정보통신기술과 3차원기술 그리고 정재파비 GPU CPU차이

정보통신 기술과 3차원 기술

 

3차원 3D(Dimension) 기술은 기존의 2차원(2D) 모노 영상에 깊이 정보를 부가하여 마치 시청각적 입체감을 느끼게 해 줌으로써, 생동감 및 현실감을 제공하는 새로운 개념의 신기술이다. 이는 좌·우 2개 이상의 양안시차를 이용하여 하나의 영상으로 합성하는 과정에서 3차원으로 인식되는 것이다. 3차원을 이용한 분야로는 프린터, 스캐너, 가 상현실(VR), 텔레비전, 지도 등 다양한 형태로 표현이 가능하다. 

 

가령, 3D 디지털 TV 방식인 양안식 텔레비전을 살펴보자. 사람의 2개의 눈 사이 간격은 약 6Cm 정도 떨어져 있어서 사물을 볼 경우 원근감을 이용하는 인식의 정도 차이인 양안 시차로 뇌에서 합성하여 입체감을 감지할 수 있다. 이를 통해, 3차원 영상 재현이 가능하게 되기 때문에 사물의 깊이와 거리를 판단하는 것을 양안식 텔레비전이라고 부른다.

 

또한, 빛의 상호 간의 간섭 형태를 필름 등과 같은 매체에 기록하여 3차원 이미지를 생 성하는 방법인 홀로그램(Hologram)이 있다. 홀로그램은 입체적인 영상을 제작하기 위해 빛의 간섭을 이용하여 입체 정보를 기록하고, 재생하는 기술이다. 가령, 레이저를 이용하여 빔 스플리터 분리를 통하여 2개의 빛 파동을 입체적으로 기록·관리하여 육안으로 볼 때 마치 시각차에 의해 3차원으로 보이는 원리를 이용한 기술이다. 따라서, 빛의 위 상은 상대적인 경로 차이에 의해서 실상과 허상으로 분리되어, 3D 입체감과 생동감이 발생되는 것이다. 

 

3D 텔레비전이나 가상현실(VR)과 같은 신기술의 출현에 따라 입체적이고, 각종 광원 효과 및 질감 표현 기법의 발전은 시대의 요구사항이다. 이러한 작업들을 중앙처리장치 인 CPU 혼자서 처리하기에는 많은 제약 요소가 존재하기 때문에 이를 보조할 그래픽 연산 전용의 프로세스인 그래픽 처리장치가 그래픽 카드에 탑재되기 시작하고 있다.

 

 

정보통신 기술과 배터리(축전지) 

 축전지(Battery)는 정보통신장비나 단말을 작동시키기 위한 연료를 일컫는 말로 건전지, 축전지 등의 형태로 에너지를 저장하여 사용하는 것을 말한다. 정보통신기술에서 가장 중요한 전원을 공급해 주는 장 치인 배터리는 휴대시나 전원이 필요한 상황 등 유사시에 비상전원으로 활용되고 있다. 가령, 기지국 장비의 경우 평상시에는 전력공급회사로부터 안정적으로 종량제나 정액제 형태로 전원을 공급받다가 과부하 및 일시 공급 중단 등의 사유로 비상시에는 배터리(축전지)를 가동하여 기지국의 음성, 데이터 및 동영상 서비스의 원활한 제공을 해 주고 있다. 이동통신뿐만 아니라 유선, 방송 및 미디어 서버 등 다양한 형태의 장비 및 시스템의 전원 공급이 끊기는 것에 사전 대비해 전원 저장장치를 보유 및 활용하고 있는 중이다.

 

정재 파비

 

정재파비는 반사에 의해 생성되는 정재파비의 최대 높이와 최소 높이의 비를 말하며, 이때 정재파비는 1을 100% 진행되는 기준 값이라고 할 때 “반사 계수(1)” 만큼이 최소 전압이고, “1 + 반사계수(f)” 만큼이 최대 전압이라고 할 수 있다.

 

 

전자파(전파)는 전계와 자계의 직각 방향으로 발생하여 한쪽 방향으로 진행한다. 가령, 기지국 장비와 같은 경우 광케이블로 전송된 음성 및 데이터 정보는 기지국 장치에 서 전자파로 변환되어 급전선과 종단에 안테나를 통해 송신하고, 수신 측에서는 수신 안테나를 이용하여 전파를 수신한다. 이때, 급전선의 종단에 부하 임피던스가 특정 임피던스와 같지 않을 경우에는 진행파의 일부가 반사되는 정재파가 생긴다. 즉, 진행파와 반 사파의 합성파 형태로 마치 정지해 있는 파를 정재파(Voltage Standing Wave)라고 부르 고, 전압의 최대 진폭과 최소 진폭의 비를 정재파비인 VSWR(Voltage Standing Wave Ratio)이라고 한다.

 

정재파비에는 반사 계수(r)가 0이므로 정재파비(VSWR)는 1이고, 반사파가 존재하는 경우에는 반사계수가 0보다 크므로 정재파비(VSWR)는 1보다 크게 된다. 가령, VSWR < 1.5 이하이면 전송 전력의 96% 정도가 전송되므로 정합(Matching)이라 하고, VSWR = 1.3이면 전송 전력의 98% 정도가 전송되었다는 것을 의미한다. 즉, VSWR > 1.5이면 진행파만 있는 것과 비교해서 반사 계수가 커져 전송 특성의 열화 요인이 많아져 전송품질이 저하되는 현상이 발생할 수 있다는 의미이다. 따라서 시공품질을 향상시키기 위해서는 반드시 정재파비(VSWR)를 1.5이하로 시설 및 운용해야 안정된 품질을 제공할 수 있다. 실제 통신 현장에서는 정재파비를 측정할 때, 사이터 마스터기를 사용 하여 급전선 종단에 더미처리를 통해 정재파비의 기준 값을 준수하기 위해 수시로 실측을 통해 안정된 품질을 제공해 주고 있다. 

 

전압 및 전류는 거리마다 최댓값과 최솟값이 존재하는데, 진행파만 존재하는 경우 급전선에 반사 손실이 증가하거나 정재파비가 커질 경우에는 특성 임피던스와 부하 임피던스를 같게 해 주기 위해서 임피던스 변환기를 사용하거나, 급전선과 커넥터 연결 부분이 매끄럽게 접합이 되었는지 확인 후 재시공을 해 주어야만 한다. 이렇게 기본적인 사항을 준수하여야 각종 음성, 이미지, 데이터, 동영상 및 멀티미디어 서비스를 전송 함에 있어 깨끗하고 좋은 품질의 정보를 전송할 수 있게 된다.

 

중앙처리장치(CPU) 

 

앞으로의 인공지능(AI) 시대에서는 자율주행 자동차, 사물인터넷(IoT), 빅데이터 (BigData), 로봇산업 등 다양한 분야에 접목을 통해 신기술이 출현할 것이다. 이러한, 모 든 분야는 중앙에서 모든 산업 기술의 다양한 데이터 입력장치로부터 자료를 받아서 처 리한 후 그 결과를 출력장치로 보내는 일련의 과정을 제어하고 조정해야 한다. 즉, 명령 어의 해석과 자료의 연산 및 비교 등의 처리를 제어하는 컴퓨터 시스템의 핵심 장치가 바로 중앙처리장치이다. 최근에는 클라우드 기반으로 병렬 처리 방식으로 연결된 수 천~ 수 만개 이상의 중앙처리장치를 순간적으로 모두 가동해 최적의 결과를 도출한다

 

그래픽 처리장치(GPU) 

사람으로 말하면 중앙처리장치인 CPU(Central Processing Unit)는 두뇌의 핵심 부분을 담당하고, 그래픽 처리장치인 GPU(Graphic Processing Unit)은 두뇌에서 영상정보를 처리하거나 화면 출력을 담당하기 위해 별도로 만들어 놓은 부가 처리 장치로 볼 수 있다. 즉, CPU는 컴퓨터의 정중앙에서 모든 데이터를 처리하는 장치로 컴퓨터의 성능을 가늠하고자 할 때 가장 먼저 살펴보게 되는 기본 사양으로 기기의 성능을 좌우하는 가장 중 요한 부품이라고 할 수 있다. 즉, 사용자로부터 입력받은 명령어를 해석, 연산한 후 그 결과를 출력하는 역할을 담당한다. 가령, 아이큐가 160 이상인 사람의 뇌구조와 아이큐 1 인 생물체의 뇌구조를 단순 비교하면 전자의 뇌구조가 다양한 중앙 처리속도, 연산 및 표현 능력이 후자보다 뛰어남을 알 수 있을 것이다. 또한, GPU는 컴퓨터의 그래픽 성 능을 좌우하는 그래픽 카드의 핵심 칩이며, 최근에는 CPU의 연산 결과를 그림이나 글 자 신호로 변환하거나 모니터로 화면을 출력하는 단계를 뛰어넘어 동영상 및 멀티미디 어를 지원하는 그래픽 카드로 발전하고 있다. 

 

GPU의 개발로 인해 그래픽 카드는 단순한 화면 출력 장치가 아니라 다양한 분야(게임, 영 상, 그래픽 디자인 등)의 기술 성능 가속 장치로 진화되고 있다. 가령, 2016년 초에 바 둑의 절대 강자 이세돌과 인공지능(AI) 알파고의 세기의 대결이 있었다. 이 경기에서 4 :: 1로 인공지능인 알파고가 승리했다. 이 당시 알파고는 4만 장의 이미지를 0.1초 안에 분 석해 자동으로 유사한 이미지끼리 그룹핑할 수 있었고, 그래픽 처리장치를 이용하여 순 식간에 162단계의 이미지 특성을 분류하여 유사한 이미지끼리 묶어서 표현할 수 있는 기술을 제공했다. 앞으로의 그래픽 처리장치는 엄청난 용량의 그래픽 이미지, 동영상 및 멀티미디어를 실시간으로 불러내는 기술력 적용이 가능하게 될 것이다. 중앙처리장치와 결합된 그래픽 처리장치의 발전은 인공지능(AI) 시대의 핵심기술로 자리매김하고 있는 이유이다.