 있었습니다. 오늘 소개할 <와치 독스: 리전>처럼 말이죠. 유비소프트의 오픈 월드 액션 어드벤처 게임 ‘와치 독스’ 시리즈는 ‘해킹’이라는 독특한 시스템이 핵심 포인트인데요. 최신작인 <와치 독스: 리전>에서 다루는 시대는 브렉시트 후 혼란스러워진 가상의 영국입니다. 그 외 정보는 자세히 공개되지 않았지만, 이번에도 보다 다양한 해킹 기술이 펼쳐질 예정입니다. 내년 출시 예정인 <와치 독스: 리전>을 기다리면서 기존 ‘와치 독스’ 시리즈에서 선보인 해킹 기술과 현실 가능성, 또한 이를 막을 수 있는 기술은 어떤 것이 있는지 알아볼까 합니다.

와치 독스’에서의 해킹

▲ 최신작인 <와치 독스: 리전>에서는 거대한 드론을 직접 타고 해킹을 시도할 수 있습니다. (출처: Ubisoft)

‘와치 독스’에서는 스마트폰과 노트북 등을 통해 다양한 IT 디바이스를 해킹하는 모습이 그려집니다. 예를 들면 스마트폰으로 다른 사람의 스마트폰에 접속해 계좌에 있는 돈을 훔치거나 스팸 문자를 보내 혼란에 빠뜨리기도 하죠. 또한, 자동차에 접속해 원하는 방향으로 차를 돌진해 사고를 유발하기도 합니다.

이 외에도 다양한 부분을 해킹할 수 있습니다. 경비 시스템에 접속해 경비 시설을 무력화하고 구역을 순찰하는 경비 로봇의 행동을 제한하거나 전원을 끌 수도 있습니다. 심지어 일정 방향으로 돌진 시켜 아비규환을 만들 수도 있죠. 배전함이나 가스관을 조작해 전기 충격이나 가스 폭발을 일으킬 수도 있습니다.

노트북으로는 드론이나 RC카 등을 조종해 출입이 제한된 곳의 해킹도 가능합니다. 특히 드론으로는 하늘에서 땅에 일어나는 일을 정찰하면서 해킹을 할 수 있어 더 강력하고 위협적인 해킹 기술을 선보입니다.

사실 이러한 해킹은 해당 기기와 같은 네트워크를 사용하고 있거나 해킹하려는 디바이스에 접속할 수 있는 백도어 프로그램 등이 설치되어 있어야 합니다. 아무것도 없는 상태에서 곧바로 접속해 해킹하는 것은 불가능하죠. 이 때문에 유무선 공유기의 암호를 제대로 설정해야 하고, 인증되지 않은 프로그램을 무작정 설치하는 것을 지양해야 합니다.

해킹에 노출된 자율주행 자동차

▲자율주행 자동차는 편리한 만큼 해킹에 대한 대비도 완벽해야 합니다. (출처: NVIDIA)

자동차는 일상생활에 근접해 있으면서도 계속 자동화가 이뤄지고 있는 기기이기도 합니다. 이제 자동차에는 많은 부분에 IT 기술이 접목되고 있죠. 간단하게는 자동차 주위 접촉 센서와 차선 유지 센서부터 크게는 자율주행까지 해당됩니다. 일각에서는 바퀴 달린 스마트폰으로 진화 중이라고 표현하고 있죠.

하지만 그만큼 해킹에 가장 큰 위험에 노출될 것으로 예상되는 것이 바로 자동차입니다. 자동차가 인터넷에 연결되고 다양한 클라우드 서비스와 연동되면서 개인 데이터 노출은 물론, 자동차의 조작 권한을 임의로 갈취할 수 있다는 것이죠. 특히 자동차의 조작 권한을 갈취할 경우, 탑승자의 생명까지도 위협할 수 있는 수단이 됩니다.

이미 인터넷과 연결 가능한 커넥티드 자동차를 해킹해 내비게이션 등 다양한 기능을 원격제어로 제어할 수 있는 문제도 대두됐습니다. 지난 2010년, 미국에서는 회사에 악의를 품은 직원이 고의로 회사 무선 인터넷에 연결된 자동차 100여 대의 시동이 걸리지 않게 한 사례도 있습니다. 회사에서 재빠르게 시스템을 원래대로 돌려 큰 피해는 없었지만, 한 사람이 다수의 자동차에 피해를 줘 큰 사고와 인명 피해를 가져올 수도 있었던 사건이었죠.

더구나 인공지능 자율주행 자동차의 경우 자동차 조작까지도 탈취할 수 있는데, 해당 사례는 아직 존재하지 않습니다. 하지만, 2035년에는 도로 위 자동차 4대 중 3대가 인공지능 자동차가 될 것으로 예상되는 만큼, 이러한 해킹에 더욱더 철저하게 대비해야 할 것입니다.

해킹·복제 원천 봉쇄 ‘양자암호통신’

▲양자키분배(QKD) 기술은 양자를 주고받으며 동일한 암호키를 생성해 수신자와 송신자에게 동시 분배합니다. (출처: SK텔레콤)

양자암호통신은 더는 쪼갤 수 없는 물리량의 최소 단위인 ‘양자’(Quantum)의 특성을 이용해 송신자와 수신자만 해독할 수 있는 암호키(Key)를 만들어 도청을 막는 통신 기술입니다. 현존하는 보안기술 가운데 가장 안전한 통신암호화 방식으로 평가받고 있죠.

국내에서는 지난 3월 18일, SK텔레콤에서 5G 가입자 인증 서버에 해킹 방지 기술 양자난수생성기(QRNG)를 적용했다고 밝혔습니다. 전국 데이터 트래픽의 핵심 전송 구간인 서울-대전 구간에 IDQ의 양자키분배(QKD) 기술을 연동해 양자암호기반 인증 서버를 적용하는 방식으로 데이터 송수신 보안을 강화한 것이죠.

현재 통신망은 디지털신호인 0과 1을 구분해 데이터를 주고받는데 양자는 0이나 1이라는 특성이 결정돼 있지 않습니다. 정보를 보내는 쪽과 받는 쪽 끝단에 각각 양자암호키 분배기를 설치하고 매번 다른 암호키를 이용해 결정하는 방식이죠. 양자암호키는 한 번만 열어볼 수 있으며, 중간에 누군가 가로채더라도 이를 바로 확인해 대처할 수 있어 해킹이 불가능합니다.

쉽게 공을 주고받는 행위에 비유하자면, 기존 통신 방식은 제3자가 몰래 공을 가로챈 후 복제본을 전달해도 탈취 여부를 알기 어려웠는데요, 양자암호통신은 비눗방울을 주고받는 것과 같아서 제3자가 비눗방울을 건들기만 해도 형태가 변형돼 해킹이나 복제 자체가 불가하다고 합니다. 특히 양자는 중첩성이 훼손됐을 경우, 송신자와 수신자가 바로 알 수 있고 원상태로 바꿀 수 없는 비가역성의 특징을 지녔습니다. 따라서 해킹 자체가 불가능한 구조입니다.

양자난수생성기는 양자의 특성을 이용해 패턴 분석 자체가 불가능한 무작위 숫자를 만드는 장치로, 통신 네트워크를 통한 해킹의 위험을 원천 봉쇄합니다. 양자키분배는 양자암호통신의 핵심기술로, 송신부와 수신부만 해독할 수 있는 도청이 불가능한 암호키를 생성하죠.

IDQ는 2022~2023년 위성을 발사하면 양자암호기술의 적용범위가 유선통신에서 무선통신으로까지 확대될 거라 전망하고 있습니다.

또한, IT기술이 발전함에 따라 보안의 중요성이 커지면서 현재 수많은 글로벌 IT 기업이 암호키 분배 등과 관련하여 IDQ에 협력을 요청하고 있습니다.

아파트 스마트홈 해킹 방지 시스템

스마트홈은 스마트폰 등의 디바이스를 통해 외부에서 집안 내 가전제품, 조명 등 전자기기를 제어할 수 있는 기술입니다. 최근 사물인터넷(IoT) 기술 발달과 함께 새로운 주거 서비스 형태로 자리 잡고 있죠.

그러나 그동안 아파트 단지 스마트홈 시스템은 메인 서버에만 방화벽이 설치되어 외부 해킹만 방어할 수 있었습니다. 단지 내의 스마트홈 시스템에 접속해 이뤄진 해킹에 대해서는 별도 보안기준이 없어 방어에 취약했죠. 스마트홈 시스템이 해킹되면 외부에서 다른 세대 내 조명은 물론 가스, 가전제품 등을 마음대로 제어할 수 있다는 우려가 제기되곤 했습니다.

이에 대한 대비책으로 세대별로 사이버 방화벽을 구축한 차세대 보안시스템이 적용되고 있습니다. 이 시스템이 적용되면 내부 해킹에 대한 능동적 방어 체계가 가능합니다. 앞으로 신축되는 스마트홈 아파트 단지에는 이러한 보안시스템이 확대 적용될 예정이라고 하네요.

해킹 방지하는 보안 반도체

대체로 해킹은 소프트웨어적 접근으로 이뤄집니다. 하지만 하드웨어 자체에서 해킹할 수 없도록 차단해버리면 보다 뛰어난 보안이 가능할 것입니다.

삼성전자에서는 PC에 연결할 일이 잦은 스마트폰의 충전 케이블에 보안칩을 장착해 하드웨어적으로 해킹 위험을 방지했습니다. 삼성전자에서 지난 5월 공개한 ‘SE8A’는 업계 최초로 전력전달제어 반도체와 보안칩(Secure Element IC)을 하나로 통합한 제품입니다.

이 제품은 암호화 기반 인증 프로그램인 USB 타입C 인증을 지원하고 미인증 케이블이 연결되는 즉시 데이터 전달 경로를 차단해 악성코드로 인한 전자기기 해킹과 데이터의 손상을 방지합니다.

‘SE8A’는 하드웨어 보안 모듈 내장으로 암호 인증키를 안전하게 관리할 수 있어 충전기와 연계한 전용 콘텐츠 유통에도 활용이 가능하다고 합니다. 예를 들어 전자기기 사용자가 인증된 충전기를 연결하면 암호 인증키가 작동하여, 회원에게만 제공하는 음원이나 동영상 등의 전용 콘텐츠나 프로모션 웹페이지 접속 등과 같은 서비스를 이용할 수 있도록 해주는 방식이죠.

커지는 IoT 시장, 중요해진 시스템 반도체

IoT의 적용 범위가 넓어짐에 따라 IT 업계의 기대도 커지고 있습니다. 시장조사업체 IHS마켓은 2030년이면 전 세계적으로 약 1,200억 개의 IoT 장치가 보급될 것으로 예상하고 있습니다. 일반 상업 및 산업용 장치가 가장 큰 비중을 차지할 것이며, 커뮤니케이션, 소비자 가전, 오토모티브, 교통/운송, 컴퓨터, 의료 분야가 주요 보급 영역이 될 것으로 예상됩니다.

하지만 가장 먼저 해결해야 할 부분은 바로 사용하는 장치에 대한 보안입니다. 이에 반도체 업체들은 IoT 관련 장치, 그리고 장치에 내장될 센서와 MCU 등의 보안을 강화하기 위해 나서고 있습니다. 그동안 시장을 주도해온 인프라스트럭처 제공 업체뿐 아니라 반도체 제조업체들까지 나섬에 따라 IoT 보안 시장은 2022년까지 연간 44%의 성장세를 기록할 것으로 전망됩니다.

SK하이닉스도 보안을 중요시하는 시스템 반도체의 역량을 강화하기 위한 준비를 마쳤습니다. 지난 2017년 7월, 이미지센서 등을 생산하는 자회사 SK하이닉스 시스템아이씨를 설립했으며, 향후 인공지능, IoT, 차량용 반도체로 사업 영역을 확장할 예정입니다.

경기도 용인시에 조성하는 반도체 특화 클러스터도 눈여겨볼 부분입니다. 앞으로 10년 동안 120조 원이 투입되는 대규모 사업으로, SK하이닉스 측은 소재, 부품 협력업체와 함께 연구개발(R&D)에 나설 계획입니다. 하드웨어적으로 보안이 완벽한 시스템 반도체를 개발하면 그보다 해킹을 막는데 완벽한 것은 없을 것입니다.

인공지능이나 빠른 속도의 네트워크 등의 IT 기술은 우리의 삶을 윤택하게 해주지만, 그만큼 양날의 검으로 한순간에 우리의 목숨을 위협할 수 있는 기술이기도 합니다. 그만큼 다양한 해킹 방지 기술이나 보안칩도 함께 발전되어야 할 것입니다. 이미 인공지능 시대로 넘어가고 있는 시점인 만큼, 완벽하게 상용화되는 데 시간만 늦춰질 뿐 아예 막기는 어렵겠죠. 그러나 해킹에 대한 위협이 제대로 해결되고 인공지능 시대가 와야 ‘와치 독스’ 같은 미래가 오지 않을 것 같습니다. 특히 사고가 날 경우 큰 인명피해로 이어질 수 있는 자율주행 자동차나 공격형 드론봇에 대한 우려가 없도록 말이죠.

※ 본 칼럼은 반도체/ICT에 관한 인사이트를 제공하는 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.

[스파이더맨: 파 프롬 홈] 아이언맨의 유산 이디스(EDITH), 그리고 증강현실

루이스 — Thu, 11 Jul 2019 20:00:00 +0000

1,300만 관객을 돌파한 <어벤져스: 엔드게임>의 바통을 이어받아, 마블 시네마틱 유니버스(MCU) 페이즈3의 피날레를 장식할 <스파이더맨: 파 프롬 홈>(이하 파 프롬 홈)이 드디어 베일을 벗었습니다. 멘토 아이언맨의 도움 없이 세상을 위협하는 빌런과 홀로 맞서게 된 우리의 친절한 이웃 스파이더맨! 그런 그를 위해 토니 스타크가 남긴 유산이 있다고 하는데요. 오늘은 <파 프롬 홈> 속 스파이더맨의 비밀병기 ‘이디스’, 그리고 그 속에 숨은 테크놀로지를 함께 알아봅니다.

엔드게임 이후의 세상을 맞이한 피터 파커

스파이더맨이자 피터 파커(톰 홀랜드)에게 타노스(조쉬 브롤린)는 무시무시한 존재였을 것입니다. 우주의 절반을 날려버렸으니, 이는 어벤져스 구성원 모두가 공감할 수밖에 없을 테죠. 타노스의 절대적인 파워 앞에서 그 누구보다 진중했던 토니 스타크(로버트 다우니 주니어)의 모습만 봐도 알 수 있었습니다.

▲<스파이더맨: 홈커밍> 中 토니스타크와 피터파커의 모습 (출처: NAVER 영화)

피터 파커에게 토니 스타크는 어쩌면 아빠의 빈자리를 대신해줄 수 있었던 사람인지도 모릅니다. 둘을 잇는 관계는 스파이더맨의 거미줄만큼 끈끈하고 탄탄했으니까요. 첨단 기술이 집약된 나노 슈트를 선물하고, 전 세계 히어로가 모인 어벤져스의 합류를 권하며 때로는 진심을 다해 조언을 하거나 잔소리를 늘어놓기도 했죠. 이런 모습을 보면 토니는 피터의 히어로서의 면모를 분명히 인정하고 있지만, 10대 소년의 서툴고 미숙한 부분을 채워주는 보호자 같은 존재였습니다. 그러나 이번 작품에서는 그런 토니의 모습을 볼 수 없었습니다. 온전히 그의 잔향만 남았을 뿐이죠.

▲ 영화 <스파이더맨: 파 프롬 홈> 스틸컷 (출처: NAVER 영화)

지구를 지키는 슈퍼히어로보다 이웃을 위한 평범한 친구로 남기 원하는 스파이더맨은 자신의 슈트를 벗어던진 채 짐을 챙겨 친구들과 유럽 여행을 떠납니다. 여행의 출발점은 이탈리아 베니스. 평범함을 꿈꿨던 여행이지만 전 세계를 위협하는 엘리멘탈 크리쳐스라는 빌런을 만나게 되면서 다시 한번 위험에 빠집니다.

▲ 영화 <스파이더맨: 파 프롬 홈> 스틸컷 (출처: NAVER 영화)

위기에 처한 베니스 일대와 피터 파커의 친구들 앞에 미스테리오(제이크 질렌할)이 등장해 이에 맞서 무찌릅니다. 한편 엘리멘탈 크리쳐스가 다시 한번 나타나게 될 것이라며 쉴드의 퓨리 국장과 미스테리오는 스파이더맨에게 합류를 적극 권합니다. 지구의 핵으로부터 에너지를 흡수할 수 있다는 엘리멘탈 크리쳐스, 과연 스파이더맨과 미스테리오는 이를 무찌를 수 있을까요?

토니 스타크의 마지막 선물, 이디스(EDITH)

마블 시네마틱 유니버스 작품들이 늘 그래왔듯, <파 프롬 홈>에서도 눈여겨볼 만한 첨단 테크놀로지가 많습니다. 홀로그램 입체영상을 비롯해 드론, 증강현실(AR), 인공지능(AI), 3D 프린팅 기술에 이르기까지 현존하는 기술보다 한층 더 진화된 모습을 보입니다. 이 중 가장 주목해볼 만한 기술은 바로 증강현실. 토니 스타크의 천재성을 다시 한번 느낄 수 있으며, 피터 파커에 대한 남다른 애정이 돋보이는 대목입니다.

▲<어벤져스: 인피니티워>의 토니 스타크, 그리고 선글라스 (출처: buzzfeed.com)

토니 스타크의 천재성은 마블 시리즈 곳곳에서 볼 수 있습니다. 기본적으로 아이언맨이라는 존재 자체도 토니의 손에서 탄생했죠. 인공지능 비서 자비스나 프라이데이, 스파이더맨의 슈트에 이르기까지 그의 어벤져스에 끼친 영향력은 누구도 부정할 수 없을 것입니다. 그리고 <파 프롬 홈>을 봤다면 토니 스타크가 착용했던 액세서리 하나가 떠오르게 되는데요, 그 액세서리는 다름 아닌 평범한 선글라스입니다.

언뜻 평범해 보이지만, 이는 평범함을 뛰어넘는 첨단 장비입니다. 영화 속에 등장한 선글라스의 렌즈는 증강현실이 작용하는 디스플레이의 역할을 했고, 인공지능과 소통이 가능한 첨단 장비로 서버와 연결되어 착용한 사람의 임무를 돕게 됩니다. 렌즈는 착용자의 홍채를 인식해 사람을 식별하여 작동합니다.

▲ 영화 <스파이더맨: 파 프롬 홈> 공식 예고편 영상 캡처 (출처: Sony Pictures Entertainment 유튜브 채널)

토니 스타크가 구축한 인공지능 자비스, 프라이데이에 이어 <파 프롬 홈>에는 이디스가 등장합니다. 이디스(EDITH)는 ‘Even Dead, I’m the hero(죽어도 나는 히어로)’의 머리말을 따서 붙인 이름으로, 토니 스타크의 재치가 돋보입니다. 극 중에서는 이디스가 다른 사람이 손에 쥐고 있는 디바이스를 해킹까지 할 수 있도록 구현되었습니다. 더구나 위성과 연결되어 GPS 송수신이 가능하며, 이를 통해 실시간으로 누군가를 공격하거나 방어 체계를 수립하는 등 고안되었습니다. 사용자가 명령을 내리면 이디스라는 인공지능이 이를 판단해 작동하는 구조입니다. 아무래도 소통에 장애가 없는 고성능의 GPS 반도체 칩과 5G 수준의 통신 네트워크가 탑재되었을 거라 예상됩니다. 겉으론 눈부신 햇살을 막아주는 액세서리에 불과하지만, 그 안에는 거대한 첨단 기술이 집약된 것입니다. 하지만 그저 평범한 선글라스였어도 피터 파커에게는 큰 의미가 담긴 물건이었겠죠.

이디스의 핵심 기술, 증강현실(AR)

이 선글라스의 주요 기능 중 ‘증강현실(AR, Augmented Reality)’에 대해 조금 더 알아보도록 하겠습니다. 증강현실의 궁극적인 의미는 실존하는 현실에 기반해 이에 대한 정보를 추가 제공하는 것입니다. 쉽게 말하면 사람이 눈 앞에서 목격하고 있는 피사체 혹은 배경에 가상의 이미지를 추가하거나 필요한 정보를 입체적으로 또는 표면적으로 보여주는 기술이죠.

▲AR 게임 <포켓몬GO> (출처: 포켓몬고 유튜브 ’Pokémon GO – Get Up and Go!‘)

아이언맨이 슈트를 입고 누군가를 공격하거나 정보를 원할 때, 디스플레이에서 나타나는 모습을 떠올리면 좋을 것 같습니다. 즉, 아이언맨은 이미 증강현실 기술도 슈트에 탑재했던 것이죠. 증강현실의 대표적인 사례 중 하나로는 2016년 7월 출시된 나이언틱(Niantic)의 포켓몬고(Pokémon GO)라는 게임이 있습니다.

구글에서도 구글 글래스(Google Glasses)라는 이름의 AR 전용 안경을 발표하기도 했습니다. 길을 걸으면 지도가 보이면서 내비게이션의 역할하고, 하늘을 바라보면 날씨 정보를 띄운다는 것인데, 일반인들에게 상용화 되기는 어려웠다고 합니다. 모바일에 익숙한 사람들이 만만치 않은 비용을 지불하면서까지 구글 글래스가 과연 필요할까요? 무엇보다 누군가를 찍고 있다는(촬영 또는 녹화) 관점에서 보면 개인정보보호에 대한 이슈도 거스를 수 없었죠.

▲공장에서 활용하고 있는 AR 글래스 (출처: festo.com)

그럼에도 불구하고 산업 분야에서는 활용도가 높은 편입니다. 제품을 스캔하고 바코드를 읽어 정보를 얻을 수 있다는 점이 가장 큽니다. 공장에서 근무하는 사람들이 어떠한 물품이 생산된 후 이를 분류하기 위해 스캐너를 찍거나 단말기에 기록하는 행위들을 AR 글래스는 한번에 처리할 수 있죠.

AR 글래스를 착용한 후 내 눈앞에 보이는 증강현실이 얼마나 뚜렷하고 선명하게 보이는지에 대한 문제도 고려해볼 필요가 있습니다. 보통 TV에서도 LED를 활용해 눈의 피로를 줄어들 수 있도록 하는데, 이러한 렌즈에도 LED를 활용합니다. 마이크로LED(Micro LED) 반도체라 하면 스스로 빛을 내는 초소형 발광물질을 의미합니다. 삼성전자에서도 마이크로LED 반도체 칩을 활용한 ‘더 월(The Wall)’이라는 미래형 디스플레이를 공개하기도 했습니다. 마이크로LED가 매우 촘촘하게 구성되어 최고의 화질을 보여줍니다.

다만 마이크로LED로 대형 화면비를 구현하려면 공정도 쉽지 않을 뿐 아니라 비용도 만만치 않아 상용화로 이어지기엔 아직 어려움이 있습니다. 아주 미세한 수준의 기판이 모여 거대함을 이루는 것이니, 그만큼 대량 생산 자체가 어려울 수밖에 없겠죠. 마이크로LED라는 구성요소와 반도체 기판 설계 기술을 확보해야 ‘마이크로 LED 반도체 칩’이라는 차세대 디스플레이의 핵심을 갖게 되는 것입니다. <파 프롬 홈>의 이디스에도 역시 마이크로LED 수준의 기판이 탑재되었으리라 추측할 수 있습니다.

<참고>
– (2019.2.14), howtogeek.com
– <삼성전자 ‘더 월’, SID에서 ‘올해 최고의 디스플레이’로 선정>(2019.5.9), news.samsung.com

앞서 언급했던 것처럼 토니가 피터에게 ‘유산’으로 남긴 선글라스에는 첨단 테크놀로지가 집약되었을 뿐 아니라 토니의 진심과 영혼이 담겨있습니다. 마블의 영화는 플롯과 볼거리, 화려한 액션으로 팬들의 마음을 사로잡습니다. 더구나 기상천외한 첨단 테크놀로지는 기대를 저버리지 않습니다. 다시 한번 팬들을 찾아오게 될 마블 시네마틱 유니버스의 이야기, 그리고 스크린을 가득 채울 첨단기술은 과연 무엇일지 벌써 기대가 됩니다.

※ 본 칼럼은 반도체/ICT에 관한 인사이트를 제공하는 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.

[게임 속 IT] 25년의 세월을 뛰어넘어 2D에서 3D로 ‘사무라이 쇼다운’

임병선 — Thu, 20 Jun 2019 21:00:00 +0000

(이미지 출처: SNK)

검극 대전 격투 게임의 시초인 ‘사무라이 쇼다운’(일본명: 사무라이 스피릿츠) 시리즈가 약 11년 만에 새롭게 돌아옵니다. 이번 ‘사무라이 쇼다운’은 25년 전 출시되었던 ‘사무라이 쇼다운 2’(일본명: 진 사무라이 스피리츠 하오마루 지옥변)과 상당히 흡사하게 만들면서 다른 시리즈의 시스템을 도입하는 형태가 되었습니다. 그래도 기본적인 플레이는 ‘사무라이 쇼다운 2’와 비슷하죠. 25년의 세월로 2D 그래픽이 3D 그래픽으로 바뀌었고 해상도도 304×224에서 1920×1080으로 늘어났습니다. 그동안 그래픽 기술이 발전한 만큼, 게임 화면도 몰라보게 바뀌었죠. 이번 편에서는 게임 그래픽을 좌우하는 그래픽카드에 대해 알아볼까 합니다.

고성능 게임의 필수 요소, 그래픽카드

▲CGA, EGA, VGA의 색상 표현 차이 (출처: 유튜브 플레이 화면 캡처)

PC를 조립할 때 주요 부품으로는 CPU(중앙처리장치)와 메인보드, 램, HDD나 SSD 같은 저장 장치 등이 거론됩니다. 하지만 고성능 게임을 원활하게 구동하기 위해서는 그래픽카드가 필수죠. 그래픽카드는 비디오카드, VGA(Video Graphics Array), 그래픽 어댑터 등 다양한 명칭으로도 불리기도 합니다만, 여기서는 통상적으로 그래픽카드라고 통칭하겠습니다.

그래픽카드는 CPU로 이루어지는 작업 현황을 모니터에 출력하고 3D 게임 구동 시 3D 연산과 결과물을 화면에 나타내는 장치입니다. 그래픽카드가 없다면 모니터에 그 어떤 화면도 표시되지 않죠.

최초의 그래픽카드는 1981년에 나온 ‘MDA(Monochrome Display Adapter)’입니다. 하지만 MDA는 흑백 문자만 표현할 수 있었으며, 그림 및 원색의 표현이 가능한 최초의 그래픽카드는 같은 해에 출시된 ‘CGA(Color Graphics Adapter)’이죠. CGA는 320×200 해상도에 최대 4가지 색상까지 출력이 가능했습니다.

이어 1982년에는 최대 720×348 해상도의 흑백 그림을 표현할 수 있는 ‘허큘리스(Hercules)’, 1984년에는 640×350 해상도에서 16색 그림을 표현할 수 있는 ‘EGA(Enhanced Graphics Adapter)’가 출시됐습니다.

현재 그래픽카드의 기원으로 볼 수 있는 VGA는 1987년 등장했습니다. 초기 VGA 모델은 640×480 해상도에서는 16색, 320×200 해상도에서는 256색을 표현할 수 있었죠. 이때부터 컴퓨터가 가정에 본격적으로 보급되기 시작했으며, 다양한 색상 표현으로 보급에 활성화를 불어넣기도 했죠.

3D 그래픽카드의 등장

VGA카드 이후 그래픽카드는 1995년 등장한 3D 그래픽카드로 큰 변화를 맞습니다. 지금이야 2D 그래픽, 3D 그래픽을 구분하지 않고 그래픽카드가 모두 연산하지만, 당시에는 2D 그래픽은 2D 그래픽카드가, 3D 그래픽은 3D 그래픽카드가 연산을 담당했었습니다. 3D 그래픽카드는 오직 3D 그래픽을 연산하기 위해 추가로 장착하는 애드온(Add-on) 방식이었죠.

▲초창기 3D 그래픽카드 시장을 호령했던 3dfx (출처: 3dfx 공식 로고)

초창기 3D 그래픽카드 개발에는 ATI, S3, Matrox, 크리에이티브 등의 회사가 뛰어들었습니다. 수많은 회사의 경쟁 속에 1990년대 3D 그래픽카드 시장을 이끈 것은 3dfx의 ‘부두(Voodoo)’ 그래픽카드였습니다. 이후 2D 그래픽 가속도 지원하는 부두 러시가 나오면서 그래픽카드는 하나로 통합되게 되었죠.

하지만 부두는 경쟁사인 엔비디아(NVIDIA)의 약진으로 서서히 몰락하게 됩니다. 시장의 주도권을 되찾지 못한 채 결국 엔비디아에 인수됐고 2002년 10월 15일 파산하게 됩니다.

원래 엔비디아는 CPU 칩 제조를 하려 했지만, 상황이 여의치 않자 GPU 칩 제조로 방향을 선회했습니다. 엔비디아의 이름을 알리기 시작한 것은 1997년 출시한 ‘리바(Riva) 128’부터죠. 특히 리바 128부터 DirectX를 지원했기 때문에 많은 사람이 사용하게 되었습니다.

엔비디아는 1998년 출시한 리바 TNT부터 그래픽카드 시장을 점령해나가기 시작했습니다. 1999년 출시한 리바 TNT2는 경쟁사인 3dfx의 부두의 성능을 따라잡았으며, 이어 출시한 리바 TNT2 M64으로 저가형 시장까지 확장하는데 성공했죠.

여기에 1999년 10월, ‘지포스(GeForce)’ 브랜드를 처음으로 선보이면서 3D 그래픽카드 시장을 선도하기 시작했습니다. PC는 잘 몰라도 지포스라는 명칭을 아는 사람이 많을 정도로 성공한 케이스이죠. 항상 뛰어난 성능을 보여주고 있기 때문에 게이머들 사이에서 ‘역시 게임은 지포스’라는 인식을 심어주게 됩니다.

그래픽카드가 계속 커지는 이유

▲그래픽카드의 성능이 높아지면서 복잡해지고 크기도 커지고 있습니다. (출처: ASUS 공식 홈페이지)

과거에는 거대한 크기를 자랑했던 CRT 모니터도 LCD, LED 모니터로 바뀌면서 화면은 커져도 두께는 얇아지고, 저장장치도 HDD에서 SSD로 바뀌면서 작고 조용해지고 있죠. 하지만 유독 그래픽카드만 점점 커지고 있으면서 메인보드 슬롯 공간을 2~3칸 차지하거나 전용 전원 케이블까지 사용하고 있습니다.

그래픽카드가 계속 커지는 것은 GPU와 GDDR(Graphics Double Data Rate) 램 때문입니다. GPU의 미세공정이 진행되면서 저발열 저전력 쪽은 조금씩 나아지고 있지만, 요구되는 처리 능력이 미세공정으로 얻을 수 있는 절약되는 양보다 커 GPU의 코어 자체는 계속 커지는 추세죠.

GPU는 기본적으로 병렬 프로세싱, 멀티코어 연산을 할 수 있으므로 코어를 마음껏 늘려 성능을 올릴 수 있는 구조입니다. 이 때문에 고성능의 그래픽카드일수록 코어 개수가 늘어나고 이에 따른 발열과 소비전력이 높아져 크기가 커질 수밖에 없는 셈이죠.

이와 함께 그래픽카드에 장착되는 메모리도 빠르고 큰 용량으로 진화하고 있습니다. 고성능 그래픽을 구현하기 위해서는 메모리의 성능 또한 매우 중요하기 때문입니다. GDDR5의 경우, 3000MHz(실효 클럭 기준)를 시작으로 9000MHz의 속도까지 발전했으며, 한 단계 진보한 GDDR6는 최대 16GHz에 달하는 속도를 구현하는 데 성공했습니다.

대신 일반 DDR램보다 훨씬 빠른 처리속도를 가진 GDDR램은 발열과 전력 소모가 상당히 심합니다. GDDR4부터는 높은 발열 때문에 방열판이 필수가 됐으며, 6~8핀 보조 전원 케이블도 2개씩 필요하게 됐습니다.

하지만 그래픽 메모리가 크고 빠를수록 고해상도 텍스처를 보다 더 빠르게 로딩할 수 있다는 장점이 있죠. 고해상도 게이밍 시대에는 고클럭, 고용량 그래픽 메모리가 선택이 아닌 필수가 된 셈입니다.

25년간 그래픽카드는 얼마나 진화했을까

▲25년 전의 <사무라이 쇼다운2>와 25년 후의 <사무라이 쇼다운>의 그래픽 표현 (출처: SNK)

그렇다면 25년이라는 세월 동안 그래픽카드가 얼마나 발전했는지 알아보겠습니다. 이번에 소개하는 게임인 ‘사무라이 쇼다운 2’의 경우, 1994년에는 SNK의 콘솔 게임기인 ‘네오지오’로 출시되었으며, 25년 후인 ‘사무라이 쇼다운’은 ‘플레이스테이션 4’와 ‘엑스박스 원’으로 출시될 예정입니다.

▲당시 상당히 뛰어난 성능을 지녔던 ‘네오지오’ (출처: 네오지오 공식 이미지)

먼저 네오지오에는 그래픽 칩셋으로 ‘SNK LSPC2-A2’가 장착되어 있었습니다. ‘SNK LSPC2-A2’는 24MHz로 작동하는 칩셋으로 현재 기준으로는 상당히 느리지만, 당시에는 매우 강력한 성능을 자랑했죠.

경쟁 게임기인 닌텐도의 ‘슈퍼패미컴’은 그래픽 칩셋으로 S-PPU1 & S-PPU2를 탑재했는데 5.37MHz 정도였으며, 세가의 ‘메가드라이브’의 그래픽 칩셋은 야마하 YM7101 VDP(세가 315-5313)으로 13.3MHz의 속도였습니다. 1986년 출시된 80386(흔히 396으로 불리는 제품) CPU의 속도도 12~40MHz 정도에 그쳤습니다.

‘네오지오’의 비디오 메모리는 64KB(Lower/Slow) SRAM, 4KB(Upper/Fast) SRAM, 16KB SRAM으로, 총 86KB였죠. ‘슈퍼패미컴’과 ‘메가드라이브’의 비디오 메모리는 모두 64KB로, ‘네오지오’가 좀 더 많은 비디오 메모리를 지녔습니다. ‘네오지오’는 당시 뛰어난 성능을 바탕으로 다른 콘솔 게임기에서 구현할 수 없는 그래픽을 선보였죠.

그렇다면 현재 콘솔 게임기인 ‘플레이스테이션 4’와 ‘엑스박스 원’은 어떨까요? 두 제품 모두 상위 버전이 존재하는데 각각 ‘플레이스테이션 4 프로’와 ‘엑스박스 원 엑스’의 그래픽카드에 대해 알아보도록 하겠습니다.

▲플레이스테이션 4 프로 (출처: 플레이스테이션 4 프로 공식 이미지(SIE))

먼저 ‘플레이스테이션 4 프로’는 AMD 2세대 GCN 기반 그래픽 칩셋이 장착되었습니다. 이 그래픽 칩셋은 911MHz의 속도로 작동하는 36개의 CU(Compute Unit)로 구성되어 있습니다. 네오지오의 그래픽 칩셋과 비교하면 약 38배 빨라진 속도의 그래픽 칩셋이 36개 있는 셈입니다. 메모리는 8GB GDDR5 SDRAM로, 단위가 KB의 1,000배인 MB를 뛰어넘어 1,000,000배를 넘는 GB에 달했습니다.

▲엑스박스 원 엑스 (출처: 엑스박스 원 엑스 공식 이미지)

이보다 더 높은 성능을 자랑하는 ‘엑스박스 원 엑스’는 AMD 커스텀 아키텍처 기반 그래픽 칩셋이 장착되어 있는데 1172MHz의 속도로 작동하는 40개의 CU를 탑재했습니다. 속도나 개수 모두 ‘플레이스테이션 4 프로’보다 빠르고 많기 때문에 더 높은 성능을 지녔습니다. 메모리도 12GB GDDR5 SDRAM로 더 큽니다.

이렇듯 최신 콘솔 게임기는 성능이 높아진 만큼 출력하는 해상도도 엄청나게 높아졌습니다. ‘네오지오’의 해상도는 304×224 정도이지만, ‘플레이스테이션 4 프로’와 ‘엑스박스 원 엑스’가 출력할 수 있는 해상도는 4K UHD(3840×2160)에 달합니다. 점 개수로 비교하면 68,096개와 8,294,400개로, 약 121.8배의 세밀한 표현이 가능합니다.

이번 6월에 진행된 세계 3대 게임쇼이자 가장 큰 규모를 자랑하는 E3 2019 게임쇼에서 발표된 차세대 엑스박스인 ‘엑스박스 아나콘다’는 ‘엑스박스 원 엑스’의 4배에 달하는 성능으로 8K UHD 해상도까지 지원할 예정입니다. ‘플레이스테이션 5’도 비슷한 성능을 지닐 것으로 예상됩니다. 끝없이 발전하는 GPU의 성능만큼이나 게임 그래픽도 현실과 구분하기 어려울 정도로 진화하고 있습니다. 지난 25년 동안 눈부신 발전을 해온 만큼 앞으로의 25년도 기대됩니다.

※ 본 칼럼은 반도체/ICT에 관한 인사이트를 제공하는 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.

[맨 인 블랙: 인터내셔널] MIB 요원들의 든든한 조력자, 하늘을 나는 자동차

루이스 — Tue, 04 Jun 2019 20:00:00 +0000

7년 만에 돌아온 ‘맨 인 블랙’ 시리즈, <맨 인 블랙: 인터내셔널>이 개봉을 단 일주일 앞두고 있습니다. 기억을 지우는 장치, ‘뉴럴라이저’로 대표되는 작품인 만큼 이번엔 또 어떠한 최신 기술이 나올지 기대가 쏠리고 있는데요. 앞서 공개된 예고편에서는 초고속으로 하늘을 주행하는 자동차가 등장해 눈길을 끌기도 했습니다. MIB 요원들의 든든한 이동수단으로 큰 활약을 펼칠 것으로 보이는데요. 그렇다면 하늘을 나는 자동차는 과연 터무니없는 픽션일 뿐일까요? 오늘은 미래의 교통수단에 대해 알아보고, 이에 필요한 기술들에 대해 함께 살펴보도록 할게요.

MIB 에이전트의 비밀병기, 하늘을 나는 자동차

▲ 영화 <맨 인 블랙: 인터내셔널> 스틸컷 (출처: NAVER 영화)

‘인간으로 위장한 외계인들이 우리와 함께 살고 있다면 어떨까?’ 아마 이 사실을 알게 된다면 누구 하나 놀라지 않을 수 없겠죠. 1997년 개봉한 영화 <맨 인 블랙>은 인간으로 위장하여 지구에 정착해 살고 있는 ‘불법 이주 외계인’을 국가 비밀 조직 MIB(Men In Black)가 가려낸다는 플롯을 담고 있습니다. 토미 리 존스와 윌 스미스의 콤비로 이루어진 이 작품은 2012년까지 총 세 편이 제작되었고, 2019년을 맞아 배우들을 교체한 작품으로 네 번째를 맞이하게 됩니다. <토르 : 라그나로크>와 <어벤져스: 엔드게임>에서 호흡을 맞췄던 토르 역의 크리스 헴스워스, 발키리 역의 테사 톰슨이 다시 한번 콤비를 이룬 것인데요. <맨 인 블랙>의 세대교체를 이룬 이번 작품에서는 MIB 내부의 스파이를 찾는다는 스토리가 전개됩니다.

사실 외계인을 가려낸다는 것, 그리고 이를 목격한 사람들의 기억을 지운다는 것은 영화이기에 가능한 픽션입니다. 외계인을 소탕할 때 사용되는 무기들도 마치 미래에서 만나볼 수 있을 듯 그려졌지만 역시 상상력에서 기인하는 최첨단 도구들이라 할 수 있죠.

영화 <맨 인 블랙>의 시그니처 오브제(Signature Object)는 단연 뉴럴라이저(Neuralyzer)입니다. 엄청난 플래시를 뿜어내며 일시적으로 기억을 지우기 때문에 에이전트들에게 선글라스는 필수죠. 이번 영화에도 뉴럴라이저를 비롯해 기상천외한 특수 무기들이 다시 한번 등장하게 될 예정입니다.

▲ 영화 <맨 인 블랙: 인터내셔널> 스틸컷 (출처: NAVER 영화)

이와 더불어 영화 중 평범하게 보이는 렉서스 차량 한 대가 등장합니다. 이는 MIB 에이전트들이 사용하는 운송수단입니다. 에이전트M(테사 톰슨)이 직접 운전하겠다며 당당하게 운전석으로 가지만 그곳은 다름 아닌 조수석. 영국 런던이 배경이다 보니 신입 요원은 이를 미처 몰랐던 것인데요. 그러나 그녀가 알지 못했던 이 차량의 비밀은 하늘을 날 수 있다는 것입니다. 그것도 굉장한 속도로 말이죠. 사실 하늘을 날아다니는 운송 수단에 대한 상상은 누구나 한 번쯤 해봤던 꿈이며, SF 영화 속에서 자주 등장하곤 했습니다. 하지만 이것은 과연 우리의 지나친 꿈에 불과한 것일까요?

무인항공기에도 사람이 탈 수 있을까?

‘하늘을 나는 자동차‘에 대해 이야기해보기 전, 하늘을 나는 기계장치 ‘드론(Drone)’에 대해 먼저 살펴볼까 합니다. 드론은 사실 군사용으로 제작되어 보급되었지만 이제는 민간용으로도 널리 쓰이고 있습니다. 위와 같이 취미용도 존재하지만, 영화 촬영을 위한 촬영 도구로 각광 받고 있으며 드론 택배나 재난 구조용으로도 확대될 전망입니다.

이러한 드론의 스케일을 한층 더 높일 수 있다면 어떨까요? 가령 사람이 탈 수 있을 정도로 말이죠. 먼저 프로펠러로 수직이착륙을 하는 헬리콥터의 경우를 떠올려보도록 할게요. 모두가 알다시피 헬리콥터의 날개는 상단과 꼬리에 달려있습니다. 상단에만 대형 프로펠러가 존재한다면 회전력으로 인해 추락할 수도 있지만, 이를 꼬리 날개가 잡아주죠. ‘각운동량 보존법칙(law of conservation of angular momentum)’이라는 회전과 동력에 의한 물리학 법칙을 철저하게 따른 결과입니다. 그러나 드론에는 꼬리 날개라는 것이 없습니다. 여러 개의 프로펠러가 서로 다른 방향으로 회전하기 때문에 동체(드론의 몸)를 원하는 방향으로 움직일 수 있고, 특별한 고장이나 충돌이 없는 이상 추락할 염려가 없습니다. 하지만 드론이 하늘 위로 날 수 있으려면 숙련된 조종 실력이 필요할 뿐 아니라 악천후나 난기류 등 특별한 장애물이 없어야 합니다.

그러나 무인항공기는 전혀 다른 개념입니다. 최근 들어 비행업체들이 무인항공기(UAV, Unmaned Aerial Vehicle)를 제작하는 사례가 늘고 있습니다. 말 그대로 조종사 없이 지정된 임무를 수행하는 비행기인데요. 역시 군사용으로 쓰이는 비행체였지만 민간 기업들이 ‘플라잉택시(Flying Taxi, 또는 에어택시)’로 활용하기 위해 활발하게 제작하고 있는 추세입니다.

▲ 독일 볼로콥터사가 선보인 플라잉택시 이미지 (출처: volocopter)

독일의 볼로콥터는 2011년 여러 개의 프로펠러를 탑재한 프로토타입을 선보였고 2016년 비행 허가를 받았으며 2017년 두바이에서 시험비행을 실시했습니다. 볼로콥터의 꿈은 날아다니는 운송수단 즉 플라잉택시입니다. 현재도 뉴질랜드에서 운송수단으로서의 가능성을 실험하고 있습니다. 볼로콥터는 반도체 회사인 인텔(Intel)과 손을 잡았습니다. 미국의 차량 공유 서비스 우버(Uber)나 독일의 유명한 자동차 브랜드 아우디(Audi) 등도 하늘 위의 운송수단을 구현하기 위해 집중적으로 투자하고 있습니다. 머지않은 미래에는 무인항공기(UAV)의 개념이 개인용 항공기(PAV, Personal Air Vehicle)로 거듭나게 되면 미래의 교통 시스템은 순식간에 바뀔 수도 있을 것입니다.

반도체를 통해 본 교통수단의 미래

무인항공기에는 자율주행 자동차와 같이 수많은 센서가 들어갑니다. 펄스 레이저로 피사체 즉 장애물을 인식하는 라이다 센서(LiDAR, Light Detection And Ranging)와 지상과 무선으로 통신 가능한 장비, 위성과 통신할 수 있는 비가시선 통신망, 3D 카메라 등은 사람들의 편의를 위한 시설보다도 더욱 중요한 체계라 할 수 있습니다.

▲ NXP의 무인항공기(UAV) 비행 컨트롤러 (출처: NXP)

2006년 필립스에서 독립한 네덜란드의 NXP 반도체는 드론과 자율주행 자동차, 무인항공기 등에 반도체를 제작해 공급하고 있습니다. 무인항공기는 기본적으로 실시간으로 비행을 제어해야 하고 안정적으로 운행될 수 있는 시스템을 갖춰야 하는데, 비행 컨트롤러 센터나 무선 통신 및 원격 시스템에 필요한 프로그램을 제공합니다. NXP에서는 오늘날 보안에 대한 필요성을 더욱 인지하고 있으며 항공 운항에서도 최적화된 플랫폼을 제공하고 있다고 언급합니다.

무인항공기의 안전은 수십번 되풀이하여 언급해도 모자라지 않습니다. 특히 하늘로 날아다니는 경우 공기의 흐름이 불규칙적인 ‘난기류(turbulence)’에도 대응할 수 있어야 하죠. 미국의 탤런트 101(talent-101)에서는 “NXP는 물론 반도체 기업들이 솔루션을 개발하고 있고 그만큼 디지털로 갖춰진 제품들이 하나의 시스템을 구축하고 있기 때문에 반도체 시장 역시 보다 성장하게 될 전망”이라고 언급하고 있습니다.

다시 영화의 이야기로 돌아와봅시다. <맨 인 블랙> 속 자동차는 비행체의 역할도 함께 탑재하고 있어 추진력은 물론 엄청난 마력(HP)을 뿜어내는 엔진이 달린 것으로 보입니다. 프로펠러 없이도 우주선처럼 날아다닐 수 있다는 것입니다. 물론 주인공인 에이전트H가 이를 조종하긴 하지만요.

한참 무인항공기를 제작, 개발하는 지금 영화 속 하늘을 나는 자동차는 조금 먼 이야기일지도 모릅니다. 무인항공기는 조종사 없이도 목적지까지 안전하게 하늘을 날아다닐 수 있는 궁극적인 운송수단의 개념인 반면, 영화 속에 자동차는 사람이 조종하지만 ‘스타워즈’에서나 볼법한 모습처럼 뿜어내는 파워 자체가 너무 다른 차원이기 때문입니다.

도로를 달리는 자율주행 자동차나 하늘을 날아다니는 운송수단 모두 그저 영화 속 픽션이 아닙니다. 이젠 현실에서도 마주할 수 있게 되었죠. 독일의 경우 이미 전 세계를 돌며 실험을 진행 중이고 일부는 성공적인 결과를 낳았습니다. 우리나라 역시 현대자동차, 삼성전자, SK하이닉스, 네이버, 카카오 등 다양한 분야의 기업들이 자율주행 자동차 실현을 위해 집중적으로 개발을 진행 중이지만, 무인항공기에 있어서는 다른 국가에 비해 확실히 늦은 감이 있습니다. 그럼에도 불구하고 정부에서는 자율주행 자동차뿐 아니라 무인이동체에 대한 원천기술 개발과 국내 중소기업 성장을 지원하겠다고 밝힌 바 있습니다. 충분히 성장할 가능성이 있다는 것이니 기대해봐도 좋지 않을까요?

※ 본 칼럼은 반도체/ICT에 관한 인사이트를 제공하는 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.

[게임 속 IT] 노트르담 대성당을 만날 수 있는 곳, [어쌔신 크리드: 유니티] 속 진

임병선 — Tue, 21 May 2019 20:00:00 +0000

지난 4월 15일 프랑스 파리에 있는 노트르담 대성당에서 화재가 일어나 건물 골조만 남는 일이 발생했죠. 그야말로 인류의 유산이 없어지는 순간이었습니다. 오늘 소개할 유비소프트의 ‘어쌔신 크리드: 유니티’에서는 18세기 프랑스 혁명을 다루고 있는 만큼, 파리의 주요 건축물의 모습을 접할 수 있는데요. 특히 다른 게임과는 달리 1:1 축척을 사용해 노트르담 대성당을 보다 자세히 재현해, 지금은 볼 수 없는 그 모습을 간접적으로나마 감상할 수 있습니다. 과거에는 게임 속에 구현되는 물체나 인물을 하나하나 제작했다면, 이제는 실제처럼 만들기 위해 스캔하는 방식을 적용하고 있습니다. 이렇듯 게임 속에서 실제처럼 보이는 사람이나 건축물이 어떻게 제작되고 구현되는지에 대해 알아볼까 합니다.

건축물 모습을 그대로, 3D 레이저 스캐닝

3D 레이저 스캐닝은 3D 레이저 스캐너를 이용해 스캔 대상물의 3차원 형상 정보를 디지털화하여 데이터를 취득하는 기술입니다. 3D 스캐너는 레이저를 발사한 뒤 대상에 부딪혀 돌아오는 시간을 계산해 공간 구조를 파악하는 기술로, 레이저가 반사돼 돌아오는 지점 하나하나의 거리를 계산해 이를 바탕으로 건축물의 형상을 3차원으로 재현할 수 있습니다.

보다 정확하고 자세하게 수치를 데이터화할 수 있는 3D 레이저 스캐닝은 리모델링이나 인테리어 프로젝트를 비롯해 다양한 목적으로 활용되고 있습니다.

골조 공사 후 3D 스캐닝을 통해 설계 도서와 시공 현황과의 오차를 정확히 측정하여 설비 배관 간섭을 미리 검토할 수 있고, 마감 계획과 필요한 자재 파악 등에 활용해 건축 예산을 절약할 수도 있죠. 특히 반도체 공장처럼 매우 정교한 시공이 필요한 건물의 시공 품질 향상 및 오류 감소로 인한 비용 절감 등에도 큰 도움이 된다고 합니다. 그뿐 아니라 정기적으로 3D 스캐닝을 통해 육안으로는 확인이 어려운 구조물의 처짐 등 시설물의 유지 관리를 위한 데이터로 활용할 수도 있습니다. 또한, 오래된 건축물의 구조안전진단을 위한 변위 측량에도 유용하다고 하네요.

여기에 문화재 보존을 위한 건축물 디지털 데이터베이스를 구축하는 데도 유리합니다. 레이저지만, 에너지가 낮은 가시광선을 이용하기 때문에 건물에 미치는 영향이 거의 없기 때문이죠. 최근에는 빨강, 녹색, 파랑 등 3가지 파장의 가시광선 레이저를 써서 색채를 구현하기도 하고 적외선을 사용하는 경우도 있다고 합니다.

▲ 앤드루 탤런 전 미국 배서대 교수가 측정한 데이터를 바탕으로 3D 스캐너 기업 ‘라이카 지오시스템’이 재현한 노트르담 대성당의 모습. (출처: 라이카 지오시스템)

앞서 언급한 노트르담 대성당도 이미 3D 레이저 스캐닝을 통해 자료가 남아있습니다. 지난해 11월 타계한 전 미국 배서대 교수이자 건축사학자였던 앤드루 탤런은 평생 노트르담 대성당의 구조를 3D 측정 데이터로 담는 일에 몰두했다고 합니다.

그는 2010년부터 대성당 안팎의 모습을 3D 레이저 스캐너에 담았는데 내·외부를 50차례 넘게 측정해 무려 10억 개가 넘는 표면 위치 정보 데이터를 확보했다고 하네요. 5mm 크기의 작은 부재와 세부 장식까지 완벽하게 담았는데 이를 토대로 디지털 노트르담 대성당을 완성하는 데 성공했다 합니다.

▲ 1:1 축척을 사용한 <어쌔신 크리드: 유니티> 속 노트르담 대성당의 모습. (출처: 유비소프트)

<어쌔신 크리드: 유니티> 속 노트르담 대성당은 정밀한 3D 스캔 기술이 아니라 사진 데이터를 토대로 모델링했습니다. 여기에 게임 플레이를 위해 내부 배치를 변경하고 저작권 때문에 벽화나 파이프 오르간 등이 빠졌습니다. 이 때문에 노트르담 대성당을 둘러보는 용도는 될 순 있겠지만, 아쉽게도 정밀한 복원 작업에는 사용될 수 없죠.

▲ 3D 레이저 스캐닝 기술을 통해 복원된 전북 익산 미륵사지 석탑. (출처: 문화재청)

3D 레이저 스캐닝을 통해 실제 복원한 사례는 국내에도 있습니다. 20년 만에 복원한 전북 익산 미륵사지 석탑에 이 기술이 쓰였는데, 국립문화재연구소는 2001년 미륵사지 석탑 6층 옥개석을 내릴 때부터 마지막 기단부 해체까지 10년에 걸쳐 해체하면서 작업 전과 중간, 후에 각각 3D 레이저 스캐너로 입체 정보를 측정했다고 합니다.

연구소는 해체 과정에서 나온 부재 3,000개를 하나하나 레이저로 스캐닝해 모양과 크기 정보를 측정하는 방식으로 8년에 걸쳐 총 2만 4,000개의 데이터를 얻었습니다. 이렇게 해서 만든 정보는 낡은 부재를 강화하거나 새 부재로 대체할 때, 탑 전체의 안정성을 평가하고 복원 방법을 결정할 때도 모델링 연구를 통해 활용됐다고 하네요.

사진을 3D로, 포토그래메트리

▲ 포토스캔은 보다 많은 양의 사진이 있으면 더 자세하고 고품질의 결과물을 얻을 수 있습니다. (출처: Agisoft Metashape 공식 유튜브 채널 동영상 캡처

게임 속에서 3D로 구성된 물체를 구현하는 방법은 여러 가지가 있습니다. 포토그래메트리는 실제 물체를 촬영한 ‘사진’을 재료로 사용해 3D 모델링을 구현하는 기술입니다.

포토그래메트리의 툴 중에서 ‘포토스캔’은 러시아에서 개발한 프로그램으로, 여러 각도로 촘촘하게 찍은 여러 장의 사진으로 색 정보와 방향을 분석, 계산해 고품질의 텍스쳐 결과물을 만들 수 있습니다.

▲ 포토그래메트리 기법을 게임 속 오브젝트에 적용한 ‘스타워즈 배틀프론트’. (출처: 일렉트로닉 아츠)

포토스캔을 통해 3D 오브젝트를 만들기 위해서는 먼저 사진을 찍어야 합니다. 포토스캔에 사용되는 사진은 일반 사진과는 다르고 물체를 입체적으로 구현하기 위해 보다 다양한 각도와 다양한 높이에서 촬영해 물체를 촘촘히 찍어야 합니다. 찍은 사진을 정렬하고 막대한 양의 데이터를 처리할 수 있는 고밀도 클라우드를 생성, 이를 기반으로 표면을 구현하면 사실과 똑같은 3D 오브젝트를 만들 수 있습니다. 여기에 광원 효과 조절을 거쳐 게임 속 오브젝트로 태어납니다.

보다 사실적으로, 3D 스캔

3D 스캔은 실존하는 대상을 다수의 카메라로 다각도에서 촬영해 3차원 모델링 데이터로 변환하는 기술입니다. 대상을 찍는 카메라가 많을수록 더 입체적이고 사실적인 데이터를 얻을 수 있죠. 이를 통해 성별, 연령별, 체형별로 데이터베이스를 만들어 게임에 다양하게 적용할 수 있습니다.

▲ 128대의 DSLR로 제작되는 엔씨소프트의 3D 스캔 스튜디오. (출처: 엔씨소프트)

우리나라에서는 ‘리니지’로 유명한 엔씨소프트가 대한민국 게임회사 최초로 3D 스캔 스튜디오를 소유하고 있습니다. 엔씨소프트는 128대의 DSLR로 동시에 대상을 촬영해 보다 리얼리티를 살린 고퀄리티 게임 캐릭터를 제작한다고 합니다.

▲ BetterReality 3D 스캔 기술 (출처: Next Gen Scan 유튜브 채널)

사람 이외에 건물 같은 배경을 스캔해 모델링하는 기술도 있습니다. 폴란드의 BetterReality는 Thorskan이라는 3D 스캔 기술을 선보였는데 인물이나 작은 오브젝트를 스캔하는 것이 아니라 거리나 건물을 스캔하는 기술입니다.

▲ 3D 스캔을 통해 사실감을 높인 ‘Get Even’. (출처: The Farm51)

이 기술을 활용해 The Farm51에서는 2017년 ‘Get Even’이라는 FPS 게임을 선보였습니다. 가상의 데이터를 통해 만든 것이 아니라 실제로 있는 배경을 스캔해 제작한 것이기 때문에 더 실감 나는 게임을 즐길 수 있습니다. 다만, 원래 모습 그대로를 적용하려면 고용량의 데이터를 속도감 있게 표현할 수 있는 뛰어난 메모리 성능이 요구되기 때문에 어느 정도 그래픽 다운을 거쳤습니다.

이렇듯 현실의 모습을 디지털 데이터로 바꾸는 다양한 기술이 존재합니다. 20세기를 대표하는 천재 화가 피카소의 명언 중 ‘Good artists copy, great artists steal.’(좋은 예술가는 베끼고, 위대한 예술가는 훔친다.)라는 것이 있습니다. 모방해 만드는 것이 아니라 있는 그대로를 데이터로 담는 3D 스캔 기술이야말로 위대한 예술가가 아닐까 싶습니다.

※ 본 칼럼은 반도체/ICT에 관한 인사이트를 제공하는 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.

[어벤져스: 엔드게임] 그리고 만물인터넷(IoE)

루이스 — Thu, 25 Apr 2019 20:00:00 +0000

지난해 개봉한 <어벤져스: 인피니티워>(이하 인피니티워)는 충격적인 엔딩과 함께 속편에 대한 기대감을 한껏 높여놓았습니다. 언제나 여유를 잃지 않았던 토니 스타크(로버트 다우니 주니어) 마저 최강빌런 타노스(조쉬 브롤린) 앞에 사뭇 진지해진 모습이었죠. 그만큼 내용은 무거워졌고 심오했습니다. 그리고 어느덧 1년이 흘러 모두가 고대하던 <어벤져스: 엔드게임>(이하 엔드게임)이 뜨거운 관심 속에 베일을 벗었습니다. 첫날에만 134만873명의 관객을 동원하며 역대 최고 오프닝 기록을 달성해, 천만 관객을 돌파한 전 편과 함께 쌍천만의 기록을 무난히 세울 것으로 예상됩니다. 타노스와 펼쳐지는 두 번째 대결, 과연 승산은 있는 걸까요?

마블 유니버스를 완성하는 테크놀로지

▲ 영화 <아이언맨: 엔드게임> 스틸컷 (출처: NAVER 영화)

이번 작품에서는 앤트맨, 호크 아이 그리고 캡틴마블 등 인피니티워에서 등장하지 않았던 인물들이 추가로 등장합니다. 영화 <캡틴마블>의 경우 올해 첫 스타트를 끊은 마블의 작품이었죠. 엔드게임에서 어벤져스에 합류한 캡틴마블의 활약상이 기대되는데요. 이와 함께 타노스라는 강적 앞에서 더욱 끈끈히 뭉친 아이언맨, 캡틴 아메리카, 블랙 위도우 등 어벤져스 원년멤버들이 어떻게 타노스를 물리치고 각자의 결론에 도달할지도 무척 궁금합니다.

영화 내용도 기대되지만, 매번 마블 영화가 개봉할 때마다 등장하는 최첨단 과학기술들은 미래 우리의 모습을 엿보는 것 같아 언제나 반갑고 또 새롭습니다. 마블의 상상력, 그리고 정교한 CG와 만나 구현된 첨단 테크놀로지들은 늘 관객들의 눈을 즐겁게 해줬죠.

물론 SF 영화의 대부분이 그러하듯 먼 미래에서도 이룩할 수 없는 ‘오버-테크놀로지(Over-Technology)’도 분명히 존재합니다. 이를테면 <아이언맨>의 아크 원자로나 <앤트맨>에 볼 수 있는 인간의 퀀텀렐름(양자역학, Quantum Realm) 진입 또는 신체 확대 기술, 가상으로 만들어진 <블랙펜서>의 세계 ‘와칸다’ 자체는 말 그대로 상상력에서 기인하는 ‘픽션’이죠.

▲ 영화 <아이언맨: 엔드게임> 스틸컷 (출처: NAVER 영화)

하지만 실현 가능한 테크놀로지도 무궁무진한 편입니다. 나노테크놀로지의 기술이나 양자역학 그 자체, 가상현실이나 홀로그램 등은 우리가 살고 있는 현시대에 집중적으로 개발하고 있거나 연구하고 있는 분야이니까요. 그중 사물인터넷(IoT, Internet of Things)은 어벤져스 엔드게임을 포함해 마블 시리즈에서 가장 많이 등장한 기술 중 하나입니다.

이쯤 되면 나도 아이언맨? 일상이 된 사물인터넷(IoT)

어벤져스 영웅들이 모여 심각한 표정으로 회의를 하는 곳에는 항상 허공에 구현된 홀로그램 창들이 등장합니다. 특히 토니 스타크 곁에는 늘 자비스나 프라이데이 같은 인공지능 비서들이 함께하죠. 손짓 하나로 우주선을 움직이거나 음성 명령만으로 레이저빔을 발포하는 것 모두 사물인터넷이 있기에 가능한 일입니다.

사물인터넷이란 인터넷망 또는 네트워크가 연결된 특정할 수 없는 ‘사물(Things)’들이 서로 정보를 공유하고 사람과의 커뮤니케이션까지 가능한 지능형 기술을 의미합니다. 대표적인 예로 우리가 흔히 사용하는 인공지능(AI) 스피커가 있죠.

사물인터넷은 본래 무선인식 기술인 ‘RFID(Radio Frequency IDentification)’와 같이 어떤 사물에 센서를 부착하여 실시간 데이터 송수신을 위해 인터넷망을 활용하게 되면서 출발한 개념이라 할 수 있습니다. MIT 공대의 케빈 애쉬튼(Kevin Ashton) 교수는 글로벌 소비재 기업인 P&G 근무 당시 RFID 기술이 꽤 편리한 데이터를 수집하게 될 것이라는 생각에 지속적으로 연구했습니다.

그의 연구 결과는 산업 분야의 표준 시스템으로 이어졌고, 현재 다양한 분야에서 쓰이고 있습니다. RFID가 적용되는 대표적인 사례로 고속도로의 하이패스(Hi-Pass)나 양주병에 부착된 식별코드 등을 꼽을 수 있죠. 사물인터넷이라는 키워드는 케빈 애쉬튼 교수에 의해 처음 언급되었고, 이후 RFID에 이어 다양한 제품군들이 인터넷 네트워크와 연결되기 시작했습니다. 더구나 모바일 시대에 이르면서 우리는 통신망 없이 생활하는 게 어려울 정도가 되었죠.

어벤져스에 등장하는 히어로들이 중요한 작전에 나설 때면 늘 귀에 꽂고 있는 통신기를 기억하시나요? 적들과 격렬한 전투를 펼칠 때, 또 서로 멀리 떨어져 있을 때, 서로의 위치를 공유하고 각자가 처한 상황을 알리는 데 늘 활용되고 있는데요. 사실 영화 속에서는 특별한 연출이 아닌 이상 아주 어렵지 않게 통신할 수 있습니다. 심지어 퓨리 국장이 캡틴 마블을 불러낸 것처럼 지구에서 우주 먼 곳까지도 통신이 가능하죠. 어벤져스 히어로들이 언제 어디서나 끊김 없이 소통하는 것 그리고 어디에서나 커뮤니케이션할 수 있다는 것, 이것이 사물인터넷 아니 만물인터넷이 구현한 또 하나의 히어로 파워입니다.

우리가 사는 세상에서도 사물인터넷을 활용한 광역 통신이 차근차근 실현되고 있습니다. 한 가지 사례를 들어보겠습니다. 추운 겨울 회식이 끝난 후 집에 가기 위해 누군가 택시를 잡으려고 손을 뻗습니다. 택시는 모두 사람을 태운 채 매정하게 지나가버립니다. 반대로 한가한 거리를 돌며 손님을 찾으려 하는 택시들은 하루에도 수십 킬로미터를 운전하며 영업에 나섭니다.

소비자(사용자)와 택시를 이을 수 있는 방법이 없는 걸까요? 카카오택시나 타다 등의 운송 서비스는 모바일과 인터넷, 단말기 등을 모두 하나로 잇는 연결고리와 같습니다. 전화로 콜택시를 부르는 경우가 거의 없어진 대신 애플리케이션을 이용해 바로 집 앞에서 택시를 탈 수 있는 시대가 되었습니다.

단편적인 모습일 수 있지만 이처럼 사물인터넷은 굉장히 많은 분야에서 활용될 수 있습니다. 모바일 애플리케이션은 물론 가정에서 쓰이는 인공지능 스피커 역시 우리 생활을 편리하게 해주는 IoT 플랫폼입니다. 인공지능 스피커의 경우는 스마트홈을 구축하기 위한 필수적인 요소가 되었습니다. 알람을 울려대며 아침의 정적을 깨우고 오늘 날씨를 알려줍니다. 보일러 온도를 제어하고 회사에 가기 위한 최적화된 교통수단이나 도로 사정을 알려주는 시스템은 우리가 꿈꾸는 사물인터넷 그리고 스마트홈의 기술력입니다.

모든 것이 연결되는 만물인터넷(IoE) 세상, 머지않았다

싱가포르 DBS은행(The Development Bank of Singapore Ltd.)에서는 2030년 스마트홈의 기술력이 더욱 발전해 지금의 라이프스타일을 크게 바꿔놓을 것으로 전망했습니다. 2025년이 되면 전 세계 750억 개에 달하는 디바이스들이 개인은 물론 가정, 회사 등에 설치될 것이라고 했습니다. 2050년 전 세계 인구가 100억 명이라는 점을 생각하면 이러한 디바이스의 개수는 더욱 많은 편인데 결국엔 1인이 소유하게 되는 IoT 기기가 최소 2개 이상은 된다는 의미입니다. 기본적으로 모바일, PC는 물론이고 자동차, 인공지능 스피커, 웨어러블 기기 등 디바이스 종류도 다양해질 테니 과언은 아닌 듯합니다.

사물인터넷의 안정적인 서비스가 구현되려면 5G 이상의 통신 속도가 기반이 되어야 합니다. 데이터를 한쪽 방향으로 송신하는 것이 아니라 수신까지 이뤄지는 쌍방향 커뮤니케이션이 가능해야 하므로 5G의 대표적인 특징인 초고속, 초저지연성, 초연결성이 사물인터넷을 이루는 주요 요소가 되고 있습니다. 사물인터넷이 등장하게 된 이후 각 디바이스에 탑재된 칩들도 5G와 더불어 각광을 받는 편입니다.

4차 산업혁명을 맞이하면서 인류는 반도체와 컴퓨터, 인터넷 등 집약된 기술을 여러 분야에서 활용하고 있습니다. 우리나라에서는 삼성전자나 SK하이닉스 등의 기업들이 메모리 반도체를 전 세계 다양한 산업 분야에 공급하면서 반도체 강국으로 거듭날 수 있도록 했습니다.

최근에는 사물인터넷 분야가 각광을 받으면서 ‘비메모리 반도체(non-memory semiconductor)’도 함께 주목받고 있습니다. 이는 정보를 저장하는 용도의 ‘메모리 반도체’와 상대되는 개념이며 정보 처리를 목적으로 합니다. 디지털 데이터를 연산, 처리, 제어, 변환 등을 수행하는 역할을 하는데 사물인터넷에서 쓰이는 TV나 냉장고와 같은 가전, 인공지능 스피커, 자율주행 자동차에 이르기까지 원격으로 작동하는 케이스라면 빠르게 데이터를 처리할 수 있는 비메모리 반도체가 가장 적합하다고 할 수 있겠습니다. 세계적으로 보면 인텔(Intel)이나 퀄컴(Qualcomm) 등이 이 분야에서 손꼽히고 있는 기업입니다. 우리나라 역시 비메모리 반도체 개발에 박차를 가하고 있으며, 이 분야는 미래 성장동력으로 반드시 육성해나갈 필요가 있습니다.

사물인터넷은 우리 사회에 계속해서 스며들고 있습니다. 특정하지 않은 어떤 ‘하나’의 물건이 아니라 이제는 수많은 기기가 인터넷과 연결되어 데이터를 주고받게 됩니다. 영화 속에서 표현되었던 일부 시퀀스들이 현실화 되려면 아직 수많은 인프라가 조성되고 지금의 기술을 꾸준히 발전시켜야 하겠지만 사물인터넷만큼은 4차 산업혁명 시대에서 가장 활발하게 성장하고 있는 것 같습니다. 어쩌면 지금의 인류는 사물인터넷을 뛰어넘어 어벤져스의 그들처럼 모든 것이 이어지는 세상 즉 만물인터넷 시대를 맞이할 수 있을지도 모르겠습니다.

※ 본 칼럼은 반도체/ICT에 관한 인사이트를 제공하는 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.

[게임 속 IT] 핵전쟁 이후의 세계 [파 크라이: 뉴 던], 핵 미사일에는 어떤 기술이 숨어 있을까?

임병선 — Thu, 04 Apr 2019 20:00:00 +0000

유비소프트의 대표작 ‘파 크라이’ 시리즈는 외딴 오지를 배경으로 위협에 맞서 생존하는 FPS 게임입니다. 얼마 전 시리즈의 최신작 ‘파 크라이: 뉴 던’이 드디어 베일을 벗었습니다. 앞서 전작 ‘파 크라이5’에서는 핵전쟁으로 인류의 종말을 맞이하는 충격적인 엔딩을 선보여 게이머들 사이에서 ‘핵피엔딩’이라는 혹평을 받기도 했었는데요. 오늘 소개할 ‘파 크라이: 뉴 던’에서는 핵전쟁으로 초토화가 된 가상의 도시 ‘호프 카운티’가 17년 만에 재생된 모습을 볼 수 있습니다. 핵 대재앙 이후, 호프 카운티는 과연 어떤 모습으로 변했을까요? 오늘은 게임의 이야기와 함께 핵전쟁에 쓰이는 핵무기의 원리와 방어 체계, 그리고 이에 숨겨진 반도체 기술까지 다뤄볼까 합니다.

핵무기의 종류 ALCM/ICBM/SLBM

▲ 핵무기 투하 전(위)과 후(아래)의 일본 나가사키 모습. (출처: U.S. National Archives)

핵무기는 원자핵을 이용한 무기로, 크게 핵분열을 이용한 ‘원자폭탄’과 부분적 핵융합을 이용한 ‘수소폭탄’, 수소폭탄을 소형화하고 중성자 방사를 통한 ‘중성자탄’이 있습니다. 대체로 우라늄이나 플루토늄을 사용해 만드는데요. 소형화에는 플루토늄이 더 유리하기 때문에 초창기 이후 만들어진 핵무기는 주로 플루토늄이 이용됩니다.

이러한 핵무기는 터지는 순간 엄청난 폭발과 고열, 빛을 일으킵니다. 폭심지 근처는 모든 것이 사라지고 폭심지에서 어느 정도 떨어진 거리라 해도 고열과 빛 등의 후폭풍으로 인해 심각한 화상이나 실명을 가져옵니다. 여기에 방사선 피해까지 더하면 주변 수십 킬로미터 안의 사람은 거의 살아남을 수 없죠.

▲ '파 크라이5'에서 호프 카운티에 핵무기가 떨어져 도시 전체가 초토화가 된다. 그리고 17년 뒤 도시가 자연적으로 재생된 모습이 '파 크라이: 뉴 던'에서 그려진다. (출처: 유비소프트)

‘파 크라이: 뉴 던’에서는 핵무기가 투하되는 장면은 나오지 않지만, 전작인 ‘파 크라이 5’에서는 핵무기가 터지고 이후 일어난 후폭풍에 대한 부분이 묘사됩니다. 폭발과 고열에 주위가 불바다로 변하고 여기서 탈출하는 과정이 그려지죠.

핵무기는 핵탄두를 어떻게 투하하느냐에 따라 발사 방식이 달라지는데요. 크게 3대 전략핵 체제라 불리는 ALCM(Air-Launched Cruise Missile, 공중발사 순항유도탄)과 ICBM(InterContinental Ballistic Missile, 대륙간 탄도 미사일), SLBM(Submarine-Launched Ballistic Missile, 잠수함 발사 탄도미사일) 등으로 나뉩니다.

ALCM은 비행기에서 핵무기를 발사해 투하하는 방식입니다. 일본의 히로시마와 나가사키에 투하된 핵폭탄도 폭격기에서 떨어뜨린 것이죠. 현대전에서는 당연히 성공확률이 상당히 떨어집니다.

▲ ICBM은 일반적인 로켓과 비슷하지만 핵탄두를 장착하고 있다는 것이 다릅니다. (출처: U.S. Air Force)

ICBM은 장거리 미사일 발사 방식으로, 수천에서 수만km까지 떨어진 곳에 핵탄두를 맞출 수 있습니다. 현대전에서는 ALCM보다 ICBM의 성공확률이 더 뛰어나기 때문에 많은 핵무기 보유국이 ICBM 방식을 지니고 있습니다. 다만, ICBM은 사거리가 가장 길고 위력이 강하지만, 발사대가 고정되거나 이동할 수 있어도 거대한 트럭이나 열차에서나 발사가 가능해 발사 은폐가 어렵다는 단점이 있습니다.

▲ SLBM은 바다 속에서 발사하기 때문에 기습적입니다. (출처: Lockheed Martin)

SLBM은 잠수함에서 발사하는 탄도 미사일로, ICBM과 이론은 같지만 잠수함이기 때문에 바다를 이동해 기습적으로 미사일을 발사할 수 있다는 장점이 있습니다. 다만, 오차가 조금 더 넓고 탄두가 작아 위력이 약하다는 단점이 있다고 하네요.

핵 미사일 속 반도체 기술

사실 ICBM은 인공위성 발사체와 크게 다르지 않습니다. 추진체를 이용해 대기권 밖으로 날아가 추진체에 탑재된 물체를 쏘아 올리는 방식은 똑같기 때문이죠. 로켓 발사체에 핵탄두를 장착하면 ICBM, 인공위성을 장착하면 인공위성 발사체가 됩니다.

이러한 발사체는 탄소섬유와 내열 소재, 반도체, 자동 항법 장치, 엔진 구성품 등 첨단 기술이 접목되어야 하는데요. 그중에서도 특히 핵심 역할을 수행하는 반도체는 극저온에서 극고온까지 오가는 온도는 물론, 우주 방사능, 높은 기압 등 험난한 환경에서도 견뎌야 합니다. 따라서 미사일에 탑재되는 반도체는 일상생활에서 사용되는 제품보다 성능이 낮더라도, 열악한 환경에서도 정확한 작동을 할 수 있는 제품이어야 합니다.

▲ 최신 CPU는 최대 클럭이 5GHz로 동작하지만, 8086은 최대 10MHz 정도로 동작합니다. (출처: 인텔)

또한, 미사일은 먼 거리의 표적물을 정확히 조준하는 것이 가장 중요한 만큼, 작동 제어나 위치 조절 등 단순하지만 정확한 연산이 가능해야 하는데요. 때문에 과거 출시된 8086 같은 성능의 CPU도 미사일에서 기능하는 데 무리가 없습니다.

하지만 움직이는 물체의 정밀 타격을 위한 유도 미사일 같은 경우, 카메라와 고성능 CPU 등이 요구됩니다. 반면, 타격 목표가 고정되고 광범위한 크기를 공격하는 핵 미사일에 탑재되는 CPU는 비교적 낮은 성능을 가지고 있다고 볼 수 있습니다.

비행 단계별 핵 미사일 방어 수단

▲ 이지스함의 MD 시스템은 발사대를 쉽게 옮길 수 있는 장점이 있습니다. (출처: 미국 국방부)

핵 미사일 방어 수단으로는 MD(Missile Defense, 미사일 방어체계)가 있습니다. 핵 미사일을 공격에 맞서 똑같이 핵 미사일을 보유하는 것이 아니라, 상대의 핵미사일을 무력화시키는 시스템이죠. 현재 미국은 ICBM뿐만 아니라 크루즈 미사일과 공대지 미사일 등 육·해·공·우주 미사일 모두를 방어하는 것을 목표로 하고 있습니다.

MD는 미사일을 어디에서 요격하느냐에 따라 구분됩니다. 미사일이 상승하는 도중 격추하는 ‘비행초기단계(Boost phase)’, 미사일이 상승하고 일정 궤도를 날아가는 도중 격추하는 ‘비행중간단계(Mid-course phase)’, 미사일이 하강하는 도중 격추하는 ‘비행종말단계(Terminal phase)’로 분류됩니다.

비행초기단계에서는 KEI(운동 에너지 요격기)와 항공기 레이저가 있습니다. 비행기에 레이저를 장착해 미사일을 요격하는 방식으로, 과거 개발되다가 2011년 계획이 폐기됐습니다. 그러나 레이저 탑재 드론이 등장하면서 최근에는 이를 MD로 활용하려는 움직임이 있다고 하네요.

비행중간단계는 GBI(Ground-Based Midcourse Defense) 미사일과 ABMD(Aegis Ballistic Missile Defense System, 이지스 탄도유도탄방어체계), MKV(Multiple Kill Vehicle, 다탄두 요격체)가 있습니다. 멀리서 날아오는 도중 요격하기 때문에 사거리가 5,500km 이상은 되어야 합니다. GBI의 사거리는 약 6,000km에 달하는데 핵탄두를 장착하면 ICBM으로도 활용이 가능합니다. 또한, ABMD는 이지스 순양함에 MD 시스템을 탑재한 것으로, 미사일을 요격하기 좀 더 유연하죠.

▲ THAAD 미사일 발사대. (출처: Lockheed Martin)

비행종말단계에서는 THAAD(Terminal High Altitude Area Defense, 종말고고도지역방어)와 애로우 ABM(Anti-Ballistic Missile) 시스템, MEADS(Medium Extended Air Defense System, 중거리 사거리 연장형 대공 방어 시스템), KM-SAM, PAC-3(패트리어트 Advanced Capability-3) 등이 있습니다. 약간 떨어진 곳에서 격추해도 되기 때문에 사거리가 1,000km 정도만 되어도 운용하는 데 문제가 없다고 하네요.

특히 THAAD는 우리나라에서 ‘사드’라는 이름으로 잘 알려져 있는데요. 미사일에 탄두를 싣지 않고 날아오는 미사일에 부딪혀 파괴하는 방식으로, 현존 MD 중 가장 요격 성공률이 높은 것으로 알려져 있습니다.

핵 미사일 발사를 탐지하는 인공지능

핵 미사일을 요격하는 것도 중요하지만, 핵 미사일 발사를 빨리 탐지하는 것이 더 중요하겠죠. 미 국방성은 인공지능(AI) 기술을 활용해 핵 미사일 발사를 예측하고, 탐지·추적할 수 있는 프로그램을 개발하는 프로젝트를 추진 중입니다. 이 프로젝트는 은폐가 쉬운 이동식 미사일 발사대 탐지까지 목표로 하고 있다고 합니다.

AI와 연동된 컴퓨터가 인공위성 이미지를 포함한 엄청난 양의 데이터를 활용해 인간의 능력을 초월하는 속도와 정확성으로 스스로 판단, 적의 미사일 발사 징후를 포착하는 방식입니다. 적의 미사일을 사전에 파괴하거나 발사 이후 요격하는 데 필요한 시간을 더 많이 확보할 수 있겠죠.

이에 따라 뛰어난 인공지능을 위한 AI 프로세서가 반도체 시장에서 새로운 성장 동력으로 꼽히고 있습니다. 국내 반도체 제조기업인 삼성전자와 SK하이닉스도 AI 프로세서에 주목하고 있죠.

▲ 인공지능은 자율주행차 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. (출처: 엔비디아)

특히 스스로 학습하는 ‘딥 러닝’이 주목받고 있는데요. 알파고나 자율주행차 등 다양한 분야에서 다루고 있는 데 보다 복잡한 문제를 해결할 수 있기 때문에 인공지능의 핵심 알고리즘으로 떠오르고 있습니다. 이러한 딥 러닝은 직렬 구조로 된 ‘CPU’보다 병렬 구조로 된 ‘GPU’가 더 유리합니다.

AI 프로세서 시장은 GPU 분야의 선두 기업인 엔비디아가 주도하고 있습니다. 하지만, 최근에는 마이크로소프트가 주도하는 ‘FPGA’(Field Programmable Gate Array)와 구글이 주도하는 ‘ASIC’(application specific integrated circuit)가 등장하면서 AI 프로세서에 경쟁 체제가 만들어지고 있습니다.

여기에 인간의 뇌 신경구조를 모방한 뉴로모픽 프로세서 역시 차세대 AI 프로세서로 떠오르고 있습니다. 뉴로모픽 프로세서는 퀄컴과 IBM, 삼성전자에서 선보인 바 있습니다. ‘

파 크라이: 뉴 던’에서는 핵전쟁 이후 17년 만에 사람이 살 수 있는 환경이 생겼지만, 실제로는 그보다 몇 배나 긴 시간이 필요할 겁니다. 이처럼 기술의 발달은 우리의 일상을 풍족하게 만들어주지만, 잘못된 방향으로 쓰이면 위험한 무기가 될 수도 있습니다. 또 이를 막기 위한 노력과 연구도 끊임없이 진행되고 있죠. 핵 문제를 놓고 일부 국가들이 팽팽한 줄다리기를 하고 있는 지금, 공격과 방어에 대한 기술 개발 경쟁을 벌이기보다는 평화롭게 해결하는 것이 가장 이상적인 방법일 것입니다.

※ 본 칼럼은 반도체/ICT에 관한 인사이트를 제공하는 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.

4차 산업혁명 시대, 미세먼지에 대처하는 우리들의 자세

SK하이닉스 — Thu, 14 Mar 2019 20:00:00 +0000

맑은 하늘을 좀처럼 보기 힘든 요즘입니다. 대개 봄 가을에만 찾아오던 미세먼지가 이제는 계절을 가리지 않고 기승을 부립니다. 이번 겨울에는 ‘삼한사미’(3일은 춥고 4일은 미세먼지)라는 신조어가 등장할 정도였으니까요. 하지만 이렇다 할 뚜렷한 대책도 없는 듯해 더욱 답답한 상황인데요. 최근 사물인터넷(IoT), 빅데이터, 인공지능(AI), 드론 등 첨단기술을 통해 미세먼지 피해를 줄일 수 있는 대안들이 제시되고 있습니다. 4차 산업혁명 시대를 살아가는 우리는 미세먼지에 어떻게 대처할 수 있을까요?

전국 곳곳 누비는 미세먼지 관측 드론

▲ 쓰리에스테크의 기상 및 미세먼지 관측 드론 ‘3ST-MOD’. 고도 2.5km까지 수직 상승해 대기 질 환경을 관측하며, 미세먼지 질량 및 수농도 측정 센서를 통해 미세먼지 농도를 실시간으로 확인할 수 있다. 수집된 데이터는 IoT 망을 이용해 웹 또는 앱으로 실시간 전송한다.

▲ 보라스카이의 대기환경용 드론 ‘VORA-777’.초미세먼지, 풍향, 풍속을 관측 가능한 기능이 탑재되어 있어 초미세먼지를 정밀 관측하고 미세먼지 이동 방향을 확인할 수 있다.

4차 산업혁명의 핵심기술 드론의 활약은 환경 분야로도 이어집니다. 지난해 킨텍스에서 열린 ‘2018 기상기후산업 박람회’에서는 쓰리에스테크, 보라스카이 등 드론 전문업체가 미세먼지를 관측할 수 있는 다양한 드론을 선보여 눈길을 끌기도 했는데요.

기존의 관측 방식으로는 초미세먼지의 원인과 이동 경로를 밝혀내는 게 쉽지 않지만, 드론을 활용할 경우 광범위한 지역을 빠르게 움직이며 측정할 수 있어 미세먼지의 경로를 분석하는 데 용이합니다. 사물인터넷(IoT) 기술이 접목되면 실시간 대기환경 확인도 가능하죠.

우리나라도 올해부터 본격적으로 드론을 이용한 미세먼지 감지시스템을 운영할 예정입니다. 드론에는 질소산화물과 암모니아, 미세먼지(PM), 휘발성유기화합물(VOCs) 등 30여 항목 분석이 가능한 감지기와 카메라가 부착됩니다. 감시시스템은 오염지역 이동분석(이동측정자량)→대기배출원 추적(드론 측정)→현장 단속(위반사항 적발)→오염도검사 및 행정처분 등의 순으로 진행되는데요. 드론은 오염 의심 업체의 외부 혹은 150m 상공에서 불법 소각행위 등을 촬영하고 대기 질 농도를 분석합니다.

블록체인이 미세먼지를 줄이는 방법

블록에 데이터를 담아 체인 형태로 연결하여 수많은 컴퓨터에 동시에 이를 복제해 저장하는 분산형 데이터 저장 기술, 블록체인(Block-Chain). 누구나 열람할 수 있는 장부에 거래 내역이 투명하게 기록되어 데이터 위조를 막을 수 있죠. 이러한 블록체인 기술이 미세먼지 해결사로 떠오르고 있습니다. 블록체인 기반 보상체계를 활용해 이용자들의 자발적인 환경보호 활동을 이끌어낼 수 있기 때문인데요. 업계에 따르면 최근 블록체인을 이용한 환경보호 프로젝트가 속속 등장하고 있다고 합니다.

글로벌 IT 기업 IBM은 중국의 대기오염을 해소하기 위해 중국 기업 에너지블록체인랩과 함께 탄소배출을 관리하는 플랫폼을 개발했습니다. 중국은 세계 최대 탄소배출 국가이자 대기오염이 가장 심한 나라로 알려져 있는데요. 미세먼지의 원인으로 지목되고 있는 공장들의 탄소배출을 블록체인 기술로 관리해, 궁극적으로 탄소배출을 줄일 수 있도록 지원합니다.

이 플랫폼은 블록체인 시스템 참여자들이 환경에 끼치는 영향을 추적하여 수치화합니다. 이렇게 수집된 데이터는 이용자들에게 투명하게 공유됩니다. 그리고 탄소배출이 많은 기업은 탄소배출권*을 구매할 수 있도록 지원합니다. 그뿐만 아니라 기업의 탄소배출 할당량을 자동으로 계산해주어 할당량을 준수할 수 있도록 돕습니다. 따라서 기업은 플랫폼을 통해 필요에 따라 탄소배출권을 사고팔 수 있고, 보다 더 효율적으로 탄소배출권을 관리할 수 있습니다.

* 탄소배출권이란? 탄소배출권은 기업이 배출하는 이산화탄소나 여타 온실가스 양을 한정하기 위해 캡-앤-트레이드 프로그램(cap-and-trade)에 근거하여 정부가 발행한다. 1탄소배출권은 1톤의 이산화탄소에 해당한다. 온실가스를 할당량 이하로 사용한 기업은 할당 배출량을 초과할 것으로 예상되는 다른 기업에 이를 사적으로, 또는 거래소에서 판매할 수 있다.

야쿠르트 카트로 쌓는 미세먼지 빅데이터

집 밖을 나서기 전, 요즘 꼭 하는 일이 있죠. 바로 미세먼지 농도를 체크하는 것입니다. 미세먼지를 체크하는 게 일상이 된 만큼, 하나쯤 이용하고 있는 미세먼지 앱이 있으실 텐데요. 최근 국내 주요 통신사는 사물인터넷(IoT), 빅데이터 등 자사의 기술력을 활용해 공기질을 개선하기 위한 애플리케이션을 선보였습니다.

▲SKT의 미세먼지 지도 앱 에브리에어. (출처: 에브리에어)

그 중 SK텔레콤이 지난해 한국야쿠르트·위닉스와 함께 내놓은 미세먼지 지도 앱 ‘에브리에어(everyair)’가 눈길을 끕니다. 이 서비스는 ‘야쿠르트 아줌마’가 전국 각지에서 몰고 다니는 전동 카트 ‘코코’ 500대에 장착한 공기 질 센서로 미세먼지를 측정합니다. 특히 센서가 어린이가 호흡하는 1m 높이에 탑재되어 있어, 어린 자녀를 둔 부모들에게 정확한 정보를 제공해 인기를 끌고 있습니다.

에브리에어는 야쿠르트 전동 카트뿐만 아니라, 전국의 SKT 대리점 1000여 곳에서 수집한 공기 질 데이터에 환경관리공단에서 받은 대기 정보까지 합해 실시간 미세먼지 지도를 그립니다. 한정된 데이터 수집처를 통해 정보를 제공받는 다른 앱에 비해 더욱 정확한 수치를 제공하여 신뢰성을 높인 것이죠. SK텔레콤과 한국야쿠르트, 위닉스 3사는 연말까지 미세먼지를 측정하는 야쿠르트 코코를 1500대로 늘리고 총 1만 5000대 센서를 확보할 계획이라고 합니다.

잠깐의 꽃샘추위가 끝나면 곧 완연한 봄이 찾아옵니다. 그럴수록 파란 하늘 따스한 햇볕 아래 즐기는 봄나들이가 간절해지는데요. 지금껏 우리 생활을 윤택하게 만들어주었던 IT기술이 미세먼지 문제를 해결하는 해결사 역할까지 할 수 있기를 기대해봅니다.