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비행 시뮬레이터 비행 시뮬레이션의 역사
가장 잘 알려진 초기 비행 시뮬레이션 장치는 에드윈 링크가 미국 빙엄턴에서 제작한 링크트레이너로, 1927년에 제작을 시작했다. 그는 나중에 자신의 설계를 특허냈으며, 1929년에 처음으로 판매되었다. 링크 트레이너는 일반적으로 잘 알려진 파란색으로 칠해진 기본적인 금속 프레임 비행 시뮬레이터였다. 이 초기 전쟁 시대 비행 시뮬레이터 중 일부는 여전히 존재하지만, 작동하는 예시를 찾기가 점점 더 어려워지고 있다.
비행 시뮬레이터 비행 시뮬레이션의 역사
빙엄턴에 있는 링크 가문의 회사는 자동 피아노와 오르간을 제조했으며, 에드 링크는 가죽 벨로우즈나 리드 스위치와 같은 부품에 익숙했다. 그는 또한 조종사이기도 했지만, 이용 가능한 실제 비행 훈련의 양에 불만을 품고 날씨나 항공기, 비행 교관의 가용성 제약 없이 그러한 훈련을 제공할 지상 기반 장치를 만들기로 결정했다. 그의 설계는 피치 및 롤 신호를 제공하는 팽창식 벨로우즈로 구동되는 공압식 모션 플랫폼을 특징으로 했다. 자동 피아노에 사용되는 것과 유사한 진공 모터가 플랫폼을 회전시켜 요우 신호를 제공했다. 작동하는 계기가 있는 일반적인 조종석 복제본이 모션 플랫폼에 장착되었다. 조종석이 덮였을 때 조종사는 안전한 환경에서 계기 비행을 연습할 수 있었다. 모션 플랫폼은 조종사에게 피치(기수 올리고 내리기), 롤(날개 올리고 내리기), 요우(기수 왼쪽 또는 오른쪽)의 실제 각운동에 대한 신호를 제공했다.
비행 시뮬레이터 비행 시뮬레이션의 역사
처음에 항공 비행 학교들은 "링크 트레이너"에 거의 관심을 보이지 않았다. 링크는 또한 미국 육군 항공대(USAAF)에 자신의 트레이너를 시연했지만 아무런 성과가 없었다. 그러나 상황은 1934년 육군 항공대가 우편물을 운송하는 정부 계약을 따내면서 바뀌었다. 여기에는 USAAF가 이전에 많은 훈련을 수행하지 않았던 악천후 및 좋은 날씨 비행이 포함되었다. 우편 서비스 초기 몇 주 동안 거의 12명의 육군 조종사가 사망했다. 육군 항공대 고위 관계자들은 에드 링크와 그의 트레이너를 기억했다. 링크는 뉴저지 뉴어크 비행장에서 그들을 만나러 비행했고, 그의 훈련 장치로 연습한 덕분에 시야가 좋지 않은 날에도 도착할 수 있는 능력에 감명을 받았다. 그 결과 USAAF는 6대의 링크 트레이너를 구매했고, 이는 세계 비행 시뮬레이션 산업의 시작을 알리는 계기가 되었다고 할 수 있다.
비행 시뮬레이터 비행 시뮬레이션의 역사
제2차 세계 대전 동안 사용된 주요 조종사 훈련기는 링크 트레이너였다. 연합국에서 온 50만 명의 신입 조종사를 훈련시키기 위해 약 10,000대가 생산되었으며, 이들 중 다수는 전투 임무를 수행하기 위해 유럽이나 태평양으로 돌아가기 전에 미국과 캐나다에서 훈련을 받았다. 거의 모든 미국 육군 항공대 조종사는 링크 트레이너에서 훈련을 받았다.
제2차 세계 대전의 또 다른 유형의 훈련기는 별을 이용하여 밤에 항해하는 데 사용되었다. 1941년의 천문 항해 훈련기는 높이 13.7m(45피트)였으며 폭격기 승무원의 항법 팀을 수용할 수 있었다. 이 훈련기는 투영된 밤하늘의 디스플레이에서 육분기를 사용하여 "별 관측"을 할 수 있도록 해주었다.
1954년 유나이티드 항공은 커티스-라이트(Curtiss-Wright)로부터 이전 모델과 유사하지만 시각, 소리, 움직임이 추가된 비행 시뮬레이터 4대를 3백만 달러에 구매했다. 이것은 오늘날 상업용 항공기를 위한 현대적인 비행 시뮬레이터의 첫 번째 사례였다.
비행 시뮬레이터 비행 시뮬레이션의 역사
헬리콥터 시뮬레이터는 "헬리콥터 훈련 비용 절감"을 위한 제이콥스 제이콥터(Jacobs Jaycopter)로 존재했다. 이 시뮬레이터는 나중에 1964-65년 뉴욕 세계 박람회에서 유원지 놀이기구로 판매되었다.
시뮬레이터 제조업체들은 통합되고 수직으로 통합되며, 비행 훈련은 두 자릿수 성장을 보인다. CAE는 2017년부터 2027년까지 255,000명의 새로운 항공기 조종사 (하루 70명)와 180,000명의 부기장이 기장으로 발전할 것으로 예측한다.
가장 큰 제조업체는 캐나다의 CAE Inc.로, 시장 점유율 70%와 연간 수익 28억 달러를 기록한다. 70년 동안 훈련 장치를 제조해왔지만, 2000년에 여러 인수를 통해 훈련 분야로 진출했다. 이제 CAE는 시뮬레이터 생산보다 훈련에서 더 많은 수익을 올린다.
크롤리(Crawley)에 본사를 둔 L3 CTS는 2012년 탈레스 트레이닝 & 시뮬레이션의 개트윅 공항 근처 제조 공장을 인수하여 시장에 진입했다. 이곳에서 매년 최대 30대의 장치를 조립하고, 2015년에는 영국 CTC 훈련 학교, 2016년에는 플로리다주 샌포드(Sanford)의 Aerosim, 2017년 10월에는 포르투갈 아카데미인 G Air를 인수했다. Aerosim과 같은 글로벌 훈련 학교는 에어버스 A320과 같은 항공기별 시뮬레이터도 제공한다.
20%의 시장 점유율을 가진 장비는 여전히 L3 CTS의 수익 절반 이상을 차지하지만, 매년 1,600명의 상업용 조종사를 교육하며 매년 직업에 진입하는 22,000명의 7%를 차지하고 분열된 시장에서 10%를 목표로 하기 때문에 곧 역전될 수 있다.
세 번째로 큰 기업은 2014년 모회사 텍스트론 항공이 시뮬레이터를 Mechtronix, OPINICUS, ProFlight와 합병하여 설립된 TRU Simulation + Training이다. 이 회사는 시뮬레이터에 중점을 두고 737 MAX와 777X를 위한 최초의 풀 플라이트 시뮬레이터를 개발하고 있다.
네 번째는 FlightSafety International로, 일반 항공, 비즈니스, 지역 항공기에 중점을 둔다.
에어버스와 보잉은 자체 훈련 센터에 투자하여 항공기 제조보다 더 높은 마진을 목표로 하며, MRO와 같은 분야에서 공급업체인 CAE 및 L3와 경쟁한다.
2018년 6월 현재 운용 중인 상업용 항공 시뮬레이터는 1,270대였으며, 1년 동안 50대가 증가했다. 이 중 85%는 FFS였고 15%는 FTD였다.
CAE가 설치된 기반의 56%를 공급했고, L3 CTS가 20%, FlightSafety International이 10%를 차지했으며, CAE의 훈련 센터가 13%의 점유율로 가장 큰 운영자였다.
북아메리카는 전 세계 훈련 장치의 38%를 차지하고, 아시아 태평양은 25%, 유럽은 24%를 차지한다.
보잉 기종은 모든 시뮬레이션된 항공기의 45%를 차지하며, 에어버스가 35%, 엠브라에르가 7%, 봄바디어가 6%, ATR가 3%를 차지한다.
비행 시뮬레이터 활용
대부분의 비행 시뮬레이터는 주로 비행 훈련에 사용된다. 가장 간단한 시뮬레이터는 비상 점검표 처리와 같은 기본적인 조종석 절차를 연습하고 조종석에 익숙해지는 데 사용된다. 또한 계기 비행 훈련에도 사용되며, 이 경우 외부 시야는 덜 중요하다. 특정 항공기 시스템은 시뮬레이션될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있으며, 공기역학적 모델은 일반적으로 존재하더라도 매우 일반적이다. 인증 수준에 따라 실제 항공기에서 움직이는 지시기가 있는 계기는 디스플레이로 구현될 수 있다. 더 고급 디스플레이, 조종석 표현 및 모션 시스템을 통해 비행 시뮬레이터는 조종사 면허에 대해 다른 양의 비행 시간을 인정하는 데 사용될 수 있다.
특정 종류의 시뮬레이터는 초기 면허 취득 외에도 계기 비행 증명 재검증 또는 가장 일반적으로 특정 항공기 종류에 대한 형식 한정 취득과 같은 훈련에도 사용된다.
비행 시뮬레이터 활용
항공기 설계 과정 동안 비행 시뮬레이터는 실제 비행 테스트를 수행하는 대신 사용될 수 있다. 이러한 "공학 비행 시뮬레이터"는 오류를 빠르게 찾아내어 개발 위험과 비용을 크게 줄일 수 있다. 또한, 이는 실제 항공기에 포함하기에는 너무 크거나 비실용적인 추가 측정 장비를 사용할 수 있게 한다. 설계 과정의 여러 단계에서 다양한 수준의 복잡성을 가진 다양한 공학 시뮬레이터가 사용된다.:13
비행 시뮬레이터는 조종사 외의 승무원을 위한 훈련 과제를 포함할 수 있다. 예를 들어 군용 항공기의 사수 또는 호이스트 조작원을 들 수 있다. 또한 물에 추락할 경우 항공기를 대피시키는 것과 같이 비행과 관련된 작업을 위해 별도의 시뮬레이터가 사용되기도 한다. 현대 항공기를 구성하는 많은 시스템의 높은 복잡성으로 인해, 항공기 정비 시뮬레이터는 점점 더 인기를 얻고 있다.
비행 시뮬레이터 자격 및 승인
2018년 9월 이전에는 제조업체가 ATD 모델 승인을 원할 때, 해당 모델 라인의 사양을 포함하고 적절한 규정 준수를 증명하는 문서를 FAA에 제출했다. Qualification Approval Guide (QAG)라고 불리는 이 문서가 승인되면, QAG에 부합하는 모든 향후 장치는 자동으로 승인되며 개별 평가는 필요하지도 가능하지도 않다.
비행 시뮬레이터 자격 및 승인
전 세계 모든 민간 항공국(CAA)에서 승인하는 실제 절차는 자격 취득일 30일 전(CAAC의 경우 40일 전)에 고유한 시뮬레이터 장치에 대한 MQTG 문서(Master Qualification Test Guide)를 제안하는 것이다. 이 문서는 해당 장치와 함께 존재하며, 시뮬레이터가 항공기와 얼마나 유사한지 입증하기 위한 객관적, 기능적, 주관적 테스트를 포함한다. 결과는 항공기 OEM이 제공하는 비행 테스트 데이터 또는 시뮬레이터 OEM이 주문한 테스트 캠페인에서 얻은 데이터와 비교하거나, 항공기 OEM 개발 시뮬레이터가 제공하는 POM(Proof Of Match) 데이터와도 비교할 수 있다. 일부 QTG는 시뮬레이터가 CAA가 승인한 허용 오차 내에 계속 있는지 지속적인 자격 확인을 위해 연중 다시 실행될 것이다.
항공 훈련 장치 (ATD)
비행 훈련 장치 (FTD)
풀 플라이트 시뮬레이터 (FFS)
FAA FFS 레벨 D – 현재 사용 가능한 FFS 자격의 최고 수준. 레벨 C의 요구 사항에 추가 사항이 있다. 모션 플랫폼은 모든 6자유도를 가져야 하며, 시각 시스템은 최소 150도의 외부 세계 수평 시야와 평행 시야 디스플레이를 가져야 한다. 조종석 내의 사실적인 소리와 다양한 특수 모션 및 시각 효과가 요구된다.
이 정의는 특별히 명시되지 않는 한 항공기와 헬리콥터 모두에 적용된다. 아래에 간략하게 비교된 훈련 장치는 모두 비행 시뮬레이션 훈련 장치(FSTD)의 여러 하위 분류이다.
기본 계기 훈련 장치 (BITD) 항공기 전용: 계기 비행 절차를 위한 기본 학생 스테이션; 스프링 장착 비행 조종 장치 및 화면에 표시되는 계기를 사용할 수 있다.
비행 항법 및 절차 훈련기 (FNPT) : 항공기 시스템의 기능을 재현하기 위한 모든 장비와 소프트웨어를 갖춘 조종석 표현
비행 훈련 장치 (FTD)
풀 플라이트 시뮬레이터 (FFS)
비행 시뮬레이터 기술
비행 시뮬레이터는 인간 사용자와의 상호 작용이 끊임없이 일어나는 휴먼인더루프 시스템의 한 예이다. 장치 관점에서 입력은 주로 비행 조종 장치, 계기판 버튼 및 스위치, 그리고 존재한다면 교관 스테이션이다. 이를 기반으로 내부 상태가 업데이트되고, 새로운 시간 단계에 대한 운동 방정식이 해결된다. 시뮬레이션된 항공기의 새로운 상태는 시각, 청각, 운동 및 촉각 채널을 통해 사용자에게 표시된다.
협동 작업을 시뮬레이션하기 위해 시뮬레이터는 다중 승무원 협력 시뮬레이터와 같이 여러 사용자를 위해 설계될 수 있다. 또는 여러 시뮬레이터를 연결할 수 있으며, 이는 "병렬 시뮬레이션" 또는 "분산 시뮬레이션"으로 알려져 있다. 군용 항공기는 종종 다른 항공기나 군인과 협력해야 하므로, 전쟁 게임은 분산 시뮬레이션의 일반적인 용도이다. 이 때문에 항공기를 포함한 분산 시뮬레이션에 대한 수많은 표준이 군사 조직과 함께 개발되었다. 몇 가지 예로는 SIMNET, DIS 및 HLA가 있다.
비행 시뮬레이터 기술
시뮬레이션 모델의 핵심 요소는 항공기에 대한 운동 방정식이다. 항공기가 대기를 통과할 때 병진 및 회전 자유도를 모두 나타낼 수 있다. 유창한 움직임을 인지하기 위해 이러한 방정식은 초당 50 또는 60회 해결된다. 운동을 위한 힘은 공기역학 모델에서 계산되며, 이는 다시 특정 시스템에 의해 구동되는 제어 표면의 상태, 항공전자 등과 같은 요소에 따라 달라진다. 모델링의 경우와 마찬가지로, 요구되는 현실감 수준에 따라 다양한 세부 수준이 있으며, 더 간단한 시뮬레이터에서는 일부 하위 모델이 생략되기도 한다.
비행 시뮬레이터 기술
일부 엔지니어링 시뮬레이터의 경우와 달리 인간 사용자가 시뮬레이터의 일부인 경우, 실시간으로 시뮬레이션을 수행해야 한다. 낮은 새로 고침 빈도는 시뮬레이션의 현실감을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 시뮬레이터 멀미 증가와도 관련이 있다. 규정은 조종사 입력과 항공기 반응 사이의 최대 레이턴시에 제한을 둔다. 이 때문에 낮은 계산 비용으로 필요한 수준의 현실감을 달성하기 위한 절충이 이루어진다. 비행 시뮬레이터는 일반적으로 힘이나 날씨에 대한 전체 전산 유체 역학 모델을 포함하지 않고, 계산 결과와 실제 비행에서 얻은 데이터로 준비된 데이터베이스를 사용한다. 예를 들어, 날개 위 흐름을 시뮬레이션하는 대신 받음각과 같은 운동 매개변수로 양력 계수를 정의할 수 있다.
다양한 모델들이 데이터를 교환해야 하지만, 대부분은 더 나은 조직과 개발 용이성을 위해 모듈식 아키텍처로 분리될 수 있다. 일반적으로 지상 조작을 위한 기어 모델은 주요 운동 방정식에 대한 별도의 입력이 될 것이다. 각 엔진과 항공전자 계기도 잘 정의된 입력과 출력을 가진 독립적인 시스템이다.
비행 시뮬레이터 기술
모든 종류의 FSTD는 어떤 형태로든 조종석 복제를 필요로 한다. 조종석은 조종사와 항공기 간의 주요 상호 작용 수단이므로 조종석 제어에 특별한 중요성이 부여된다. 기술의 좋은 이전을 달성하기 위해 비행 시뮬레이터 규정에는 실제 항공기와 얼마나 밀접하게 일치해야 하는지를 결정하는 매우 구체적인 요구 사항이 있다. 풀 플라이트 시뮬레이터의 경우 이러한 요구 사항은 너무 세부적이어서 전용 복제본을 제조하는 것보다 비행 인증을 받은 실제 부품을 사용하는 것이 비용 효율적일 수 있다. 하위 클래스 시뮬레이터는 스프링을 사용하여 제어 장치를 움직일 때 느껴지는 힘을 모방할 수 있다. 제어력 또는 동적 응답을 더 잘 재현해야 할 경우, 많은 시뮬레이터는 능동적으로 구동되는 력 피드백 시스템을 갖추고 있다. 헬리콥터 시뮬레이션 요구 사항 또는 스틱 셰이커가 장착된 항공기 때문에 진동 액추에이터도 포함될 수 있다.
비행 시뮬레이터 기술
조종사로부터의 촉각 입력의 또 다른 형태는 조종석 패널에 위치한 계기이다. 이 계기는 다양한 항공기 시스템과 상호 작용하는 데 사용되므로, 그 자체만으로도 일부 절차 훈련에 충분할 수 있다. 화면에 표시하는 것으로 가장 기본적인 BITD 시뮬레이터와 아마추어 비행 시뮬레이션에는 충분하지만, 대부분의 인증된 시뮬레이터는 모든 버튼, 스위치 및 기타 입력이 항공기 조종석과 동일한 방식으로 작동해야 한다. 조종석의 물리적 복사본이 필요하다는 점은 시뮬레이터 건설 비용에 기여하며, 하드웨어를 특정 항공기 유형에 묶어둔다. 이러한 이유 때문에 가상 현실에서의 상호 작용에 대한 연구가 계속 진행 중이지만, 촉각 피드백의 부족은 이 기술을 사용할 때 사용자 성능에 부정적인 영향을 미친다.
비행 시뮬레이터 기술
항공기 외부 시야는 항공기 비행에 중요한 신호이며, 시계 비행 조작의 주요 항법 수단이다. 시각 시스템의 주요 특성 중 하나는 시야이다. 시뮬레이터 유형에 따라 평면 디스플레이를 사용하여 전방 시야만 제공하는 것으로 충분할 수 있다. 그러나 전투기와 같은 일부 종류의 항공기는 공중전 중 수행되는 기동 때문에 매우 넓은 시야, 바람직하게는 거의 완벽한 구형 시야를 요구한다. 마찬가지로, 헬리콥터는 어떤 방향으로든 호버 비행을 수행할 수 있으므로, 일부 헬리콥터 비행 시뮬레이터는 심지어 180도의 수평 시야를 요구한다.
비행 시뮬레이터 기술
시각 시스템 설계에는 많은 매개변수가 있다. 좁은 시야의 경우 단일 디스플레이로 충분할 수 있지만, 일반적으로 여러 프로젝터가 필요하다. 이 배열은 평면이 아닌 표면에 투영할 때 발생하는 왜곡뿐만 아니라 겹치는 투영 영역의 밝기 측면에서도 추가적인 보정을 필요로 한다. 또한 원통형, 구형 또는 타원형과 같은 다양한 형태의 스크린이 사용된다. 이미지는 영사막의 시청면에 투사되거나, 또는 반투명 스크린에 "후면 투사"될 수 있다. 스크린이 항공기 외부 물체보다 훨씬 가깝기 때문에, 가장 진보된 비행 시뮬레이터는 조종사의 시점 간의 시차 효과를 제거하고 멀리 있는 물체의 보다 현실적인 시야를 제공하는 평행 조종석 디스플레이를 사용한다.
대규모 디스플레이의 대안은 헤드 마운티드 디스플레이를 사용하는 가상 현실 시뮬레이터이다. 이 접근 방식은 완전한 시야를 가능하게 하며 시뮬레이터 크기를 상당히 줄인다. 연구에 사용된 사례는 물론 인증된 FSTD도 존재한다.
비행 시뮬레이터 기술
비행 시뮬레이터에서 개발된 시각 시스템에서 적용된 시각 시뮬레이션 과학은 오늘날의 3차원 컴퓨터 그래픽스 및 컴퓨터 생성 이미지(CGI) 시스템의 중요한 전신이기도 했다. 이는 비행 시뮬레이션의 목적이 비행 중인 항공기의 행동을 지상에서 재현하는 것이기 때문이다. 이 재현의 대부분은 현실을 모방하는 믿을 수 있는 시각적 합성에서 비롯되었다. 가상 합성 기술을 군사 수준의 훈련 요구 사항과 결합해야 하는 필요성 때문에, 비행 시뮬레이션에 적용된 그래픽 기술은 종종 상업 제품에서 사용할 수 있었던 것보다 수년 앞서 있었다. CGI가 조종사 훈련에 처음 사용되었을 때, 초기 시스템은 특정 간단한 훈련 임무에는 효과적이었지만, 지형 추적 및 기타 전술 기동과 같은 정교한 훈련 과제에는 추가 개발이 필요했다. 초기 CGI 시스템은 평면 다각형으로 구성된 객체만 묘사할 수 있었다. 1970년대와 1980년대 비행 시뮬레이터 시각 시스템 및 CGI의 알고리즘과 전자 장치 발전은 오늘날 현대 그래픽에 여전히 사용되는 많은 기술에 영향을 미쳤다. 시간이 지남에 따라 CGI 시스템은 표면에 질감을 덧씌우고 이미지 세부 수준을 부드럽게 전환할 수 있게 되었다. 가상 세계의 실시간 컴퓨터 그래픽스 시각화는 비행 시뮬레이터 시각 시스템의 일부 측면을 게임 엔진과 매우 유사하게 만들어, 다양한 세부 수준 또는 OpenGL과 같은 라이브러리와 같은 일부 기술을 공유한다. 많은 컴퓨터 그래픽스 비전가들은 오늘날의 현대 컴퓨팅 시대 이전에 비행 시뮬레이션 분야의 두 선두 기업이었던 에반스 앤 서덜랜드(Evans & Sutherland)와 싱어 컴퍼니(Singer Company)의 링크 플라이트 시뮬레이션(Link Flight Simulation) 사업부에서 경력을 시작했다. 예를 들어, 1978년에 만들어진 싱어 링크 디지털 이미지 생성기(Singer Link Digital Image Generator, DIG)는 세계 최초의 CGI 시스템 중 하나로 간주된다.
처음에는 모션 시스템이 짐벌과 유사하게 별도의 움직임 축을 사용했다. 스튜어트 플랫폼 발명 이후 모든 액추에이터의 동시 작동이 선호되는 선택이 되었으며, 일부 FFS 규정은 "시너지적" 6 자유도 움직임을 특별히 요구한다. 실제 항공기와 달리 시뮬레이션된 모션 시스템은 움직일 수 있는 제한된 범위를 가진다. 이는 특히 지속적인 가속을 시뮬레이션하는 능력에 영향을 미치며, 주어진 제약 내에서 인간의 전정 기관에 대한 신호를 근사화하기 위한 별도의 모델을 필요로 한다.
모션 시스템은 전체 시뮬레이터 비용의 주요 요소이지만, 시뮬레이터 훈련을 기반으로 실제 항공기를 조종하는 기술 이전을 평가하는 것은 어렵다. 특히 모션 신호와 관련된 경우에는 더욱 그렇다. 많은 조종사 의견 표본이 필요하며, 특히 객관적인 평가를 하고 구조화된 테스트 일정에 응하는 데 익숙하지 않은 조종사들로부터 많은 주관적인 의견이 표출되는 경향이 있다. 수년 동안 6 자유도 모션 기반 시뮬레이션이 조종사에게 비행 제어 작업 및 제어 입력과 외부 힘에 대한 항공기 반응에 더 높은 충실도를 제공하고 비모션 기반 시뮬레이션보다 학생들에게 더 나은 훈련 결과를 제공한다고 믿어졌다. 이는 조종 품질에 대한 숫자적인 쿠퍼-하퍼 등급 척도와 같은 비행 테스트 표준으로 평가할 수 있는 "조작 충실도"로 설명된다. 최근 과학 연구에 따르면 비행 시뮬레이터 내에서 진동 또는 동적 좌석과 같은 기술을 사용하는 것이 크고 비싼 6-DOF FFS 장치만큼 훈련 제공에 효과적일 수 있다는 것이 밝혀졌다.
비행 시뮬레이터 현대의 하이엔드 비행 시뮬레이터
세계에서 가장 큰 비행 시뮬레이터는 마운틴뷰 (캘리포니아주)에 위치한 NASA 에임즈 연구 센터의 수직 운동 시뮬레이터(VMS)이다. 이 시뮬레이터는 60피트(±30피트)의 수직 이동(상하 운동)이 가능한 매우 큰 이동 시스템을 갖추고 있다. 상하 운동 시스템은 40피트 레일이 장착된 수평 빔을 지지하며, 이는 시뮬레이터 캐빈이 ±20피트의 횡방향 이동을 가능하게 한다. 일반적인 6자유도 헥사포드 플랫폼이 40피트 빔에 장착되어 있으며, 교체 가능한 캐빈이 플랫폼에 장착된다. 이 설계는 다양한 항공기 캐빈을 빠르게 전환할 수 있도록 한다. 시뮬레이션은 비행선, 상업용 및 군용 항공기에서 우주왕복선에 이르기까지 다양하다. 우주왕복선의 경우, 대형 수직 운동 시뮬레이터는 초기 우주왕복선 비행에서 착륙 직전에 발생한 세로 방향 조종사 유발 진동 (PIO)을 조사하는 데 사용되었다. VMS에서 문제점을 확인한 후, 다양한 세로 방향 제어 알고리즘을 시도하고 우주왕복선 프로그램에 가장 적합한 것을 권장하는 데 사용되었다.
비행 시뮬레이터 현대의 하이엔드 비행 시뮬레이터
오스트리아의 AMST Systemtechnik GmbH (AMST)와 미국 필라델피아의 Environmental Tectonics Corporation (ETC)은 요 방향으로 완전한 자유를 가진 다양한 지향성 훈련 시뮬레이터를 제조한다. 이러한 장치 중 가장 복잡한 것은 AMST가 제조한 네덜란드 TNO 연구소의 데스데모나(Desdemona) 시뮬레이터이다. 이 대형 시뮬레이터는 수직 운동을 추가하는 프레임워크에 장착된 짐벌식 조종석을 가지고 있다. 프레임워크는 회전 플랫폼에 부착된 레일에 장착된다. 레일은 시뮬레이터 캐빈이 회전 중심에서 다른 반경에 위치할 수 있도록 하며, 이는 최대 약 3.5G의 지속적인 G 기능을 제공한다.
마이크로소프트 플라이트 시뮬레이터
《마이크로소프트 플라이트 시뮬레이터》(영어: Microsoft Flight Simulator, MSFS, FS)는 브루스 아트윅이 만든 대표적인 비행 시뮬레이션이다. 처음에는 서브로직(SubLogic)에서 제작되었다가, 마이크로소프트로 넘어갔다. 7.0 이후 버전은 연방 항공국이 제공하는 비행 훈련기 자격을 얻었다.
첫 게임에 들어 있던 비행기는 세스나 172 스카이호크이고, 기본 공항은 미시간호의 연안에 위치한 메이그스 공항(Merrill C. Miegs Airport)이다. 그러나, 9·11 테러 이후로 시카고 시에서 인구 밀집 지대에 대한 항공 테러 안전책으로 메이그스 공항을 폐쇄하게 됨에 따라 2004년 판에서 게임을 시작하면 공항은 구현이 되어있으나 2002년 판처럼 기본 출발공항으로 지정되어 있지는 않다. 2006년도에 출시된 《플라이트 시뮬레이터 X》 버전부터는 메이그스 공항이 구현되지 않았다. 플라이트 시뮬레이터 X부터는 출발공항이 Nuggs flying M으로 지정되어 있다.
재일 러시아인
재일 러시아인(일본어: 在日ロシア人)은 일본에 살고있는 러시아인을 말한다.
재일 러시아인 역사
1739년 지바현에서 처음으로 러시아인이 상륙을 했다. 1861년에는 러시아 정교회를 전도하려고 하코다테시에 상륙했다.
1918년에는 러시아인들이 볼셰비키와 10월 혁명을 피하기 위해 소수의 러시아인이 일본으로 이주를 했다.
재일 러시아인 오늘날의 러시아계 일본인의 상황
오늘날 7,000-8000여 명의 러시아인이 거주하고 있다. 일본어와 러시아어를 쓴다. 문화적으로나 종교적으로는 러시아인들과 거의 비슷하다.
고래의 노래
고래의 노래는 고래가 소리로 의사소통을 하는 것을 뜻한다. 소리에 반복적인 패턴이 나타나기 때문에 "노래"라고 부른다.
소리를 내는 방법은 고래의 집단에 따라 다르다. 하지만 육상보다 어둡고, 냄새도 잘 퍼지지 않는 물 속에서 고래를 비롯한 돌고래들은 의사소통을 위해 소리에 가장 많이 의존한다. 생태학자들은 고깃배들이 바다에서 잡음을 내는 것이 이런 의사소통을 망칠 수 있다고 여긴다.
주기억장치
주기억장치(主記憶裝置) 또는 컴퓨터 메모리(computer memory)는 컴퓨터에서 즉시 사용할 수 있도록 데이터 및 프로그램과 같은 정보를 저장한다. 메모리라는 용어는 종종 RAM, 주기억장치 또는 주기억장치라는 용어와 동의어로 사용된다. 주기억장치에 대한 구식 동의어로는 코어(자기 코어 메모리의 경우)와 스토어(store)가 있다.
주기억장치는 대용량 스토리지에 비해 빠르게 작동하며 대용량 스토리지는 비트당 더 저렴하고 용량이 더 크지만 속도가 느리다. 열려 있는 프로그램과 활발하게 처리되는 데이터를 저장하는 것 외에도 컴퓨터 메모리는 대용량 스토리지 캐시 및 쓰기 버퍼 역할을 하여 읽기 및 쓰기 성능을 향상시킨다. 운영체제는 실행 중인 소프트웨어에서 필요하지 않은 한 캐싱을 위해 RAM 용량을 빌려 사용한다. 필요한 경우 컴퓨터 메모리의 내용을 스토리지로 전송할 수 있으며, 이를 수행하는 일반적인 방법은 가상 메모리라는 메모리 관리 기술을 이용하는 것이다.
주기억장치
최신 컴퓨터 메모리는 반도체 메모리로 구현되며 데이터는 메모리 셀 내에 저장된다. 메모리 셀은 MOS 트랜지스터와 집적 회로의 다른 구성 요소로 만들어진다. 반도체 메모리에는 휘발성과 비휘발성 메모리의 두 가지 주요 유형이 있다. 비휘발성 메모리의 예로는 플래시 메모리와 고정 기억 장치, PROM, EPROM, EEPROM 메모리가 있다. 휘발성 메모리의 예로는 주기억장치에 사용되는 동적 램(DRAM)과 주로 CPU 캐시에 사용되는 정적 램(SRAM)이 있다.
대부분의 반도체 메모리는 각각 하나의 비트(0 또는 1)를 저장하는 메모리 셀로 구성된다. 플래시 메모리 구조는 메모리 셀당 한 비트와 셀당 여러 비트를 저장할 수 있는 멀티 레벨 셀을 모두 포함한다. 메모리 셀은 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 또는 128비트와 같이 고정된 워드 길이의 워드로 그룹화된다. 각 워드는 N비트 이진 주소로 접근할 수 있어 메모리에 2N개의 워드를 저장할 수 있다.
주기억장치 역사
1940년대 초, 메모리 기술은 종종 몇 바이트의 용량을 허용했다. 수천 개의 진공관을 사용한 최초의 전자 프로그래밍 가능 디지털 컴퓨터인 에니악은 진공관에 저장된 10진수 20개를 포함하는 간단한 계산을 수행할 수 있었다.
컴퓨터 메모리의 다음 중요한 발전은 1940년대 초 J. 프레스퍼 에커트가 개발한 음향 지연선 기억기였다. 유리관에 수은을 채우고 각 끝을 석영 크리스탈로 막아 지연선은 수은을 통해 전파되는 음파 형태로 정보 비트를 저장할 수 있었으며, 석영 크리스탈은 비트를 읽고 쓰는 트랜스듀서 역할을 했다. 지연선 메모리는 몇 천 비트의 용량으로 제한되었다.
지연선에 대한 두 가지 대안인 윌리엄스관과 셀렉트론 튜브는 1946년에 등장했으며, 둘 다 유리관에 전자빔을 저장 수단으로 사용했다. 브라운관을 사용하여 프레드 윌리엄스는 최초의 랜덤 액세스 컴퓨터 메모리인 윌리엄스관을 발명했다. 윌리엄스관은 셀렉트론 튜브보다 더 많은 정보를 저장할 수 있었고(셀렉트론은 256비트로 제한되었지만 윌리엄스관은 수천 비트를 저장할 수 있었다) 비용이 저렴했다. 그럼에도 불구하고 윌리엄스관은 환경 교란에 극도로 민감했다.
주기억장치 역사
1940년대 후반부터 비휘발성 메모리를 찾기 위한 노력이 시작되었다. 자기코어 메모리는 전원 손실 후에도 메모리 호출을 가능하게 했다. 이는 1940년대 후반 프레드릭 W. 비헤(Frederick W. Viehe)와 왕안이 개발했고, 1950년대 초 제이 포레스터와 얀 A. 라이크만이 개선하여 1953년 훨윈드 I 컴퓨터와 함께 상용화되었다. 자기코어 메모리는 1960년대 MOS 반도체 메모리가 개발될 때까지 지배적인 형태의 메모리였다.
최초의 반도체 메모리는 1960년대 초 바이폴라 트랜지스터를 사용하여 플립플롭 회로로 구현되었다. 개별 소자로 만든 반도체 메모리는 1961년 텍사스 인스트루먼트에서 미국 공군에 처음 공급했다. 같은 해 페어차일드 반도체의 응용 엔지니어 밥 노먼(Bob Norman)은 집적 회로(IC) 칩에 솔리드 스테이트 메모리 개념을 제안했다. 최초의 바이폴라 반도체 메모리 IC 칩은 1965년 IBM이 출시한 SP95였다. 반도체 메모리는 자기코어 메모리에 비해 성능이 향상되었지만, 더 크고 비쌌으며 1960년대 후반까지 자기코어 메모리를 대체하지 못했다.
주기억장치 역사
MOSFET의 발명으로 금속 산화물 반도체(MOS) 트랜지스터를 메모리 셀 저장 요소로 실용적으로 사용할 수 있게 되었다. MOS 메모리는 1964년 페어차일드 반도체의 존 슈미트(John Schmidt)가 개발했다. 성능 향상 외에도 MOS 반도체 메모리는 자기 코어 메모리보다 저렴하고 전력 소비가 적었다. 1965년 영국왕립레이더연구소의 J. 우드(J. Wood)와 R. 볼(R. Ball)은 전원 공급 장치, 스위치 교차 결합, 스위치 및 지연선 스토리지를 위한 MOSFET 전력 장치 외에 CMOS(상보 MOS) 메모리 셀을 사용하는 디지털 스토리지 시스템을 제안했다. 1968년 페어차일드에서 페데리코 파진이 실리콘 게이트 MOS 집적 회로(MOS IC) 기술을 개발하여 MOS 메모리 칩 생산이 가능해졌다. NMOS 메모리는 1970년대 초 IBM에 의해 상용화되었다. MOS 메모리는 1970년대 초 자기 코어 메모리를 제치고 지배적인 메모리 기술이 되었다.
주기억장치 역사
휘발성 랜덤 액세스 메모리(RAM)의 두 가지 주요 유형은 정적 램(SRAM)과 동적 램(DRAM)이다. 바이폴라 SRAM은 1963년 페어차일드 반도체의 로버트 노먼(Robert Norman)이 발명했으며, 이어서 1964년 페어차일드의 존 슈미트(John Schmidt)가 MOS SRAM을 개발했다. SRAM은 자기코어 메모리의 대안이 되었지만, 데이터의 각 비트당 6개의 트랜지스터가 필요하다. SRAM의 상업적 사용은 1965년 IBM이 시스템/360 모델 95용 SP95 SRAM 칩을 출시하면서 시작되었다.
주기억장치 역사
도시바는 1965년 Toscal BC-1411 전자 계산기에 바이폴라 DRAM 메모리 셀을 도입했다. 바이폴라 DRAM은 성능이 향상되었지만 당시 지배적이던 자기코어 메모리의 저렴한 가격과 경쟁할 수 없었다. MOS 기술은 현대 DRAM의 기반이다. 1966년 IBM 토마스 J. 왓슨 연구 센터의 로버트 H. 데나드는 MOS 메모리 연구에 몰두하고 있었다. MOS 기술의 특성을 조사하던 중 그는 커패시터를 만들 수 있고, MOS 커패시터에 전하 또는 무전하를 저장하여 비트의 1과 0을 나타낼 수 있으며, MOS 트랜지스터가 커패시터에 전하를 쓰는 것을 제어할 수 있음을 발견했다. 이는 그가 단일 트랜지스터 DRAM 메모리 셀을 개발하게 된 계기가 되었다. 1967년 데나드는 MOS 기술 기반의 단일 트랜지스터 DRAM 메모리 셀에 대한 특허를 출원했다. 이는 1970년 10월 최초의 상업용 DRAM IC 칩인 인텔 1103으로 이어졌다. SDRAM(SDRAM)은 1992년 삼성 KM48SL2000 칩으로 처음 출시되었다.
주기억장치 역사
메모리라는 용어는 또한 현대의 플래시 메모리를 포함한 고정 기억 장치(ROM)와 같은 비휘발성 메모리를 지칭하는 데도 자주 사용된다. PROM은 1956년 아메리칸 보쉬 아르마 코퍼레이션(American Bosch Arma Corporation)의 아르마 디비전(Arma Division)에서 근무하던 웬 칭 차우가 발명했다. 1967년 벨 연구소의 다원 강(Dawon Kahng)과 사이먼 시제는 MOS 반도체 소자의 플로팅 게이트가 재프로그래밍 가능한 ROM의 셀로 사용될 수 있다고 제안했으며, 이는 1971년 인텔의 도브 프로만이 EPROM(지우기 가능한 PROM)을 발명하게 된 계기가 되었다. EEPROM(전기적으로 지울 수 있는 PROM)은 1972년 전기기술연구소의 야스오 타루이(Yasuo Tarui), 유타카 하야시(Yutaka Hayashi), 키요코 나가(Kiyoko Naga)가 개발했다. 플래시 메모리는 1980년대 초 도시바의 마스오카 후지오가 발명했다. 마스오카와 동료들은 1984년 NOR 플래시의 발명을 발표했고, 이어서 1987년 낸드 플래시를 발표했다. 도시바는 1987년 낸드 플래시 메모리를 상용화했다.
기술 개발과 규모의 경제는 이른바 초대용량 메모리(VLM) 컴퓨터를 가능하게 했다.
주기억장치 휘발성 범주
휘발성 메모리는 저장된 정보를 유지하기 위해 전원이 필요한 컴퓨터 메모리이다. 대부분의 현대 반도체 휘발성 메모리는 정적 램(SRAM) 또는 동적 램(DRAM)이다. DRAM은 데스크톱 시스템 메모리에 주로 사용된다. SRAM은 CPU 캐시에 사용된다. SRAM은 적은 메모리를 필요로 하는 소형 임베디드 시스템에서도 찾아볼 수 있다.
SRAM은 전원이 연결되어 있는 한 내용을 유지하며 더 간단한 인터페이스를 사용할 수 있지만, 일반적으로 비트당 6개의 트랜지스터를 사용한다. 동적 RAM은 인터페이스 및 제어가 더 복잡하며, 내용을 잃지 않기 위해 정기적인 새로고침 주기가 필요하지만, 비트당 하나의 트랜지스터와 하나의 커패시터만 사용하므로 훨씬 더 높은 밀도와 훨씬 저렴한 비트당 비용을 달성할 수 있다.
비휘발성 메모리는 전원이 공급되지 않을 때에도 저장된 정보를 유지할 수 있다. 비휘발성 메모리의 예로는 고정 기억 장치, 플래시 메모리, 대부분의 자기 컴퓨터 저장 장치 유형(예: 하드 디스크 드라이브, 플로피 디스크 및 자기 테이프), 광 디스크, 그리고 자기 드럼, 천공 테이프 및 천공 카드와 같은 초기 컴퓨터 저장 방법이 있다.
주기억장치 휘발성 범주
개발 중인 비휘발성 메모리 기술에는 FeRAM, 프로그래머블 금속화 셀, 스핀 토크 전이 자기 저항 메모리, SONOS, RRAM, 레이스트랙 메모리, 나노 램, 3D XPoint 및 밀리피드 메모리가 있다.
세 번째 메모리 범주는 준휘발성이다. 이 용어는 전원이 제거된 후 제한된 비휘발성 지속 시간을 가지지만 데이터는 궁극적으로 손실되는 메모리를 설명하는 데 사용된다. 준휘발성 메모리를 사용할 때의 일반적인 목표는 휘발성 메모리와 관련된 높은 성능과 내구성을 제공하면서 비휘발성 메모리의 일부 이점을 제공하는 것이다.
예를 들어, 일부 비휘발성 메모리 유형은 쓰기 시 마모를 겪는다. 마모된 셀은 휘발성이 증가하지만 다른 기능은 계속 작동한다. 따라서 자주 쓰이는 데이터 위치는 마모된 회로를 사용하도록 지시할 수 있다. 위치가 알려진 유지 시간 내에 업데이트되는 한 데이터는 유효하게 유지된다. 업데이트 없이 일정 기간이 지나면 값은 더 긴 유지 시간을 가진 덜 마모된 회로로 복사된다. 마모된 영역에 먼저 쓰면 마모되지 않은 회로의 마모를 피하면서 높은 쓰기 속도를 허용한다.
주기억장치 휘발성 범주
두 번째 예로, STT-RAM은 큰 셀을 구축하여 비휘발성으로 만들 수 있지만, 그렇게 하면 비트당 비용과 전력 요구 사항이 증가하고 쓰기 속도가 감소한다. 작은 셀을 사용하면 비용, 전력 및 속도가 향상되지만 준휘발성 동작이 발생한다. 일부 응용 프로그램에서는 증가된 휘발성을 관리하여 비휘발성 메모리의 많은 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 전원을 제거하지만 데이터 손실 전에 깨어나도록 강제하거나, 읽기 전용 데이터를 캐시하고 전원 차단 시간이 비휘발성 임계값을 초과하면 캐시된 데이터를 폐기하는 방식으로 말이다.
준휘발성이라는 용어는 다른 메모리 유형으로 구성된 준휘발성 동작을 설명하는 데도 사용된다. 예를 들어, 동일한 마이크로칩에 SRAM과 비휘발성 메모리를 결합한 nvSRAM은 외부 신호가 휘발성 메모리에서 비휘발성 메모리로 데이터를 복사하지만, 복사가 발생하기 전에 전원이 제거되면 데이터가 손실된다. 또 다른 예는 배터리 백업 RAM으로, 외부 전원 손실 시 메모리 장치에 전원을 공급하기 위해 외부 전지를 사용한다. 전원이 장기간 꺼지면 배터리가 방전되어 데이터가 손실될 수 있다.
주기억장치 관리
메모리를 적절하게 관리하는 것은 컴퓨터 시스템이 제대로 작동하는 데 필수적이다. 현대의 운영체제는 메모리를 적절하게 관리하기 위한 복잡한 시스템을 가지고 있다. 그렇게 하지 않으면 버그나 느린 성능으로 이어질 수 있다.
메모리의 부적절한 관리는 다음과 같은 유형을 포함한 버그 및 보안 취약성의 일반적인 원인이다.
버퍼 오버플로는 프로그램이 할당된 공간의 끝에 데이터를 쓰고 이어서 다른 목적으로 할당된 메모리를 넘어 데이터를 계속 쓸 때 발생한다. 이는 메모리 접근 오류, 잘못된 결과, 충돌 또는 시스템 보안 위반을 포함한 불규칙한 프로그램 동작을 초래할 수 있다. 따라서 이는 많은 소프트웨어 취약성의 기반이며 악의적으로 악용될 수 있다.
주기억장치 관리
가상 메모리는 운영체제가 일반적으로 많은 최신 중앙 처리 장치의 일부인 메모리 관리 장치의 도움을 받아 물리 메모리를 관리하는 시스템이다. 이를 통해 여러 유형의 메모리를 사용할 수 있다. 예를 들어, 일부 데이터는 RAM에 저장될 수 있고 다른 데이터는 하드 디스크 드라이브(예: 스와프 파일)에 저장되어 캐시 계층 구조의 확장으로 기능한다. 이는 여러 가지 이점을 제공한다. 컴퓨터 프로그래머는 더 이상 데이터가 물리적으로 저장되는 위치나 사용자 컴퓨터에 충분한 메모리가 있을지 걱정할 필요가 없다. 운영체제는 활발하게 사용되는 데이터를 하드 디스크보다 훨씬 빠른 RAM에 배치할 것이다. RAM 용량이 모든 현재 프로그램을 실행하기에 충분하지 않으면 컴퓨터가 작업을 수행하는 데 걸리는 시간보다 RAM에서 디스크로 데이터를 이동하고 다시 이동하는 데 더 많은 시간을 소비하는 상황이 발생할 수 있다. 이를 스레싱이라고 한다.
주기억장치 관리
보호된 메모리는 각 프로그램에 사용할 메모리 영역이 주어지고 해당 범위를 벗어나는 것이 방지되는 시스템이다. 운영체제가 프로그램이 자신의 것이 아닌 메모리를 변경하려고 시도했음을 감지하면 프로그램은 종료된다(또는 다른 방식으로 제한되거나 리디렉션된다). 이렇게 하면 문제가 있는 프로그램만 충돌하고 다른 프로그램은 오작동(우발적이든 의도적이든)의 영향을 받지 않는다. 보호된 메모리를 사용하면 컴퓨터 시스템의 신뢰성과 보안이 크게 향상된다.
보호된 메모리가 없으면 한 프로그램의 버그가 다른 프로그램에서 사용하는 메모리를 변경할 수 있다. 이로 인해 해당 다른 프로그램이 손상된 메모리로 실행되어 예측할 수 없는 결과가 발생한다. 운영체제의 메모리가 손상되면 전체 컴퓨터 시스템이 충돌하여 재부팅해야 할 수도 있다. 때로는 프로그램이 의도적으로 다른 프로그램에서 사용하는 메모리를 변경하기도 한다. 이는 바이러스 및 악성코드가 컴퓨터를 장악하기 위해 수행한다. 또한 중단점이나 후크를 삽입하기 위해 다른 프로그램을 수정하려는 의도적인 프로그램(예: 디버거)에 의해 무해하게 사용될 수도 있다.
8비트 컴퓨팅
컴퓨터 구조에서 8비트 정수, 메모리 주소, 다른 데이터 장치들은 8 비트 너비의 영역을 갖는다. 또, 8비트 CPU, ALU 구조는 이러한 크기의 레지스터, 주소 버스, 데이터 버스에 기반을 두고 있다.
8비트는 또한 중앙 처리 장치의 버스(BUS)가 8비트 단위로 자료를 전송하는 컴퓨터 세대를 가리키기도 하며 이를 8비트 컴퓨터라고도 부른다. 좁은 의미에서는 IBM-PC이전의 컴퓨터를 대강 이르는 말이다.
8비트 컴퓨팅 8비트 CPU를 사용한 컴퓨터
삼성
SPC-300 (싱클레어 호환, Z80)
SPC-600 (싱클레어 QL 호환, MC68008)
SPC-650 (싱클레어 QL 호환, MC68008)
SPC-800 (MSX, Z80)
SPC-1000 (Z80, 샤프의 MZ시리즈에서 따온 부분이 많지만 다른 기종이다.)
SPC-1000A (Z80, Audio 기능)
SPC-1100 (Z80)
SPC-1500 (Z80, 삼성전자의 마지막 가정용 8비트 컴퓨터)
초대칭
초대칭(超對稱, 영어: supersymmetry 슈퍼시메트리[*], 약자 SUSY)은 보손과 페르미온 기본 입자를 연관짓는 대칭이다. 초대칭에 따르면, (초대칭 깨짐을 무시하면)모든 입자는 스핀이 ½만큼 다르다는 것 말고는 동일한 성질(전하, 질량 등 양자수)을 지닌 하나 이상의 입자를 가진다(이러한 입자를 초대칭쌍이라 한다). 초대칭은 이론적으로 여러 가지 장점을 지니며, 또한 간접적인 실험적 증거가 있으나, 아직 직접적으로 실험적으로 검증되지 않았으며, 아직 아무 초대칭쌍도 발견되지 않았다.
초대칭 도입 목적
초대칭은 여러 이론적 · 현상론적 장점을 지닌다.
역사적으로, 초대칭은 주로 표준 모형의 계층 문제를 풀기 위하여 도입되었다.
표준 모형에서는 기본 입자에 질량을 부여하기 위하여 힉스 메커니즘으로 전약력 대칭을 깬다. 그러나 실험적으로 관측된 전약력 대칭 깨짐 눈금 (다시 말해, 힉스 보손의 질량)은 플랑크 눈금이나 대통일 눈금 등의 눈금보다 현저히 작다. 재규격화군 이론에 따라, 이론적으로 힉스 보손과 같은 스칼라 입자는 2승적으로 대통일 눈금이나 플랑크 눈금에 따라 보정된다. 따라서, 힉스 보손이 (상대적으로) 가벼운 이유를 설명하기 힘들다. 초대칭을 도입하면, 힉스 보손의 질량에서 보손에 의한 양의 보정과 페르미온에 의한 음의 보정이 서로 상쇄하여, 2승적인 보정이 사라지고, 계층 문제가 해결된다.
굳이 계층 문제 말고도, 초대칭은 대체로 이론의 재규격화적 보정을 억제한다. 따라서 여러 종류의 비재규격화 정리 (nonrenormalization theorem)을 증명할 수 있다.
초대칭 도입 목적
최소 초대칭 표준 모형 등의 모형은 계층 문제를 초대칭을 써서 해결하기 위하여 만들어졌다. 그러나 갈린 초대칭 (split SUSY) 따위의 모형은 계층 문제를 해결하려고 하지 않고, 대신 인간 중심 원리를 쓴다.
기존의 양자장론은 우주 상수의 크기를 설명하지 못한다. 양자장론에서는 진공요동에 의하여 약 플랑크 눈금 (또는 대통일 눈금) 정도의 진공에너지 (우주 상수)가 존재한다. 그러나 실제 관측된 우주 상수는 이론값보다 현저히 작다. 질량 눈금으로 비교하면
즉 약 30승의 차이가 난다. 초대칭적 양자장론의 경우, 초대칭이 깨지지 않는 한 진공에너지는 정확히 0이다. 이는 보손에 의한 양의 진공에너지와 페르미온에 의한 음의 진공에너지가 서로 상쇄하기 때문이다. 낮은 에너지에서는 초대칭이 깨지므로, 진공 에너지는 대략 초대칭 깨짐 눈금 (약 1 TeV) 정도일 것이라고 예측할 수 있다. 이를 관측값과 비교하면 다음과 같다.
따라서 원래 30승의 차이가 15승으로 줄어든 것을 알 수 있다. 즉 초대칭을 도입하면 우주 상수 문제가 호전하나, 완전히 풀리지 않는다.
초대칭 도입 목적
표준 모형의 세 게이지 결합상수는 높은 에너지에서는 서로 유사한 값을 지니게 된다. 이는 대통일 이론의 존재의 증거로 여겨진다. 그러나 표준 모형에 따라 계산하면, 이들 상수의 값은 현재의 실험적 측정 오차 이상으로 빗나간다. 대신 초대칭을 도입한 최소 초대칭 표준 모형에서는 세 결합상수가 측정 오차 안으로 통일된다. 따라서 초대칭은 대통일 이론을 수월하게 한다.
관측에 따라, 관측 가능한 우주의 질량의 상당량은 일반적인 방법으로 검출되지 않는 암흑 물질이라는 사실이 밝혀졌다. 최소 초대칭 표준 모형과 같이 R반전성을 도입하면, 가장 가벼운 초대칭 입자(lightest superpartner, 약자 LSP)는 안정하고, (대부분의 모형에서는) 일반적 물질과 잘 상호작용하지 않는다. 따라서 초대칭과 R반전성은 좋은 암흑 물질 후보를 제공한다.
초대칭을 포함하지 않는 끈 이론 (보손 끈 이론)은 타키온을 포함하여, 이론적으로 모순된다. 또한 보손 끈 이론은 페르미온을 포함할 수 없다. 초대칭을 끈 이론에 도입하면 이러한 문제를 해결하여, 일관적이고 페르미온을 포함하는 이론을 만들 수 있다. 이를 초끈 이론이라고 한다.
초대칭 이론
현대물리학의 이론은 대개 여러 종의 대칭을 따른다. 따라서 이론이 따를 수 있는 모든 가능한 대칭을 분류하여, 가능한 물리 이론을 찾을 수 있다. 특수상대론 이래, 물리 이론은 로런츠 대칭을 따른다. 따라서 자연스럽게 로런츠 대칭의 자명하지 않은 (로런츠 대칭과 가환하지 않는) 확장을 찾게 된다. (로런츠 대칭의 자명한 확장은 여럿이 있고, 대개 게이지 대칭이라 불린다.) 하크-워푸샨스키-조니우스 정리에 따라, 2차원 이상의 시공에서 초대칭은 (꽤 일반적인 조건 아래) 푸앵카레 군의 유일하게 자명하지 않은 확장이다.
콜먼-맨듈라 정리에 따라, 보손적인 대칭 (보손을 보손으로 보내는 대칭, 또는 그 보존량이 텐서인 대칭)은 오직 4차원 운동량 벡터와 4차원 각운동량 텐서밖에 없다. 따라서 새로운 대칭은 (손지기) 스피너를 따라야만 한다. (이러한 대칭을 페르미온 대칭이라고 부른다.) 만약 스핀이 인 스피너 대칭이 있다면, 두 대칭을 곱해 스핀 인 텐서를 만들 수 있게 된다. 따라서 스핀 3/2나 5/2 등을 가진 대칭은 (스핀이 3이나 5인 자명하지 않은 텐서 대칭이 없으므로) 불가능하고, 유일하게 스핀 ½만이 가능하다. 이것이 초대칭이다.
초대칭 이론
스피너로서, 초대칭 생성원 은 (왼손) 스피너 지표 를 가진다. 그 켤레인 는 오른손 스피너 지표 를 따른다. 따라서 페르미온 상태와 보손 상태에 다음과 같이 작용한다.
초대칭 생성원은 페르미온적이므로, 교환자 대신 반교환자를 써서 그 대수적 구조를 나타낸다.
여기서 는 파울리 행렬, 는 운동량 연산자이며, 는 의 에르미트 켤레이다. (파울리 행렬은 오른손과 왼손 스피너 지표 둘 다 지니므로 이와 같은 식이 가능하다.) 따라서 초대칭 전하 를 운동량 의 제곱근의 일종으로 볼 수 있다.
초대칭 역사
1966년에 일본의 미야자와 히로나리(일본어: 宮澤 弘成)가 강입자 물리학에서 중입자와 중간자를 연관짓는 대칭을 제안하였지만, 큰 관심을 받지 못했다. 이후 1970년대 초에 들어, 끈 이론과 일반적 양자장론을 연구하던 여러 학자들이 독립적으로 초대칭을 재발견하기 시작하였다. 끈 이론에서는, 1971년에 프랑스의 장루프 제르베(Jean-Loup Gervais)와 일본의 사키타 분지(崎田 文二 (さきた ぶんじ)), 같은 해에 프랑스의 피에르 라몽 이 끈 이론에서 초대칭이 필요하다는 사실을 유추하였다. 양자장론에서는, 1971년에 러시아(당시 소련)의 유리 골판트(Ю́рий Абра́мович Го́льфанд)와 예브게니 리흐트만(Евгений П. Лихтман), 1972년에 러시아(당시 소련)의 드미트리 볼코프(Дми́трий Васи́льевич Во́лков)와 우크라이나의 블라디미르 아쿨로프(Влади́мир П. Аку́лов) 가 각각 초대칭에 관련된 논문을 출판하였다. 그러나 서방의 학계에서 가장 잘 알려지게 된 논문은 1974년에 오스트리아의 율리우스 베스와 이탈리아의 브루노 추미노가 쓴 것이었다. 이는 이후 베스-추미노 모형으로 알려지게 된다.
초대칭 각주
Kane, Gordon L.; Mikhail Shifman (편집자) (2000). 《The Supersymmetric World: The Beginnings of the Theory》. Singapore: World Scientific. ISBN 981-02-4522-X.  더 이상 지원되지 않는 변수를 사용함 (도움말)
Freedman, Daniel Z.; Antoine Van Proeyen (2012년 4월). 《Supergravity》. Cambridge, U.K.: Cambridge University Press. Bibcode:2012supe.book.....F. doi:10.1017/CBO9781139026833. ISBN 9780521194013.  더 이상 지원되지 않는 변수를 사용함 (도움말)
Wess, Julius; Jonathan Bagger (1992). 《Supersymmetry and Supergravity》. Princeton, New Jersey: Princeton University Press. Bibcode:1992susu.book.....W. ISBN 0-691-02530-4.  더 이상 지원되지 않는 변수를 사용함 (도움말)
기억 장치
기억 장치(記憶裝置, computer data storage)는 컴퓨터에서 데이터(자료)를 일시적으로, 또는 영구히 보존하는 장치를 말한다. 비슷한 말로 저장 장치라고도 하는데 이때는 대체로 비휘발성의 기억 장치를 의미한다. 컴퓨터의 기억 장치는 주기억 장치와 보조 기억장치로 나눌 수 있다. 메모리(memory)는 종종 '기억 장치'라는 용어와 혼용되기도 하지만, 대체로는 주기억장치를 말하며 특히 램을 가리키는 경우가 많다.
기억 장치 기억 장치의 계층
오프라인 기억 장치는 처리 장치의 통제를 받지 않는 매체나 장치의 컴퓨터 데이터 기억 장치이다.
기억 장치 보조 기억 장치
보조 기억 장치는 주기억 장치를 확장한 것으로, 속도가 느리지만 보통 용량이 상대적으로 크다.
기억 장치 기억 용량
순수 용량
기억장치나 매체가 보유할 수 있는 저장 정보의 최대 용량이다. 비트나 바이트로 표현된다. (예: 10.4 메가바이트)
메모리 기억 밀도
저장된 정보의 밀도이다. 매체의 저장 용량을 길이, 면적, 부피 단위로 나눈 것이다. (예: 1.2메가바이트 퍼 스퀘어 인치)