[세상을 바꾼 IT: 태동] 물적분기, 소련의 아날로그 컴퓨터

• 미분법을 계산할 기계가 필요하다

찰스 베버지가 구상한 차분기관

19세기 대영제국의 수학자 찰스 베버지는 차분기관Difference engine과 해석기관Analytical engine을 설계하고 만들었으나 당시 기술력의 한계로 완전한 기계를 만들지 못하고 역사 속에 묻혔습니다. 그 뒤로 수많은 사람들은 부정확한 계산책 때문에 정확한 미분과 적분 등 수학계산을 하지 못하는 불편함을 겪었습니다. 이에 수학자들은 계산책을 검수하고 더 정확한 계산값을 작성한 계산책을 만들고 유통하는 방식으로 문제를 해결했습니다. 허나 계산책에 적히지 않은 계산값은 직접 계산해야한다는 큰 문제가 있었습니다.

소비에트 사회주의 공화국 연방

1922년 건국된 소비에트 사회주의 공화국 연방, 즉 소련 역시 그 불편함에 직면했습니다. 공산주의에 입각해 계획경제를 실현해야 했던 소련은 경제학에 미분방정식을 적용해 배급 품목을 계산하고 인민들에게 배급해야 했습니다. 또한 기나긴 러시아 내전을 막 끝낸 뒤 피폐해진 상황에서 강대국인 자본주의 국가들이 침공할 것을 우려해 군사적 발전이 필요했고 신무기 개발에 적극적으로 투자했습니다. 때문에 소련은 많은 부분에서 복잡한 미분방정식 계산이 필요했습니다. 허나 계산책은 여전히 불편했고 직접 미분방정식을 계산하는 기계가 필요함을 절실히 느꼈습니다.

 

 

 

• 물로 수학계산을 구현하다

미분방정식의 변수를 물통으로 구현한 물적분기

소련의 수학자 블라디미르 세르게비치 루캬노프는 당국의 수요에 맞춰 미분방정식을 계산하는 기계를 연구했습니다. 그의 아이디어는 정말 신박했는데 물통을 변수로 치환하고 물통 안에 있는 물을 계산값으로 치환하는 것이었습니다. 그래서 맨 위에 물을 부으면 물이 각 변수를 나타내는 물통에 일정량 차고 벨브를 여는 방식으로 계산식을 전개하면 그 결과값이 물의 양으로 출력되게 했습니다.

물적분기로 미분과 적분을 계산하는 방법

블라디미르 세르게비치 루캬노프는 1936년 물로 미분과 적분을 계산하는 기계를 처음으로 개발했습니다. 변수를 나타내는 한 물통 안으로 들어오는 물의 양과 그 물통에서 나가는 물의 양을 계산해 복잡한 미분방정식을 계산하는 기계로 그는 그 기계를 물적분기Гидравлический интегратор라는 이름을 붙였습니다.

물적분기 구조

물적분기Гидравлический интегратор는 맨 위에 물을 부은 뒤 여러 물통을 거쳐가며 물의 양으로 계산하는 기계였기에 높이가 높고 부피가 컸습니다. 또한 복잡한 계산을 하기 위해서는 많은 양의 물이 필요했습니다. 무엇보다도 물적분기는 물을 정량에 따라 정교하게 흘려 내려보내는 방식으로 계산이 이루어졌기에 계산값을 출력하는데 긴 시간이 걸렸습니다. 그럼에도 물적분기는 소련 정부를 만족시켰는데 그 이유로 전기가 하나도 들어가지 않고 계산하는 도구는 물 밖에 없으니 비용이 저렴했으며 내구성도 좋고 고장확률이 적고, 과부하를 걱정할 필요가 없었기 때문입니다. 또한 공산주의 계획경제에 따라 대규모 모델을 세우고 계산해야 하는 소련 정부에게 물적분기Гидравлический интегратор는 넓은 건물 안에 설치한 뒤 원하는 만큼 모델을 세우고 계산하기 좋은 계산기였습니다.

물적분기

소련 정부는 1936년 루캬노프가 개발한 물적분기Гидравлический интегратор에 만족하며 더 정교한 계산값을 출력하게 물적분기Гидравлический интегратор를 개량하도록 그를 적극적으로 지원했습니다. 블라디미르 세르게비치 루캬노프는 정부의 지원금을 받아 물을 더 정교하게 흘리는 벨브와 출력값을 더 정교하게 출력하는 출력장치를 개량해가며 물적분기Гидравлический интегратор를 개량했습니다. 덕분에 1940년대에 상용화가 가능한 수준의 물적분기Гидравлический интегратор가 등장했고 소련 정부는 물적분기Гидравлический интегратор를 공장이나 연구소, 정부 시설에 비치해 대규모 수학계산을 계산하는 용도로 사용했습니다.

 

 

 

• 공산주의 계획경제의 주역

공산주의 국가에서 운용된 물적분기

1940년 이후 소련은 물적분기Гидравлический интегратор를 소련의 다양한 활동에 적극적으로 이용했습니다. 식량 및 공산품 생산량과 배급량을 계산할 때, 대규모 운하 건설 등 국가 단위의 토목공사, 군대 장병 징집과 보급 계산, 비행기 등 새로운 장치 및 무기 개발, 순수과학 연구 등 다양한 분야에 물적분기Гидравлический интегратор를 적극적으로 이용했습니다. 물적분기Гидравлический интегратор는 이전과 차원이 다른 편리함과 정확함을 제공했고 소련의 빠른 발전을 가능하게 했습니다.

소련과 공산주의 국가

공산혁명 수출을 국가이념으로 삼은 소련은 제2차 세계대전 이후 공산주의 정권이 들어선 다른 나라들을 적극적으로 지원하며 냉전시대의 주역으로 성장했습니다. 미국을 중심으로 하는 자본주의 국가와 소련을 중심으로 하는 공산주의 국가 간의 살벌한 긴장감이 이어지던 냉전시대 때 소련은 같은 공산주의 국가에서 계획경제가 잘 운영되도록 물적분기Гидравлический интегратор를 적극적으로 지원했습니다. 소련은 폴란드 인민공화국, 체코슬로바키아 사회주의 공화국, 불가리아 인민공화국, 중화인민공화국에 물적분기를 지원했고 해당 국가들은 물적분기Гидравлический интегратор로 계획경제를 유지하고 과학 및 군사적 발전을 이룩했습니다.