남명증도가는 동일한 판본으로 착각을 일으킬 정도로 매우 유사한 고서가 네가지 전해지고 있다. 이 중 보물로 지정된 것은 삼성본(보물 제 758-1호)와 공인본((보물 제 758-2호)이다.  두 본의 보물지정 번호가 같고 일련번호가 다른 것은 문화재지정 당시 심사위원들이 인쇄에 사용된 종이의 질과 인쇄상태를 바탕으로 서지학자들의 견해를 수용하여 두 본이 같은 목판으로 인쇄된 것이라고 판정하였기 때문이다.  주류 서지학자들의 견해는 공인본이 삼성본의 후쇄본이라는 의견이 우세하나 일부에서는 공인본은 고려말 1239년에 금속활자로 인쇄된 것이라는 주장을 1970년대부터 꾸준히 제기하고 있다. 양쪽의 주장은 평행선을 달리고 있으나 주류의 서지학자와 문화재청에서는 모두가 동일한 목판으로 인쇄된 것으로 판정하여 그 상태가 유지되고 있다.  이러한 논란이 지속되는 가운데 미국 캘리포니아주 소재 반도체생산설비 개발 및 납품을 전문으로 하는 웨이퍼마스터스의 유우식 박사와 김정곤 박사가 자체개발한 이미지분석 소프트웨어 픽맨(PicMan)을 활용하여 남명증도가 이본의 근본적인 차이점을 과학적인 방법으로 규명하는데 성공하였다.    남명증도가의 여섯 가지 판본   그 첫 결과는 (사)한국문화재보존과학회의 학술지인 ‘보존과학회지’ 2021년12월호에 게재하였다. 삼성본과 공인본의 사진 이미지를 비교 분석하여 두 판본 간의 차이점을 조사하여 인쇄특징을 바탕으로 삼성본과 공인본은 서로 다른 판에서 인출된 것이며 인출시기도 공인본이 삼성본에 비해서 후쇄본이라는 이전 보고서의 내용도 수긍하기 어렵다는 결론에 도달하였다.  공인본과 삼성본과 더불어 국가지정문화재에 신청 중인 대구본과 반야사본 ‘남명증도가’ 판본의 이미지를 면밀하게 비교한 추가적인 연구결과가 스위스에서 발행하는 국제학술지인 MDPI Heritage에 2022년 5월 27일 The World’s Oldest Book Printed by Movable Metal Type in Korea in 1239: The Song of Enlightenment(1239년 한국에서 인쇄된 세계 최고의 금속활자본: 남명증도가)라는 제목으로 온라인으로 출판되었다. 네 가지 판본 중에서 가장 빠른 시기에 인쇄된 것이 공인본이며 금속활자로 인쇄된 것임을 뒷받침하는 여러가지 근거자료를 소개하고 있다.  논문은 문화재분야의 복수의 저명한 해외 전문가들과 학술편집위원의 심사와 추천으로 출판에 이르게 되었다. 논문에서는 네 가지 판본의 인쇄순서를 공인본-반야사본-대구본-삼성본의 순서로 판정하게 된 근거자료와 더불어 공인본을 저본으로 여러 번 번각이 이루어졌음을 밝혔다.  유우식 박사는 영문논문의 후속편으로 ”How was the World’s Oldest Metal-Type-Printed Book (The Song of Enlightenment, Korea, 1239) Misidentified for Nearly 50 Years?(어떻게 1239년에 고려에서 금속활자로 인쇄된 세계최고의 금속활자본이 50년간(목판본으로) 오인되었는가?)라는 논문을 MDPI Heritage에 제출하였고, 논문심사에서 네 명의 심사위원 전원 및 학술편집위원의 추천으로 게재가 확정되었다. 논문 투고로부터 3주만에 1차심사만으로 게재가 결정되는 쾌거를 이뤘다.  1972년부터 시작된 서지학자들의 오랜 논쟁에도 불구하고 그동안 간과되어 왔던 간행에 이르게 된 배경을 기록한 고려시대 실력자 최이의 지문 내용의 오류, 조사 시기별 조사 대상 판본, 조사 당시의 잠정적인 결론이 후대의 판정에 미친 영향에 관하여 심도 있는 고찰이 이루어졌다.  이전 출판된 논문에서 다루었던 네 가지 판본과 더불어 국립중앙도서관본과 2021년에 서울시유형문화재로 지정된 종로도서관본을 포함한 총 여섯 가지의 판본 이미지를 함께 비교 분석하여 결론에 이르는 과정을 상세히 소개하여 모든 심사위원과 학술편집위원의 공감과 동의를 얻었다.  논문은 온라인으로 출판되어 MDPI Heritage 웹사이트에서 누구나 다운로드 가능하다.(영문 초록: https://www.mdpi.com/2571-9408/5/3/92 및 영문 논문의 PDF Version: https://www.mdpi.com/2571-9408/5/3/92/pdf)   2022년 7월 21일 MDPI Heritage지에 게재된 연구결과 내용

미국 반도체생산설비 전문기업 웨이퍼마스터스의 유우식 박사와 김정곤 박사가 자체적으로 개발한 이미지분석 소프트웨어 ‘픽맨(PicMan)’을 활용하여 남명증도가 이본의 근본적인 차이점을 과학적인 방법으로 규명하는데 성공했다.   공인본과 삼성본의 차이 : 언덕안(岸)자의 모양 남명증도가는 여러 본이 전해지고 있으나 보물로 지정된 것은 삼성본(1984년 보물지정(보물 제 758-1호))와 공인본(2012년 보물지(보물 제 758-2호)) 뿐이다.  두 본의 보물지정 번호가 같고 일련번호가 다른 것은 문화재지정 당시 심사위원들이 두 본이 같은 목판으로 인쇄된 것이라고 판정하였기 때문이다.  인쇄에 사용된 종이의 질과 인쇄상태를 바탕으로 한 서지학자들의 견해는 공인본이 삼성본의 후쇄본이라는 의견이 우세하나 일부에서는 공인본은 고려말에 금속활자로 인쇄된 것이라는 주장이 수십년간 제기되어 왔다.  2020년 1월에는 동국대학교 불교대학의 박상국 석좌 교수가 ‘세계최초 금속활자본의 탄생 남명천화상송증도가’라는 책을 출판하고 같은 해 6월에는 개정판으로 ‘세계 최초의 금속활자본 남명증도가’라는 책을 출판하게 되었는데 내용은 공인본의 전 소장자였던 고 박동섭의 1973년부터의 주장과 크게 다르지 않다. 약 50년간 논란이 지속되고 있는 것이 현실이다. 이러한 논란이 지속되는 가운데 웨이퍼마스터스는 픽맨을 활용해 남명증도가 이본의 근본적인 차이점을 규명했고, 그 결과는 한국문화재보존과학회의 학술지인 ‘보존과학회지’ 2021년 12월호에 게재되었다.    공인본과 삼성본의 차이 : 언덕안(岸)자 모양의 이미지 비교(같은 판본이라면 글자가 다르게 인쇄될 수 없다.) 이 연구에서는 삼성본(물 제 758-1호)과 공인본(보물 제 758-2호)의 사진 이미지를 비교 분석하여 두 판본 간의 차이점을 조사하여 인쇄특징을 바탕으로 인출시기의 전후관계 및 동일한 판본인지 전혀 다른 판본인지를 판단할 수 있는 근거자료를 수집하여 정리하였다.  면밀한 이미지 비교와 분석의 결과, 삼성본과 공인본은 서로 다른 판에서 인출된 것이며 인출시기도 공인본이 삼성본에 비해서 후쇄본이라는 이전 보고서의 내용도 수긍하기 어렵다는 결론에 도달하였다.  한편, 공인본과 삼성본과 더불어 국가지정문화재로 신청 중인 대구본과 반야사본 남명증도가 판본의 이미지를 면밀하게 비교한 추가적인 연구결과가 스위스에서 발행하는 국제학술지인 Heritage에 2022년 5월 27일 온라인으로 출판되기도 했다. 논문의 제목은 ‘The World’s Oldest Book Printed by Movable Metal Type in Korea in 1239: The Song of Enlightenment(1239년 한국에서 인쇄된 세계 최고의 금속활자본: 남명증도가)’로 네가지 판본 중에서 가장 빠른 시기에 인쇄된 것이 공인본이며 금속활자로 인쇄된 것임을 뒷받침하는 여러가지 근거자료를 소개하고 있다.  웨이퍼마스터스 유우식 박사는 “앞으로 추가적인 연구를 통하여 공인본이 금속활자본임이 명확하게 밝혀지고 국제적으로 인정받게 되면 우리나라는 또 하나의 세계기록문화유산을 보유하게 됨과 동시에 세계의 금속활자 인쇄의 시계를 직지보다 138년 앞당길 수 있게 되어 세계 최초의 금속활자 종주국으로서 인쇄문화국의 자리를 확고하게 하는 계기가 될 것이다”라며 “이미지 분석기법을 바탕으로 한 과학적인 연구방법을 활용하게 되면 한국의 서지학 분야의 발전에도 크게 이바지하게 될 것”이라고 전했다.  

농업분야에서 활용   지난 호에서는 생명과학 및 의학분야에서 정지화상 및 동영상 이미지의 촬영과 필자의 그룹에서 개발한 이미지 프로세싱 소프트웨어인 픽맨(PicMan)의 적용사례를 살펴보았다. 정보의 가시화와 해석상의 불확실성을 줄이기 위한 정량화의 중요성을 강조하였다. 학문영역간의 교류와 협업이 필요한 이유에 관해서도 필자의 경험을 바탕으로 부연 설명하였다. 이번 호에서는 농학분야에서 정지화상 및 동영상 이미지의 촬영과 이미지 분석을 통한 정보의 취득과 활용법에 관하여 몇 가지 적용사례를 들어 소개하고자 한다. 근래에 부쩍 자주 접하게 되는 스마트 팜(Smart Farm)의 개념과 진정한 스마트 팜을 구현함에 있어서 이미지 정보의 취득과 분석이 어떤 기여를 할 수 있는지에 관하여 살펴보고자 한다.   ■ 유우식 | 웨이퍼마스터스(WaferMasters)의 사장 겸 CTO이다. 일본 교토대학 대학원과 미국 브라운대학교를 거쳐 미국 내 다수의 반도체 재료 및 생산설비분야 기업에서 반도체를 포함한 전자재료, 공정, 물성, 소재분석, 이미지 해석 및 프로그램 개발과 관련한 연구를 진행하고 있다. 이메일 | woosik.yoo@wafermasters.com 홈페이지 | www.wafermasters.com   그림 1. 다양한 색상, 모양, 크기의 신선한 과일과 채소   농경사회의 형성 이래 농업은 자연스럽게 하나의 산업으로 정착되어 왔다. 인류가 삶을 영위하는데 의식주 문제는 필수적으로 해결되어야 한다. 모든 산업분야 중에서도 식량문제 해결에 직결되는 것이 농업이라고 할 수 있다. 농업이 어업, 임업과 더불어 1차 산업으로 분류되는 이유이기도 하다. 수천 년간 이어져온 농경사회의 암묵적인 목표는 생산성의 향상과 생산량의 안정화라고 할 수 있다. 생산성의 향상은 재배기술의 발달, 품종개량, 식물의 성장에 필요한 영양분 보급방법의 개발 등의 다양한 노력으로 이루어져 왔다. 오랜 세월 축적해온 인류의 지식과 지혜가 세대에서 세대로 전승되고 발전을 거듭해온 결과라고 할 수 있다. 이러한 농업기술의 발달로 단위면적당의 식량생산량은 현저하게 증가되었으며 관개시설의 확충으로 작물재배의 환경을 안정화함으로써 비교적 안정된 수확을 거둘 수 있게 되어 근래에는 개발도상국을 포함한 많은 나라에서 식량부족현상이 더 이상 발생하지 않고 있다. 예기치 못한 병충해의 발생이나 이상기후로 인한 작황의 심각한 영향이 없는 한 식량문제가 사회문제가 되는 일은 거의 없다. <그림 1>에 소개한 다양한 색상, 모양, 크기의 신선한 과일과 채소는 사시사철 어느 슈퍼마켓의 매장에서나 손쉽게 볼 수 있는 광경이 된지 오래다. 농업기술의 발전을 실감하게 된다. 식품의 안전성이라는 측면에서 화학비료나 농약의 사용을 억제하고 유기비료를 사용한 농업에 소비자의 관심이 높아져 고소득 농업의 흐름을 형성하기에 이르렀다. 식량생산을 안정화하는데 필요한 주된 요인들을 파악하고 작황에 부정적인 요인들을 안정화 내지는 사전에 차단하는 노력을 통해서 인류가 이룩한 커다란 성과라고 할 수 있다. 생산성의 향상을 위한 노력은 지금도 계속되고 있으나 양적인 생산성의 향상보다도 질적인 생산성의 향상을 지향하고 있다. 농업도 과거의 노동집약적인 산업에서 규모와 기술력을 갖춘 공장형 산업으로 변화해 가고 있다. 고부가가치의 농산물을 높은 생산성을 가지고 안정적으로 공급하여 고소득으로 이어지게 하려는 지혜와 노력이 경주되고 있다. 바야흐로 스마트 농업(Smart Agriculture) 시대의 개막이다. <그림 2>에 스마트 농업에 필요한 요소와 그 요소들의 조합으로 구성한 스마트 농장의 모식도를 소개하였다. 작물의 재배에 필요한 정보의 취득, 기록, 관리, 제어기술의 활용으로 가능해지는 일임을 알 수 있다. 무엇이 정보이며, 그 정보를 어떻게 얻고, 어떻게 관리하고 제어하며 미래의 농업에 어떻게 적용하고 활용할 것인가가 스마트 농업의 성패를 좌우한다고 할 수 있다. 전통적인 농업과는 다른 2차 산업인 제조업의 요소의 비중이 점점 높아지고 있다고도 볼 수 있다. 공산품이 제조대상이었던 전통적인 2차 산업에서 제조대상품목이 농작물로 바뀌었다고도 볼 수 있을 것이다.    이번 호에서는 농업분야에서 이미지 데이터의 분석과 활용이라는 주제에 맞추어 농업 및 관련분야에서 흔히 접할 수 있는 각종 이미지로부터 어떤 정보를 어떻게 추출하여 정량화하여 활용할 수 있는지에 관하여 살펴보고자 한다.

반도체 및 나노 전자분야에서의 활용   지난 호에서는 이미지 데이터의 구조와 특성에 대하여 알아보고 이미지 데이터로부터 어떤 종류의 정보를 어떻게 추출하여 활용할 수 있는지에 관하여 함께 생각하는 시간을 가져보았다. 이번 호부터는 이미지 데이터의 분석과 활용에 대한 주제로 과학기술, 산업, 환경, 문화재, 예술, 과학수사분야 등의 다양한 분야에서의 이미지 데이터의 활용사례를 소개할 예정이다. 그 첫 번째 활용분야로 반도체 및 나노 전자분야에서의 이미지 프로세싱 소프트웨어의 적용사례를 살펴보고자 한다.   ■ 유우식 | 웨이퍼마스터스(WaferMasters)의 사장 겸 CTO이다. 일본 교토대학 대학원과 미국 브라운대학교를 거쳐 미국 내 다수의 반도체 재료 및 생산설비분야 기업에서 반도체를 포함한 전자재료, 공정, 물성, 소재분석, 이미지 해석 및 프로그램 개발과 관련한 연구를 진행하고 있다. 이메일 | woosik.yoo@wafermasters.com 홈페이지 | www.wafermasters.com   그림 1. 첨단 반도체 소자의 투과형전자현미경 사진(왼쪽 위)과 시각적으로 인식하기 쉽게 표현된 이미지   서론 반도체의 성능향상과 시장에서의 가격경쟁력을 추구하면서 반 도체 소자의 집적도는 해가 갈수록 높아져 최소 가공구조의 크기 가 나노미터(nm : nanometer)(10-9m, 10억분의 1미터(m : meter, 100m 또는 1m)) 또는 100만분의 1밀리미터(mm : millimeter, 10-3m)의 수준까지 정교함이 요구되고 있다. 반도 체 소자 이외에도 재료의 X, Y, X의 3차원 중에서 하나의 차원이 라도 크기가 nm 범위에 도달하게 되면 양자효과(Quantum Effect)가 나타나게 되어 해당재료의 일반적인 성질과 판이하게 다른 특성이 나타나는 현상을 적극적으로 활용한 전자소자를 실 현하는 것이 가능해진다. 경우에 따라서는 새로운 재료의 물성을 설계할 수도 있게 된다. 양자 우물(Quantum Well), 양자 선 (Quantum Wire), 양자 점(Quantum Dot) 등이 이에 해당한 다. 레이저 다이오드(Laser Diode)도 이러한 양자효과를 이용한 전자 소자이다. 반도체의 성능은 가공정밀도를 높여야 설계된 성능을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 가공의 정밀도를 계속 유지할 수 있어야만 안정 적인 생산이 가능해져 경제적인 제조와 안정적인 공급이 가능하 다. 따라서 반도체 및 나노 전자분야에서는 소자가 설계대로 만들 어졌는지와 가공의 정밀도가 안정적으로 얻어지고 있는지를 지속 적으로 관찰, 감시(Monitoring)하고 제어(Control)할 필요가 있다. 이러한 미세 가공된 구조의 정확한 측정은 주로 전자현미경 (Electron Microscopy)으로 측정하게 되는데 그 중에서도 주 사형 전자현미경(SEM : Scanning Electron Microscopy)과 투과형 전자현미경(TEM : Transmission Electron Microscopy)의 활용도가 높다. <그림 1>의 왼쪽 윗부분에는 고 성능 전자소자의 단면을 전자현미경으로 촬영한 사진과 각 부분의 명칭과 재료의 조성을 표시하고 있다. 그레이 스케일(Gray Scale) 이미지만으로는 각 부분의 명도대비가 불충분하여, <그림 1>의 오른쪽과 아랫부분에 표시된 바와 같이 이미지를 반전시켜서 표시하 거나 색상을 추가하거나 부조의 형태로 표시하여 가공된 구조뿐 아니라 구조간의 조성의 차이도 인식하기 쉽게 표시했다. 이러한 이미지의 변환은 필자의 그룹에서 개발한 이미지 프로세싱 소프트 웨어인 픽맨(PicMan)을 활용하여 간단하게 실현 가능하다. 이번 호에서는 픽맨을 사용한 각종 반도체 및 나노전자분야의 이미지 데이터의 활용사례에 관하여 소개하고자 한다.

효율적인 이미지 활용을 위한 과제   지난 호에서는 필자의 그룹에서 개발한 이미지 프로세싱 소프트웨어인 픽맨(PicMan)을 활용하여 자연과학의 여러 분야의 다양한 이미지가 가지고 있는 각종 정보를 어떻게 보다 시각적으로 인식하기 좋은 이미지로 변환할 수 있는지에 관하여 살펴보았다. 또한 이미지 데이터의 정량해석을 통한 객관화 사례를 소개하였다. 이미지 데이터는 중요한 정보원이라는 점과 보다 적극적인 이미지의 활용을 강조하였다. 이번 호에서는 1년간의 연재를 마무리하며 효율적인 이미지 활용을 위한 과제에 관하여 간단히 정리하고 앞으로의 이미지 프로세싱 소프트웨어의 개발 및 활용방향에 관하여 제안한다.   ■ 유우식 | 웨이퍼마스터스(WaferMasters)의 사장 겸 CTO 이다. 일본 교토대학 대학원과 미국 브라운대학교를 거쳐 미국 내 다수의 반도체 재료 및 생산설비분야 기업에서 반도체를 포함한 전자재료, 공정, 물성, 소 재분석, 이미지 해석 및 프로그램 개발과 관련한 연 구를 진행했다. 이메일 | woosik.yoo@wafermasters.com 홈페이지 | www.wafermasters.com     그림 1. 길이, 무게, 시간, 온도, 압력, 습도 측정에 관한 일러스트와 갈릴레오(Galileo) 온도계, 습도계, 압력계의 실물사진   1. 시각정보와 인식과정 인간은 여러가지 감각기관을 가지고 환경의 상태와 변화를 인식하며 적절한 반응과 대처법으로 생명활동을 한다. 시각, 청각, 후각, 미각, 촉각의 다섯 가지 감각기관중에서도 가장 많은 정보를 받아들이는 기관이 시각기관, 즉 눈이라고 할 수 있다. <그림 1>은 기본 단위인 길이, 무게, 시간의 일러스트와 온도, 습도, 압력을 측정하는 측정기이다. <그림 2>에 표시된 다섯 가지 감각기관의 기능과 연계하여 우리 눈의 시각작용과 정보의 인식과정을 살펴보자. 우리의 눈은 밝고 어두움(명암), 가시광선 영역 내의 빛의 파장의 조합으로 색상(색도)을 감지할 뿐이다. 태어나고 자라면서 학습을 통하여 일정한 시각적인 패턴을 인식하게 되어 일상생활에서 여러가지 판단을 내리는데 유용하게 활용하고 있다. 문자와 기호는 사회생활의 약속이지만 서로 간의 정보 전달의 중요한 수단으로 자리잡고 있다. 문자나 기호를 만드는 것은 시각적인 활동은 아니지만 인식하는 것은 시각작용의 결과이다. 나라마다 사용하는 문자나 기호가 다르지만 그것은 지역사회 내의 약속으로 지역사회간의 문화의 차이라고 할 수 있다. 외국어를 배우는 것은 다른 사회의 문자를 학습하여 활용하는 것으로 이해할 수 있다. 귀는 소리(공기의 진동세기와 변화속도)를 듣고, 압력을 느끼는 역할을 한다. 위험을 감지하기도 하고 평온함을 느끼게도 해준다. 음악은 청각의 즐거움을 활용한 예술분야라고 할 수 있다. 소리 (음색, 진폭 등)에 따라서는 멜로디, 화음, 불협화음, 잡음, 소음 등으로 느끼게 되며 이러한 기준도 문화와 전통의 차이에 따라 달라지고 개인의 취향에 따라 달라진다. 코는 화학적인 자극을 냄새(향기 또는 악취)로 인식하여 생명현상에 활용하고 있다. 혀는 쓴맛, 신맛, 짠맛, 단맛의 4가지 맛을 감지하는 부분이 나뉘어져 있으나 섭취하는 음식 또는 혀에 닿는 물질의 화학적인 성질을 판별한다. 음식의 조리법을 통해서 혀의 여러 부분의 감각을 조화롭게 자극하여 미각을 즐기기도 한다. 식도락이라는 말도 여기에 해당한다고 할 수 있다. 우리가 흔히 이야기하는 매운 맛, 떫은 맛 등은 맛이 아니라 화학적인 자극에 의한 통증을 그렇게 느낄 뿐이다. 피부는 단순히 촉각이라고 표현하기에는 부족한 면이 있다. 기체, 액체, 고체와 접촉했을 때의 감각과 전달 속도 등이 전혀 다르기 때문이다. 압력, 온도, 습도, 부드러움과 단단함 등의 여러가지 느낌을 얻게 되는 중요한 감각기관이다. 모든 감각기관은 피부로 덮여있어 다른 감각기관과 완전히 독립된 감각기관이라고 할 수는 없으나 편의상 독립된 감각기관으로 다루도록 하자. 눈을 통해서 들어온 시각적인 이미지로 과연 <그림 1>에 표시한 길이, 무게, 시간, 온도, 압력, 습도를 직접 느낄 수 있을까? 시각적인 이미지만으로 길이, 무게, 시간은 느낄 수 없을 것이다. 다만 눈을 덮고 있는 피부의 감촉 또는 자극으로 온도, 압력, 습도는 어느 정도 느낄 수 있을지도 모른다. 그러나 그것은 진정한 시각작용이라고 할 수는 없다. 그렇다면 <그림 1>의 일러스트와 측정기의 이미지는 무슨 의미가 있는 것일까? 그것은 사회적으로 약속된 기호와 단위 등의 학습된 판단기준과의 비교를 통해서 의식작용을 통한 이성적인 해석으로 얻게 되는 정보라고 할 수 있을 것이다. 어린 아이는 같은 이미지를 보아도 시각적인 자극 이외에 아무런 정보도 얻지 못할 것이다. 오직 학습과 의식작용에 의해서만 얻을 수 있는 정보라고 할 수 있다.   그림 2. 인간의 다섯 가지(시작, 청각, 후각, 미각, 촉각) 감각기관

자연과학에서 이미지 활용   이번 호에서는 필자의 그룹에서 개발한 이미지 프로세싱 소프트웨인 픽맨(PicMan)을 활용하여 자연과학분야의 다양한 이미지가 가지고 있는 각종 정보를 시각적으로 인식하기 좋은 이미지로 변환한 사례와 자유롭고 손쉬운 정량해석을 통한 객관화 사례를 소개한다.   유우식 E-mail | woosik.yoo@wafermasters.com 홈페이지 | www.wafermasters.com   지난 호에서는 필자의 그룹에서 개발한 이미지 프로세싱 소프트웨어인 픽맨(PicMan)을 활용하여, 인문과학의 여러 분야에서 디지털 이미지를 통해 어떠한 정보를 취득하고 자료화하여 학문연구 및 기록에 응용할 수 있는지에 관하여 실례를 들어가며 살펴보았다. 자연과학분야의 경우, 인문과학분야에 비해서 상대적으로 자동화나 정보 처리기술의 활용이 일상화되어 있어서 이미지 데이터의 취득과 활용에 익숙한 편이라고 할 수 있다. 그러나 이미지 데이터의 해석에 있어서는 극히 제한적인 활용만이 이루어지고 있는 실정이다. 일반적인 소프트웨어(그림판, 파워포인트, 포토샵, 일러스트레이터 등)를 사용하여 보기 좋게 하는 용도로 사용하는 정도에 머무르고 있는 것이 현실이다. 일부 학문 또는 연구분야에서는 미국 NIH(National Institutes of Health : 국립보건원)의 오픈 포럼에서 무료로 제공되는 ImageJ라고 하는 프로그램을 이용하여 이미지를 분석하기도 하지만, 사용법이 복잡하고 원하는 기능이 없는 경우도 많아 자의적 판단의 결과를 언어적 표현으로 갈음하는 경우가 대부분이다. 이미지가 가지고 있는 각종 정보의 자유롭고 손쉬운 정량해석을 통한 객관화까지는 요원하다고 하겠다. 이미지(가시화된 정보) 에서 어떠한 방법으로 유용한 정보를 정량해석을 통하여 객관적인 자료로 바꾸어 활용할 것인가, 어떻게 시각적으로 더욱 인식하지 좋은 이미지로 변환시켜 활용할 수 있는가에 대한 인식을 환기시키는 계기가 되었으면 한다.   그림 1. 생물학, 의학, 천체 물리학 등 다양한 분야의 각종 이미지의 가공과 정보화 사례  

인문과학에서 이미지 활용   이번 호에서는 픽맨(PicMan)을 활용하여 인문과학의 여러 분야에서 디지털 이미지를 어떻게 활용하여 어떠한 정보를 취득하고 자료화하여 학문연구 및 기록에 응용할 수 있는지에 관하여 실례를 들어가며 살펴보고자 한다. 기존 이미지 자료의 효율적인 활용을 통하여 학문연구 및 실용적인 측면에서도 도움이 되었으면 한다.   유우식 E-mail | woosik.yoo@wafermasters.com 홈페이지 | www.wafermasters.com   지난 호에서는 필자의 그룹에서 개발한 이미지 프로세싱 소프트웨어인 픽맨(PicMan)을 활용하여 여러 장의 이미지를 사용하여 명도(밝기)나 명암대비를 조정했을 때 어떤 현상이 나타나는지를 살펴보고, 이미지 가공시의 부자연스러움을 최소화하기 위해서 어떤 점에 주의해야 하는지를 함께 생각해 보았다. 필자는 여러 인문학분야의 연구자들과 의견을 교환하다 보면 연구방법이 전통적인 방법을 답습하는 일이 많아 새로운 방법이 도입되기 어려운 상황이어서 안타까움을 느끼곤 했다. 전자매체의 정보와는 거리가 있어 보이는 인문학의 여러 연구분야에서도 디지털 이미지를 적극 활용하여 좀더 체계적이고 효율적인 자료화가 충분히 가능하다. 이번 호에서는 픽맨을 활용하여 인문과학의 여러 분야에서 디지털 이미지를 어떻게 활용하여 어떠한 정보를 취득하고 자료화하여 학문연구 및 기록에 응용할 수 있는지에 관하여 실례를 들어가며 살펴보고자 한다. 기존 이미지 자료의 효율적인 활용을 통하여 학문연구 및 실용적인 측면에서도 도움이 되었으면 한다.   그림 1. 목판 사진의 이미지 프로세싱을 통하여 얻을 수 있는 각종 이미지의 예(좌우 반전, 밝기 정보를 이용한 문자 모양의 추출, 문자 윤곽 정보의 추출 및 보존용 디지털 자료화)  

이미지 가공과 주의점   지난 호에서는 필자의 그룹에서 개발한 이미지 프로세싱 소프트웨어인 픽맨(PicMan)을 활용한 이미지 합성과 분해에 관한 구체적인 예를 들어가며 실용적인 활용방안을 살펴보았다. 정보를 가시화한다는 측면에서 이미지의 합성과 분해에 관하여 설명하고 이미지의 가공에 대해서도 간단하게 소개하였다. 이번 호에서도 픽맨을 활용하여 여러 장의 이미지를 사용하여 명도(밝기)나 명암대비를 조정했을 때 어떤 현상이 나타나는지를 살펴보고 이미지 가공 시에 부자연스러움을 최소화하기 위해 어떤 점에 주의해야 하는지를 함께 생각해보고자 한다.   유우식 E-mail | woosik.yoo@wafermasters.com 홈페이지 | www.wafermasters.com   그림 1. 모나리자(Mona Lisa)의 초상화의 명도(Brightness)와 명암대비(Contrast)가 서로 다른 이미지(어느 것이 오리지널 이미지인지를 육안으로 구별하는 것은 쉽지 않다.)   1. 디지털 이미지 데이터의 생성 또는 취득방법 디지털 이미지 데이터는 디지털 카메라(Digital Camera), 스마트폰의 카메라 기능, 스캐너(Scanner) 등을 사용하여 간단하게 생성할 수 있다. 각종 시뮬레이션이나 그래픽 이미지의 경우라면 이미지 파일로 출력하거나 화면을 캡처하여 파일로 보존할 수 있다. 전자 파일은 디지털 정보로 보존되기 때문에 이러한 출력방법으로 디지털 이미지 데이터를 생성할 수 있다. 인터넷 검색으로도 수 많은 디지털 이미지를 손쉽게 취득할 수 있다. 디지털 이미지의 경우, 잡음의 영향을 받지 않고 같은 화질의 정보를 시간과 장소에 구애 받지 않고 보존할 수 있으며 많은 사람들과 공유할 수 있다. 이러한 디지털 이미지가 가지고 있는 특징은 정확한 정보를 보관하고 공유하려는 사람들에게는 장점이 될 수 있지만 정확한 정보의 전달보다는 분위기만 적당히 전달하고자 하는 사람들에게는 단점으로 작용할 수도 있다. 정당하지 못한 방법으로 취득한 이미지 정보 또는 이미지 가공의 흔적을 남기지 않으려는 사람들에게는 디지털 이미지 정보의 이러한 특성들이 그리 반갑지만은 않을 것이다. 남들이 눈치채지 못하게 가공하려는 사람들과 가공의 흔적을 찾아내려고 하는 사람들 사이의 숨바꼭질과 같은 것이라고 할 수 있다. 사진관에서 각종 증명사진을 찍으면 실물보다 더 멋지게 만들어 주는 무상서비스를 받게 되는 경우가 많다. 가공된 이미지이지만 썩 기분이 나쁘지만은 않다. <그림 1>에 모나리자의 초상화의 명도와 명암대비를 조정(가공)한 이미지를 나열하였다. 보는 이의 관점과 마음상태에 따라서 마음에 드는 이미지도 달라질 수 있다. 그러나 이미지 촬영의 목적에 따라서는 이러한 이미지의 가공은 매우 부적절할 수 있다. 특히 사실의 기록이나 상태의 분석(또는 해석)이 목적인 경우에는 더욱 그러하다. 이러한 이미지의 가공이 범죄나 인권침해에 이용되는 경우도 있을 수 있기 때문에 가공된 이미지를 구별하는 방법을 찾아내는 것도 중요한 연구분야 중 하나로 자리잡고 있다.

이미지 합성과 분해 지난 호에서는 이미지 해석과 정보 추출에 관하여 실제 응용사례를 들어가면서 소개했다. 이를 통해 이미지를 단순한 감상의 대상이 아닌 귀중한 정보원으로 바라보고 활용하는 계기가 되었으면 한다.  이번 호에서는 필자의 그룹에서 개발한 이미지 프로세싱 소프트웨어인 픽맨(PicMan)을 활용한 이미지 합성과 분해에 관한 구체적인 예를 들어가며 실용적인 활용방안을 살펴보고자 한다. 유우식 E-mail | woosik.yoo@wafermasters.com 홈페이지 | www.wafermasters.com 그림 1. 세포의 혈광 현미경 관찰 결과를 RGB의 색상채널 별로 촬영하고 이미지를 합성한 결과(합성된 이미지에서 합성전의 이미지로 각 색상채널 별로 분해하는 것도 가능하다.) 1. 이미지 정보의 구성과 특징이미지 정보를 보존하는 방법에는 필름(Film)에 사진으로 기록하는 방법도 있고, 디지털 카메라(Digital Camera)나 스캐너(Scanner) 등을 사용하여 전자파일(Electronic File)로 저장하는 방법 등 다양한 방법이 존재한다. 오래 전에 인화되어 전해지는 사진도 붓으로 쓰여진 고문서도 사진촬영 또는 스캐닝을 통하여 간단하게 전자파일 형태의 디지털 이미지 정보로 변환이 가능하다. 이번 호에서는 이미지 프로세싱을 통하여 디지털 이미지 파일이 가지고 있는 수 많은 정보 중에서 우리가 인지하고 얻고자 하는 정보를 어떻게 추출하고 보존하며 실용적으로 활용할 수 있는지에 관하여 알아보고자 한다.우리가 시각적으로 인식할 수 있는 색상은 400nm~700nm 범위의 가시광선의 조합으로 이루어 진 것임은 이미 수 차례 설명한 바와 같다. 쉽게 말하면 빨주노초파남보 7색(무지개 색)의 범위가 우리가 시각적으로 인식할 수 있는 가시광선의 범위이다. 빨간색은 700nm, 보라색은 400nm에 가까운 파장의 빛이다. 어디를 보아도 흰색과 검은 색은 없다. 눈부신 햇빛은 직접 볼 수는 없지만 우리는 흰색으로 느끼게 된다. 무지개가 400nm~700nm까지의 빛으로 구성된 것으로 유추해 보면 그 범위내의 모든 색의 빛이 합쳐지고 그 빛의 강도가 센 상태를 우리는 흰색으로 인식하게 되는 것이다. 칠흑같이 어두운 밤은 아무 것도 보이지 않고 이런 상태, 즉 가시광선의 빛이 없는 상태를 우리는 검은색으로 인식하게 된다.사진이나 인쇄기술이 발달되지 않았을 때에는 흑백 사진과 흰 종이에 검은 글씨가 쓰여있는 책자에 만족해야 했던 시기가 있었다. 지금은 그리운 추억의 일부가 되어 있기도 하다. 지금도 가시광 영역을 다루지 않는 전자현미경, 적외선, 자와선, 초음파, X선 이미지 등은 신호의 강도를 표현하는 방법으로 흑백 이미지가 주로 사용되고 있다. 가시광 이외의 영역이기 때문에 우리가 색으로 인식할 수 없기 때문이다. 때로는 흑백 이미지에 인위적으로 채색하여 시각적으로 인식하기 쉽게 변환하여 사용하기도 한다. 현실과는 동떨어진 이미지이기는 하지만 정보전달의 효율을 높이기 위한 방편으로 널리 사용되고 있다.일반적으로 컬러 이미지는 RGB(Red, Green, Blue) 세 가지 색의 빛의 강도의 조합으로 표현할 수 있다.(그림 1) 흰색은 RGB 모두 최대의 강도가 된 상태로 표현되고, 검은 색은 RGB 모든 색상의 빛의 강도가 0이 된 상태로 표현된다. 밝기가 다른 회색은 RGB 값이 모두 같은 값(같은 밝기)이 된 상태로 Grayscale Image로 표현된다. RGB의 세가지 채널의 밝기를 256단계로 조절하려면 28개의 조합이 필요하므로 각 채널 별로 8비트(bit)가 필요하여 각 화소 당 8bit x 3Channel = 24 bit의 정보가 필요하다. 투명도(Transparancy)에 관한 채널을 더하게 되면 8bit x 4Channel = 32 bit가 필요하게 된다. 이렇게 각 화소 별로 RGB 색상의 밝기의 정보로 구성된 디지털 이미지 파일이 가지고 있는 정보를 이미지 프로세싱 소프트웨어를 활용하여 추출하는 방법에 관하여 구체적인 예를 들어가면서 살펴보도록 한다.

항공사진, 위성사진을 이용한 지구환경 변화의 정량분석 사례 지난 호에서는 이미지 프로세싱 소프트웨어를 사용한 고서화의 낙관, 인장, 전각 등의 데이터베이스화와 동양의 고서화 및 서양화의 진위감별시의 응용사례에 대하여 소개했다. 이번 호에서는 항공사진, 위성사진을 이용한 지구환경 변화의 정량분석에 관하여 소개한다. 유우식 E-mail | woosik.yoo@wafermasters.com 홈페이지 | www.wafermasters.com 그림 1. 1980년 5월 18일 미국 북서부 워싱톤주 세인트 헬렌스 산(Mt. St Helens)의 대규모 분화 전후의 비교 사진(분화 후의 산의 윤곽을 빨간 선으로 표시하여 분화 전후의 윤곽변화를 비교하기 쉽게 하였다.) 지구환경은 지구가 형성된 이래 지속적으로 변화해왔다. 지구 환경의 변화는 자연적인 현상으로 비교적 그 주기가 수만 년 이상의 매우 긴 기간에 걸쳐 일어나는데 반해, 최근에는 인간의 활동으로 인한 환경변화의 속도가 과거와는 비교할 수 없을 만큼 빠른 속도로 진행되고 있다. 지구의 기온이 오랜 시간 동안 하강하여 남극, 북극, 대륙, 산 위의 얼음층이 확장되는 빙하기에 형성된 빙하들이 근래에 그 규모가 급격하게 줄어들면서 해수면 상승으로 이어지고 있다. 지구온난화로 대표되는 지구 환경변화에 관한 뉴스를 자주 접하게 되었다. 지구(또는 기후) 온난화는 전 세계적인 바다와 지표 부근 공기의 기온 상승을 의미하며 산업혁명이 일어나기 시작한 19세기 후반부터 시작된 것으로 보아 인간의 활동과 밀접한 관계가 있을 것으로 추측되고 있다. 실제로 20세기 초부터 지구 표면의 평균 온도는 1980년에 비해 0.8° 정도 기온이 상승했다고 한다. 지구 온난화의 원인에 대해서는 여러가지 의견이 있으나, 대부분의 과학자들은 90% 이상의 온실기체 농도의 증가와 화석연료의 사용과 같은 인간의 활동에 의해 발생한 것으로 추측하고 있다. <그림 1>은 1980년 5월 18일에 분화한 미국 북서부 워싱톤주 세인트 헬렌스 산(Mt. St Helens)의 분화 전후의 사진이다. 분화로 산의 높이가 2950m에서 2550m로 400m 낮아졌다. 이러한 대규모의 화산분화는 많은 분염을 배출하여 기후변화에도 영향을 주게 된다. 대규모 분화가 대기온도에 미치는 영향은 8~17°정도로 산업화 이전부터의 대기온도변화의 10~20배 정도에 달할 수 있다는 보고도 있다. 실제로 1991년에 필리핀의 피나츠보산(Mt. Pinatubo)의 분화로 지구표면의 기온이 1992년에 평균 0.3° 하강되었고 1994년에 이전의 수준을 회복하였다는 관측결과가 보고되었다. 지구규모의 자연활동이 지구환경에 미치는 영향이 얼마나 큰지를 시사한다. 이번 호에서는 지상의 넓은 영역을 원거리 촬영, 항공촬영(드론을 사용한 촬영을 포함) 또는 위성촬영을 통하여 얻은 각종 이미지를 활용하여 지구환경을 조사하고 분석하는 방법을 예로 들어 소개한다. 이번 호에서 사용한 모든 이미지 자료의 색도분석, 윤곽추출, 이미지의 수치화, 정량해석, 통계분석은 상용화된 이미지 프로세싱 소프트웨어인 웨이퍼마스터스의 픽맨(PicMan)을 사용하였다. 1. 위성사진 또는 위성관측자료를 통한 지구환경변화의 정량분석전 세계의 온난화로 인해 여러가지의 지역적인 영향이 발생하고 있는데 대표적인 현상으로는 지구 기온의 상승에 따른 빙하의 감소(그림 2), 해수면 상승 및 강수량과 강수패턴의 변화, 아열대 사막의 확장(그림 3) 등이 있다. 지구 온난화로 북극의 축소와 지속적인 빙하, 영구 동토층, 해빙의 감소 등도 관찰되고 있다. 또한 극한 기후와 폭염의 증가, 가뭄과 폭우, 해양 산성화 등의 급격한 환경의 변화가 관찰되고 있으며 일부 종의 멸종 등도 우려되고 있는 상황이다. 인간 생활에 있어서는 농업 수확량의 감소와 기후변화로 인한 난민의 발생 등이 나타나고 있다. 우리나라에서 유럽까지 해상 수송하게 되면 인도양과 대서양을 통해야 한다. 지구온난화로 인한 북극 해빙의 감소로 여름철에는 북극을 통과하여 유럽으로 해상수송이 가능해지면 지금까지의 해상수송에 필요한 기간이 부산에서 네덜란드 로테르담까지의 항해거리가 스웨즈운하를 통과하는 경로보다 7000㎞ 정도 짧아져서 수송기간도 약 10일 정도 단축되는 효과가 기대된다. 또한 미국 동부의 뉴욕까지도 파나마 운하를 통과하는 경로보다 5000㎞ 정도 짧아져서 수송기간이 약 6일 정도 단축될 수 있다고 한다. 북극해항로의 개척이 가져오는 경제적인 효과도 있겠으나 급격한 지구환경의 변화로 인한 부작용 또한 클 것으로 예상된다.  오존(O3)층은 태양이 방출하는 자외선의 대부분이 지구에 도달하지 못하도록 지구를 보호하는 기능을 한다. 그런데 각종 냉각장치에 사용되는 냉매제인 프레온 가스(CFCs), 비행기나 자동차에서 배출되는 일산화질소(NOx) 등의 산업공해로 인하여 극지방에 오존 구멍이 생기게 되었으며, 확대 일변도이던 것이 국제적인 배출규제 등의 협력으로 안정화 되어가는 경향을 보이고 있다.(그림 4) 전체적인 오존의 농도가 옅어지게 되면 자외선 투과율이 높아지게 된다. 이로 인하여 식물의 엽록소가 감소하고 광합성 작용이 억제되며 식물성 플랑크톤의 광합성 작용이 억제되어 수중생물의 먹이연쇄가 파괴될 수 있다는 우려가 있다. 또한 가축의 암 발생률이 높아지고 인체의 피부암의 발생률이 높아진다는 보고도 있다. 이처럼 지구규모의 환경변화를 평가하기 위해서는 각종 관측데이터를 활용하게 되는데 항공 또는 위성사진을 통하여 정보를 얻는 경우가 대부분이다. 개인의 힘으로 할 수 있는 연구는 제한적이겠으나 많은 단편적인 정보를 취합하여 관심있는 대상의 경향을 파악하는 일은 개인적인 레벨에서도 가능한 일이다. 중요한 문제 제기는 사소한 호기심과 의문에 대한 추론을 통하여 답을 구하는 과정에서 시작되는 점을 감안하면, 접근 가능한 각종 이미지로부터 유용한 데이터를 얻을 수 있는 이미지 프로세싱 기술의 확보와 적극적인 활용은 매우 중요하다.   그림 2. 지구 온난화에 따른 북극권의 빙하면적의 감소(50.2%의 빙하면적이 감소하여 북극해 항로의 개척이 가능해 보인다.)