아날로그

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1. 개요
2. 상세
3. 디지털과의 비교
3.1. 단점
3.2. 장점
4. 논란
4.1. 아날로그가 보존에 유리한가
4.2. 아날로그의 품질이 더 좋은가
4.3. 자연은 정말로 아날로그인가?
4.4. 기계식 조작계면 아날로그?
4.5. 테이프, 디스크형이면 아날로그 매체?
5. 사용처
6. 관련 문서


1. 개요[편집]


Analogue() / Analog()

어원은 외래어 표기법을 잘 따르면 애널로그(/ˈæ.nə.lɔɡ/)가 맞으나, 한국에서는 아날로그라고 말하는데 일본식 표현인 아나로그(アナログ, Anarogu)를 중역하였거나 영국식 영어[1]를 따른 것으로 보인다.

신호와 자료를 연속적인 물리량으로 나타낸 것. 디지털에 대비되어 쓰인다.

또한 흔히 디지털적이지 않은 것, 즉 VCR, 카세트 테이프, LP 같은 고전적인 기술이나 미디어를 뜻하는 용어로 사용되기도 한다. 예를 들면 전자책이나 PDF 등과 대비되는 종이 출판물 등을 아날로그라 부르기도 한다. 오프라인과는 엄밀히 다른 의미이지만 혼용해서 사용하는 경우도 있다.

2. 상세[편집]


'비례하다'라는 뜻의 고대 그리스어 ἀνάλογος에서 왔다.

아날로그는 연속적인 신호이다. 우리가 거시적인 자연에서 얻는 신호는 대개 아날로그이다. 이를테면, 의 밝기, 소리의 높낮이나 크기, 굴러가는 공의 속력, 바람의 세기 등이 있다.


3. 디지털과의 비교[편집]


1980년대 이후 음악, 게임 등 많은 매체에서 카세트 테이프, CD, LP판이 혼용되어 널리 사용되어 왔다.

하지만 아날로그 방식은 태생적인 몇가지 단점을 가지고 있었다.

카세트테이프는 여러번 재생하면 테이프가 늘어나는 등 수명적인 문제를 결국 해결하지 못했다. 또한 발전해가는 매체의 용량을 전부 담지 못하는 문제로 이후 CD로 일부 대체되었다. CD같은 경우에는 여러가지 암호화방식으로 800MB정도의 데이터를 기록할 수 있었지만, 암호화방식이 복잡한탓에 속도도 느리고 무엇보다 디스크의 상태(먼지,손상 등)의 영향을 크게 받는 바람에 여러 한계를 가지고 있었다.

이후 CD가 많은 매체에 통용되고 블루레이 방식으로 발전을 꾀하기도 했지만 2010년대 이후 보급된 인터넷과 USB 메모리는 아날로그방식으로 해결할 수 없던 문제인 용량, 속도, 수명, 휴대성문제까지 해결해 버리는 바람에 CD를 포함한 대부분의 아날로그 기억장치들을 대체하게 된다.

이후 현대에 이르기까지 CD나 블루레이가 사용되고는 있지만 대부분 쇠퇴하여 물앨범이나 수집품같은 한정적인 부분에서 사용되고 있다.

3.1. 단점[편집]


  • 가공이 용이하지 않아 상품화가 쉽지 않다는 점이다. 아날로그의 대표 주자 중 하나인 카세트테이프를 예로 들면, 음악을 녹음에서 가지고 다닌다면 많아야 스무 곡 정도가 한계이며 그마저도 재생이 다소 불편하다(예를 들어 1번 음악을 듣다가 15번 음악이 듣고 싶다면 카세트테이프가 15번 음악 구간으로 넘어갈 때까지 기다려야 한다).[2] 반면 디지털 매체인 MP3는 훨씬 더 많은 음악을 담을 수 있고, 자유롭게 넣고 뺄 수도 있어서 다루기도 훨씬 더 간편하다.

  • 아날로그 매체는 신호대 잡음비를 높이기 어려워 노이즈에 취약하다. 반면 디지털의 경우 모든 데이터가 0 아니면 1로 확실하게 나누어지기 때문에 노이즈에 강하다. 때문에 ADC 성능만 보장된다면 가격을 낮추면서도 값을 매우 정확하게 처리할 수 있다. 또한 저장 밀도가 같다면 노이즈에 강한 디지털 기록이 데이터 보존에 유리하다.

  • 저장 방식[3] 특성상 물리적 충격이나 기기 자체의 오작동으로 인해 쉽게 데이터가 손상될 수 있다. 카세트테이프를 예로 들면 테이프가 늘어지거나 재생 매커니즘에 문제가 생겨 고장나는 경우가 있다.

  • 정보를 처리하기 어렵다. 아날로그 신호를 처리하려면 신호의 특성(진동수, 진폭 등)과 처리 방법에 적합한 회로를 꾸며주어야 한다. 그러나 디지털 기록은 컴퓨터를 사용하여 쉽게 처리할 수 있다. 폰노이만 구조를 따르는 컴퓨터는 소프트웨어만 새로 설치해주면 어떠한 디지털 정보라도 처리가 가능하기 때문에 유연성이 높다.[4] 게다가 컴퓨터를 사용하면 복잡한 아날로그 전자회로 대신 고급언어로 비교적 쉽게 접근할 수 있다.
    그리고 디지털 정보는 시간에 종속된 작업(오디오 출력 등)이 아니라면 컴퓨터의 성능에 따라 얼마든지 빠르게 처리가 가능하다. 반대로 시스템 성능이 느리더라도 시간이 오래 걸릴 뿐 작업이 불가능하지는 않다. 예를 들면 CPU와 GPU의 성능에 따라 원래 영상의 재생 속도보다 빠르거나 느리게 영상을 편집해도 아무 문제가 없지만 비디오 테이프를 느리게 감거나 빨리감기 하면서 편집하는 것은 불가능하다. 비디오 레코더 모델에 따라 쓰기 속도를 조절하는 것이 가능하기도 하지만 디지털에 비하면 제한이 큰 편이다. 굳이 속도조절을 하면서 편집하고자 하면 그 대역폭에 맞춰서 비디오 기기 자체를 새로 만들어야 한다.

3.2. 장점[편집]


  • 디지털 방식 저장법은 오직 정해진 규격의 신호만을 잡아낼 수 있으므로 이를 초과하는 대역폭이나 진폭을 가지는 입력신호는 처리할 수 없다. 반대로 아날로그는 규격을 조금 초과하더라도 어느 정도 작동을 보장한다. 따라서 아날로그 신호를 가공의 용이함을 위해 디지털 신호로 변환할 경우 대역폭을 조금 더 높게 잡지 않는다면 그 과정에서 신호에 손상이 가해질 수 있다. CD플레이어에서 인간의 가청 주파수인 20 kHz까지 샘플링하지 않고 22.1 kHz까지 오버샘플링하는 것이 그런 이유이다. 또한 이런 차이 때문에 아날로그 오디오 믹서에서는 인간의 청감과 비슷한 VU를 썼지만 디지털 믹서에서 피크 레벨 미터를 쓰게 된다. 규격을 초과하는 갑자기 큰 소리가 들어와도 아날로그 장비는 어느 정도 견디지만 디지털은 바로 소리가 튀므로 VU보다 반응이 빠른 피크 레벨 미터를 보고 소리를 줄어줘야 하는 것이다.

  • 인공지능에 있어서는 아날로그가 디지털보다 더 강력할 것이라는 예측을 하고 있다. 어차피 신경망 인공지능 훈련에서는 지나치게 정밀할 필요가 없어 잡음에 관대하며, 계산이 훨씬 단순하므로, 디지털 칩에 비해 매우 적은 전력소모를 가진다.

4. 논란[편집]



4.1. 아날로그가 보존에 유리한가[편집]


보존성 면에서 아날로그가 디지털보다 유리하다고 생각하는 경우가 있다. 보통 아날로그는 잡음 등 데이터에 일부 변형이 생겨도 기본적인 재생이 가능한 경우가 많지만, 디지털은 아예 파일 인식이 불가능하여 그렇다고 생각한다.

하지만 지학사 물리 교과서에 CD를 자르는 실험이 있고, 결론이 '재생은 잘 된다!'인 것에서 보듯이 디지털이라고 해서 정보의 조그마한 손실이 있이라도 있으면 무조건 사용할 수 없게 되는 것이 아니다.

보통 컴퓨터에서 손상된 파일이 열리지 않는 것은 작은 손상으로도 파일 전체를 못쓰게 되어버리기 때문이 아니라, 파일의 헤더가 손상되었거나 파일의 무결성 검증에 실패하였기 때문이다. 그리고 압축과 인코딩 방식에 따라 작은 데이터의 유실로도 파일 전체가 인식 불가능하게 되는 경우가 많기 때문이다.

하지만 이 경우에도 유실된 부분을 적절하게 처리하여 주면 손상되지 않은 부분에 한해서 문제없이 읽을 수 있다. 디지털 포렌식을 하는 것을 보면 지워진 파일을 복구하는 과정을 볼 수 있는데, 파일의 데이터 일부가 유실되어도 그 부분을 무시하거나 적당히 처리하여 인식 가능하게 만들면 유실되지 않는 부분은 문제없이 열리는 것을 볼 수 있다.

보통 디지털 매체가 아날로그 매체보다 보존성이 떨어진다고 하는 것은 디지털 저장매체는 주로 정보를 압축하여 기록하며, 아날로그 매체보다 정밀한 저장장치를 사용하여 정보를 기록하기 때문에 데이터의 밀도가 아날로그 방식보다 높아져서 같은 크기의 손상으로도 많은 정보가 유실될 가능성이 높기 때문에 그렇다. 같은 저장 방식과 같은 밀도로 저장된 데이터의 경우 별 차이가 없다.

아날로그 방식이라고 할지라도 기록매체의 물리적 한계로 인해 대역폭과 해상도에 제한이 있으므로 밀도를 매우 낮게 기록하면 아날로그 기록물도 디지털 기록물과 비슷한 특징을 나타낸다.

데이터 압축 기술과 컴퓨터 메모리 기술이 고도로 발달한 현대에 들어서는 디지털 방식이 아날로그 방식보다 데이터 밀도를 높이기 훨씬 유리하며, 보통 디지털 기기들이 아날로그 기기보다 극한 외부환경에 취약한 경우가 많아 이러한 오해가 생긴 것이다.

4.2. 아날로그의 품질이 더 좋은가[편집]


대역폭의 경우 디지털은 샘플링 주파수의 1/2이하의 주파수만 샘플링 할 수 있다. 그리고 아날로그 기기도 무작정 주파수를 높일 수 없고 대역제한이 있다. 디지털이 매우 정확하게 대역폭을 자르고 아날로그는 좀 더 관용성이 있다는 것 말고는 품질에 있어서 차이가 없다.

해상도의 경우 디지털 샘플링이 근삿값을 사용하기 때문에 원본 신호와 진폭에 차이가 생긴다면[5], 아날로그에는 노이즈플로어가 있어 그 이하의 미세한 변화는 저장할 수 없음으로 원본과 차이가 생기게 된다. 때문에 디지털이 근사치를 사용한다고 해서 디지털 정보가 아날로그 정보보다 해상도가 떨어진다고 할 수 없다.

따라서 디지털과 현실의 아날로그 신호는 근본적으로는 크게 다르지 않으며, 당연히 품질에도 차이가 없다. 다만 디지털 방식에서 발생하는 에러는 품질에 영향을 줄 수 있다. 디지털 기기는 아날로그와는 다르게 관용성이 거의 없기 때문에 에러가 발생하지 않도록 주의해야 한다.

4.3. 자연은 정말로 아날로그인가?[편집]


보통 쉽게 자연 현상은 아날로그라고 생각하지만, 실은 디지털이다. 예를 들면 의 밝기는 예전에는 다들 연속적인 양이라고 생각했지만 광전효과를 연구하면서 사실은 광자의 개수에 따라 결정되는 양이라는 것이 밝혀졌다. 더 이전으로 거슬러 올라가면 이나 공기를 비롯한 물질들도 연속적이라고 생각하는 사람들이 대부분이었으나 과학의 발전에 따라 원자론이 더 알맞는 것으로 밝혀졌다. 현대의 양자역학이 말하는 대로, 에너지, 물질들을 비롯한 자연의 많은 부분은 우리의 직관과는 달리 양자화 되어 있다. 플랑크 길이, 플랑크 시간이라는, 길이와 시간에서 의미를 가지는 최소 단위가 있다는 것도 밝혀졌다. 즉 우리가 아날로그라고 생각했던 시간과 길이의 개념조차 최소 단위가 존재하는 디지털일 가능성이 확인되자, 사실 이 우주는 일종의 시뮬레이션 프로그램일 수도 있다는 가설이 아직 변경지대의 과학이지만 가설로 나오고 있다. 이에 대해서는 모의실험 가설 문서 참고.

4.4. 기계식 조작계면 아날로그?[편집]


디지털과 아날로그의 개념을 제대로 이해하지 못하는 사람들은 흔히 '기계식 조작계로 되어 있으면 아날로그'라고 생각하는 경향이 있다. 그 예는 다음과 같다.

  • 레트로풍 카메라의 셔터 다이얼, 노출보정 다이얼, 조리개 다이얼
  • 시계바늘이 1초마다 움직이는 쿼츠 시계
  • 공조장치의 온도조절 다이얼
  • 물리적 버튼들로 구성된 키보드
  • Harvard Mark II 컴퓨터

이들에 대해서 아날로그 조작계라고 말하는 글을 인터넷상에서 수도 없이 찾을 수 있는데, 이들은 모두 아날로그가 아니라 디지털이다. 카메라의 셔터 다이얼, 조리개 다이얼, 노출보정 다이얼이나 공조장치의 온도조절기는 대부분 디지털 조작계이며[6], 촛점 조절 다이얼만이 아날로그 조작계이다. 바늘식 쿼츠 시계의 경우도 초와 초 사이의 순간을 표시하지 못하고 건너뛰므로 그것은 디지털 표시 방식이다. 심지어 시계바늘이 물흐르듯 끊임없이 움직이는 것처럼 보이는 태엽 작동식(수동 또는 오토매틱) 시계 역시 엄밀히 따지면 1초가 몇 단계로 나누어져 있어서 그 단계 사이를 건너뛰므로 디지털이지만 '비교적 아날로그에 가깝게 보이는' 것이므로 유사 아날로그로 인정해 줄 수는 있다. 단지 사용자가 익숙한 인터페이스를 채용하다 보니 버튼과 터치스크린, 숫자로 구성된 디지털 인터페이스가 아닌 아날로그 다이얼이나 미터기 모양을 채택한 것. 또 다른 예시는 자동차 계기판인데, 대부분의 자동차 계기판은 트립 컴퓨터와 ECU에서 보내주는 신호로 동작하는 디지털 방식이지만, 인터페이스는 사용자에게 익숙한 아날로그 바늘을 사용하고 있다.

사실 아날로그 조작계(특히 가변저항)의 경우 일반적으로 디지털 조작계보다 내구성이 낮아 선호되지 않는다. 특히 전자식 오디오 등에서 가변저항 같은 아날로그 조작계는 구동 장치나 접점부의 노후로 인해 잡음이 발생하는 품질 문제가 있다. 오래된 라디오나 앰프가 잘 작동하지 않을 때 볼륨 부분을 수리해주면 잘 작동하는 경우도 많다.

그래서 음악 감상용 오디오같이 잡음에 민감한 기기에는 아날로그 조작계가 잘 적용되지 않는 경우가 많은데, 저가형 오디오의 경우 디지털 어테뉴에이터나 소프트웨어로 볼륨을 조절하는 DSP 볼륨을 주로 사용하고 고급 오디오의 경우에는 노브계전기를 사용하는 어테뉴에이터[7] 볼륨을 사용한다. 일부 하이엔드 오디오는 계전기에서 발생하는 잡음까지 피하기 위해 반도체 소자를 사용하기도 한다.

4.5. 테이프, 디스크형이면 아날로그 매체?[편집]


솔리드 스테이트(Sold-state)형[8]을 디지털이고 그 것이 아니면 아날로그라는 고정관념이 대중들 사이에서 있다. 아날로그와 디지털의 차이는 매체 모양이 아닌 매체 저장 신호의 연속성을 의미하기 때문에 모양과 관계가 없다.

그 원인은 2000년대에 플래시 메모리 가격 하락에 따라 메모리 카드, USB 메모리의 대중화가 가능해졌고 그 것을 대부분 기업들이 "디지털 매체"라고 홍보하고 있기 때문이다. 테이프형인 DAT, DCC, DV, MicroMV는 디지털 매체라는 것이 사실인데 불구하고 2010년대에 들어서 아날로그 매체로 취급당하는 해프닝이 일어나고 있다. 심지어 디스크형인 CD, DVD, 하드 디스크, 플로피 디스크도 2000년대 이전에 발명되었다는 이유로 아날로그 매체 취급당하고 있다.

플래시 메모리에도 이론적으로 아날로그 신호를 저장할 수 있다. 셀의 전하량이 디지털처럼 두 가지 경우가 아닌 아날로그 신호 규격에 맞게 연속적인 크기의 전하량으로 축전되어야한다. 실제로 전자기타이펙터 프로세서에 주로 쓰이는 반도체 기반 아날로그 기억장치인 버킷 브리게이드라는 소자가 있다. 그러나 플래시 메모리는 시간이 지날수록 셀에 있는 전하량이 점점 줄어들기 때문에 아날로그 신호가 하루라도 지나도 손실될 수가 있다.[9] 게다가 플래시 메모리가 대중화된 시기인 2000년대엔 아날로그 신호는 보존성, 유연성, 편집성이 떨어진다고 판단되었기 때문에 그런 연구도 없었다.

5. 사용처[편집]


최근 시청각 미디어의 경우 대부분 취급과 배포가 용이한 디지털 형태로 유통되지만, 이를 인간의 눈과 귀로 직접 보거나 들으려면 아날로그 형태로 변환해야 한다. 그래서 모니터, 텔레비전, 음향기기 같은 시청각 기기들에는 DAC의 역할을 하는 장치가 내장되어 있다. LCDOLED같은 디지털 디스플레이라도 최종 출력시 밝기를 인간이 인식할 수 있는 아날로그 형태로 변환시켜야 한다.

무선 통신에서는 복잡한 신호처리 과정이 들어가는 변복조에는 유연성과 개발 편의성이 높은 DSP 수신기SDR같은 디지털 처리 기술을 응용하는 경우가 많다. 하지만 그 외의 고주파를 다루는 RF 프론트엔드 부분은 현재 디지털 회로의 성능으로는 구현이 어려워 대부분 아날로그 회로로 구성된다.

증폭기와 저항기, 축전기, 코일과 같은 아날로그 회로를 이용하여 값을 계산하는 방법을 아날로그 컴퓨터라고 부른다. 최근 인공지능 분야에서 아날로그 컴퓨팅이 각광을 받고 있다. 인공지능은 작동과정에서 많은 곱셈연산을 수행하는데, 이 과정에서 디지털의 경우 여러번의 덧셈을 수행하는 방식으로 작동하지만, 아날로그 회로의 경우 곧바로 곱셈연산을 수행할 수 있기 때문에 작동과정에서 더 적은 에너지를 소비한다.

6. 관련 문서[편집]



[1] 사실 영국식으로 읽어도 ‘아널러그’ 정도가 된다.[2] 그러한 불편함을 해소하기 위해 나중에 가서는 원하는 트랙을 선택하면 자동으로 해당 트랙 시작전까지 고속으로 되감기나 빨리감기를 하는 기능이 추가되었다. 생각보다 크게 불편하지는 않았는데, 이건 웬만한 앨범이 30-60분 정도였던 때문이라 감는 시간이 고통스러울 정도로 길진 않았기 때문이다. 하지만 (특히 비디오테이프에서) 이 기능을 지나치게 자주 사용할 경우 테이프가 걸레가 된다!! 주의하자.그래서 탄생한 영혼을 갈아넣은 수록곡들[3] 자기테이프, LP 등[4] 오디오 이펙터를 예로 들면 아날로그 이펙터는 음색에 따라 수십 종류를 구비해야 하지만 DSP를 사용한 이펙터는 크기는 매우 작지만 그 하나로도 수십 가지의 음향효과를 줄 수 있는것이 있다. 무선통신 분야에서는 SDR이라는 것이 있는데 아날로그 회로로 처리하던 변조/복조 부분을 컴퓨터가 처리하게 하여 소프트웨어만 변경해주면 다양한 기능을 구현할수 있도록 한 장치이다.[5] 이를 양자화 노이즈라고 한다. 양자화 과정에서 진폭이 정수인 근삿값으로 저장되면서 진폭이 원래 신호와 달라지는 것이 아날로그의 노이즈와 비슷하다.[6] 로터리 엔코더에 의해 다이얼이 회전한 각도가 디지털 값으로 변환되어 제어장치에 입력된다.[7] 가변저항의 경우에는 저항값의 변화가 연속적이지만 어테뉴에이터의 경우에는 여러개의 고정저항을 선택하는 방식으로 작동함으로 저항값의 변화가 불연속적이다.[8] 움직이는 부분이 없는 전자 부품을 의미한다. 예를 들면 반도체 소자나 부품인데 반도체 소자는 움직이는 부분이 없이 작동한다.[9] 버킷 브리게이드는 장기 기억 능력이 없고 신호처리를 위해 잠시 데이터를 기록해두는 주 기억 장치에 가까운 기능을 한다.


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