최초의 전자식 범용 컴퓨터 ENIAC — 컴퓨터 시대를 연 30톤짜리 거대한 기계 #1

 오늘날 우리는 스마트폰 하나로 수십억 개의 연산을 수행하고, 노트북으로 영상을 편집하며, 인공지능을 이용해 복잡한 문제까지 해결합니다. 하지만 지금으로부터 80여 년 전만 해도 계산은 대부분 사람이 직접 하거나 기계식 계산기를 이용해야 했습니다.

이런 시대에 등장한 컴퓨터가 바로 ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer)​입니다.

ENIAC은 1940년대 미국에서 개발된 대형 전자식 디지털 컴퓨터로, 일반적으로 세계 최초의 범용 전자식 디지털 컴퓨터 가운데 가장 중요한 기계로 평가됩니다. 1946년 2월 공개되면서 본격적인 컴퓨터 시대의 시작을 알렸고, 이후 EDVAC, UNIVAC 같은 후속 컴퓨터와 현대 컴퓨터 산업의 발전에 큰 영향을 주었습니다.

특히 ENIAC은 오늘날 컴퓨터와 비교하면 놀라울 정도로 거대했습니다. 약 18,000개의 진공관​을 사용했고, 무게는 약 30톤, 설치 면적은 약 1,800제곱피트에 달했습니다.

이번 글에서는 ENIAC이 왜 만들어졌는지부터 개발 과정, 내부 구조, 프로그래밍 방법, 여성 프로그래머들의 역할, 성능과 한계, 그리고 ENIAC이 현대 컴퓨터에 남긴 유산까지 자세하게 살펴보겠습니다.

1. 컴퓨터가 없던 시대의 계산

ENIAC이 등장하기 전에도 계산을 위한 기계는 존재했습니다. 대표적으로 천공카드 시스템, 기계식 계산기, 차분기관, 미분해석기 같은 장치들이 사용되었습니다. 그러나 대부분 특정 계산이나 특정 종류의 문제를 해결하는 데 특화되어 있었습니다. 특히 제2차 세계대전은 빠른 계산의 필요성을 크게 증가시켰습니다. 포탄의 탄도 계산, 미사일 궤적 계산, 항공기 설계, 군사 연구 등에서는 엄청난 양의 수학적 계산이 필요했습니다. 미 육군은 포병용 탄도표를 만들기 위해 많은 계산 인력을 투입하고 있었습니다. 하나의 탄도 계산에도 상당한 시간이 필요했기 때문에 계산을 자동화하고 더 빠르게 수행할 방법이 필요했습니다. 바로 이 문제가 ENIAC 개발의 출발점이 되었습니다. 미 육군 병기국 산하 Ballistic Research Laboratory와 펜실베이니아 대학교의 Moore School of Electrical Engineering이 협력하면서 새로운 전자식 계산기 개발 프로젝트가 시작되었습니다.

2. ENIAC의 탄생

ENIAC 개발의 중심에는 두 명의 엔지니어가 있었습니다.

존 모클리(John W. Mauchly)

펜실베이니아 대학교의 전기공학 교수였던 모클리는 전자회로를 이용하면 기존의 기계식 계산기보다 훨씬 빠른 계산 장치를 만들 수 있다고 생각했습니다.

J. 프레스퍼 에커트(J. Presper Eckert)

에커트는 Moore School에서 활동하던 젊은 전기공학자로, ENIAC의 실제 하드웨어 설계와 제작을 이끌었습니다.

두 사람은 전자식 계산기의 가능성을 현실적인 컴퓨터로 구현하기 시작했습니다. 미국 육군은 1943년 ENIAC 개발 계약을 체결했고, 프로젝트는 당시 Project PX라는 이름으로 진행되었습니다. 초기 계약 이후 여러 차례 계약이 연장되면서 최종 개발 비용은 약 486,804달러​에 이르렀습니다. 당시로서는 상당한 규모의 연구개발 프로젝트였습니다.

3. 왜 진공관을 사용했을까?

ENIAC을 이해하기 위해서는 당시 전자기술의 상황을 알아야 합니다. 오늘날 컴퓨터의 핵심 부품은 트랜지스터와 집적회로입니다. 하지만 1940년대에는 트랜지스터가 아직 등장하지 않았습니다. 당시 전자회로에서 중요한 역할을 하던 부품이 바로 진공관(Vacuum Tube)​이었습니다. 진공관은 전기 신호를 증폭하거나 스위치처럼 동작할 수 있었습니다. ENIAC은 이러한 진공관을 이용해 논리 연산과 저장 기능을 구현했습니다. 결과적으로 ENIAC은 약 18,000개의 진공관​을 사용하게 되었습니다. 오늘날에는 작은 반도체 칩 하나에 엄청난 수의 트랜지스터가 들어가지만, 당시에는 하나의 컴퓨터를 만들기 위해 수많은 진공관을 연결해야 했던 것입니다.

4. ENIAC의 엄청난 크기

ENIAC을 설명할 때 빠지지 않는 것이 바로 크기입니다. ENIAC은 오늘날 우리가 생각하는 '컴퓨터'와는 전혀 다른 모습이었습니다. 약 30톤에 달하는 거대한 장비였으며, 여러 개의 금속 패널과 전자 장치가 방 전체를 차지했습니다. 자료에 따라 세부적인 치수 표현에는 차이가 있지만, 약 30톤의 무게와 약 1,800제곱피트의 설치 공간, 약 100피트에 이르는 길이를 가진 거대한 시스템이었습니다. 쉽게 표현하면 컴퓨터 한 대가 방 하나를 차지하는 수준이었습니다. 오늘날 스마트폰이나 노트북과 비교하면 극적인 차이가 있습니다.

항목	ENIAC	현대 PC
시대	1940년대	2000~2020년대
핵심 소자	진공관	트랜지스터/집적회로
무게	약 30톤	수 kg 이하
크기	방 하나 규모	책상 위 또는 휴대 가능
전력	약 150kW 수준	수십~수백 W 수준
프로그래밍	스위치·케이블 연결	소프트웨어
메모리	초기에는 현대적 RAM 없음	수 GB~수 TB
활용	탄도·과학 계산 등	거의 모든 분야

ENIAC이 얼마나 거대한 시스템이었는지를 잘 보여주는 비교입니다.

5. ENIAC은 얼마나 빨랐을까?

현대 기준으로 보면 ENIAC의 성능은 매우 낮습니다. 하지만 1940년대에는 엄청난 혁명이었습니다. ENIAC은 초당 약 5,000회의 덧셈​을 수행할 수 있었습니다. 당시의 전기기계식 계산 장치와 비교하면 대단히 빠른 속도였습니다. 미 육군 자료에서는 기존 기계식 계산기에 비해 약 100~1,000배 빠른 계산 속도​를 제공했다고 설명합니다. 특히 포탄의 탄도 계산처럼 반복적인 수치 계산에서는 엄청난 시간 절약이 가능했습니다. 예를 들어 과거에는 하나의 탄도 계산에 수십 분 또는 그 이상의 시간이 필요할 수 있었지만, ENIAC은 이를 훨씬 짧은 시간에 처리할 수 있었습니다. 이것이 바로 ENIAC의 핵심 가치였습니다. 인간이 계산하는 속도를 획기적으로 뛰어넘는 전자식 자동 계산기. 이 개념 자체가 당시에는 혁명적이었습니다.

6. ENIAC은 어떻게 계산했을까?

ENIAC은 오늘날 컴퓨터와 상당히 다른 방식으로 작동했습니다. 오늘날 우리는 CPU에 프로그램을 저장하고 실행합니다. 예를 들어 다음과 같은 프로그램을 작성합니다. 

A = 10
B = 20
C = A + B

그리고 컴퓨터가 프로그램을 읽어 자동으로 실행합니다.하지만 초기 ENIAC은 이러한 방식이 아니었습니다.ENIAC은 프로그램의 흐름을 변경하기 위해 케이블, 플러그, 스위치 등을 직접 연결하고 설정​해야 했습니다. 즉 새로운 계산을 하기 위해 프로그램을 다시 작성하는 것뿐만 아니라 실제 컴퓨터의 배선을 변경해야 했습니다. 이 때문에 ENIAC의 프로그래밍은 오늘날의 프로그래밍과 비교하면 매우 복잡했습니다.

7. ENIAC 프로그래밍을 담당한 여성들

ENIAC의 역사에서 매우 흥미로운 부분이 있습니다. 바로 여성 프로그래머들입니다. ENIAC의 초기 프로그래밍에 는 Kathleen Antonelli, Jean Bartik, Betty Holberton, Marlyn Meltzer, Frances Spence, Ruth Teitelbaum 등이 참여했습니다. 이들은 오늘날 우리가 생각하는 소프트웨어 개발자와는 상당히 다른 환경에서 작업했습니다. 당시에는 'programmer'라는 직업 자체가 아직 제대로 정립되어 있지 않았습니다. ENIAC을 작동시키기 위해서는 회로 구조를 이해하고, 계산 순서를 분석하고, 스위치와 케이블을 직접 연결해야 했습니다. 즉 단순히 숫자를 입력하는 작업이 아니라 컴퓨터의 내부 구조를 이해하고 계산 과정을 기계의 회로 구성으로 변환하는 작업이었습니다. 펜실베이니아 대학교 역시 ENIAC의 역사에서 이 여성들이 중요한 역할을 했음을 강조하고 있습니다. 오늘날 우리가 사용하는 '프로그래머'라는 직업의 초기 모습을 보여주는 중요한 역사이기도 합니다.

8. ENIAC의 가장 큰 문제 — 프로그램을 저장할 수 없었다

ENIAC은 혁명적인 컴퓨터였지만 치명적인 한계도 가지고 있었습니다. 바로 프로그램 저장 방식입니다. 오늘날 컴퓨터에서는 프로그램을 SSD나 메모리에 저장하고 필요할 때 불러올 수 있습니다. 하지만 초기 ENIAC은 프로그램을 현대적인 의미의 메모리에 저장하지 않았습니다. 새로운 프로그램을 실행하려면 케이블과 스위치를 다시 설정해야 했습니다. 복잡한 계산을 수행할 때는 이러한 작업 자체가 상당한 시간이 걸렸습니다. 따라서 ENIAC은 계산 속도는 매우 빨랐지만 프로그램을 바꾸는 과정은 매우 느렸던 컴퓨터였습니다. 이러한 문제를 해결하기 위한 다음 단계가 바로 EDVAC이었습니다.

9. ENIAC에서 EDVAC으로

ENIAC 개발자들은 이미 ENIAC을 만드는 과정에서 다음 세대 컴퓨터의 필요성을 깨닫고 있었습니다. 그 결과 등장한 것이 EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer)​입니다. EDVAC은 프로그램과 데이터를 메모리에 저장하는 Stored Program Computer, 즉 저장 프로그램 방식의 컴퓨터를 목표로 개발되었습니다. 이 과정에서 존 폰 노이만(John von Neumann)의 아이디어가 중요한 역할을 했습니다. 컴퓨터가 명령어와 데이터를 메모리에 저장하고 CPU가 이를 순차적으로 실행하는 현대적인 컴퓨터 구조의 핵심 개념이 발전한 것입니다. 오늘날 우리가 사용하는 대부분의 컴퓨터 역시 이러한 저장 프로그램 방식의 영향을 받고 있습니다. 즉 ENIAC은 완성된 종착점이라기보다는 현대 컴퓨터로 이어지는 중요한 출발점이었습니다.

10. ENIAC은 무엇에 사용되었을까?

ENIAC의 가장 중요한 초기 목적은 탄도 계산이었습니다. 미 육군은 포탄이 어떤 각도와 속도로 발사되어야 특정 지점에 도달하는지를 계산하기 위해 방대한 탄도표를 필요로 했습니다. 하지만 ENIAC의 활용 범위는 곧 확대되었습니다. ENIAC은 이후 다양한 과학 및 군사 연구에 활용되었습니다. 

대표적인 분야는 다음과 같습니다.

• 포병 탄도 계산
• 미사일 궤적 계산
• 핵무기 관련 계산
• 기상 예측
• 항공기 및 풍동 연구
• 수학적 시뮬레이션
• 과학 연구

미 육군 자료에 따르면 ENIAC은 탄도 계산뿐 아니라 수소폭탄 관련 계산, 기상 패턴 예측, 풍동 설계 등 다양한 연구에도 사용되었습니다. 

11. ENIAC의 진짜 혁명은 '속도'만이 아니었다

ENIAC을 단순히 "엄청나게 빠른 계산기"라고 생각하면 그 의미를 충분히 이해하기 어렵습니다. ENIAC의 가장 중요한 의미는 전자식 범용 계산을 현실화했다는 것입니다. 기존의 계산 장치들은 특정한 작업에 맞춰 설계되는 경우가 많았습니다. 그러나 ENIAC은 프로그램 구성을 변경하여 다양한 종류의 수치 문제를 해결할 수 있었습니다. 

즉, 하나의 기계가 여러 종류의 계산 문제를 해결한다. 라는 현대 컴퓨터의 핵심 개념을 실제 거대한 전자 시스템으로 구현했습니다. 
펜실베이니아 대학교는 ENIAC을 세계 최초의 범용 전자식 컴퓨터로 소개하며, 그 개발이 이후 컴퓨터 과학과 전기공학의 발전에 중요한 영향을 미쳤다고 평가합니다.

12. ENIAC의 약점

물론 ENIAC은 완벽한 컴퓨터가 아니었습니다.

① 엄청난 크기
30톤에 달하는 거대한 장비였기 때문에 일반적인 사무실에 설치할 수 있는 물건이 아니었습니다.

② 높은 전력 소비
약 150kW 수준의 전력을 소비하는 거대한 전자 시스템이었습니다.

③ 진공관 고장
18,000개에 가까운 진공관을 사용했기 때문에 고장 관리가 중요한 문제였습니다.
진공관은 열을 많이 발생시키고 수명이 제한적이었기 때문에 지속적인 유지보수가 필요했습니다.

④ 프로그램 변경의 어려움
새로운 계산을 수행하기 위해 케이블과 스위치를 직접 변경해야 했습니다.

⑤ 현대적인 메모리 구조의 부재
초기 ENIAC은 오늘날 CPU와 RAM을 사용하는 컴퓨터와 같은 저장 프로그램 구조가 아니었습니다.
이러한 문제들은 이후 EDVAC과 UNIVAC 등 후속 컴퓨터 개발에서 중요한 개선 과제가 되었습니다.

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