학문을 배우며 심장이 두근거린 적이 있으신가요? 학부생 시절 '제어공학'은 제가 유일하게 심장이 두근거릴 정도로 좋아하던 과목이었습니다. 학문을 배우며 두근거린다는 것이 이상하게 들릴지도 모르겠지만, '제어공학'에서는 이상하게 '공학'이 아닌 '사람'이 느껴졌다고나 할까요..

제어의 기본은 피드백(Feedback), 한글로는 되먹임 입니다. 출력을 입력으로 되돌린다는 의미인데요. 일상 생활에서도 결과물을 보여주고 반응을 관찰한 뒤 수정/개선 하는 일련의 과정을 피드백이라고 부르지요.
저는 피드백 시스템을 '현재와 미래를 섞는 시스템'이라고 표현하는 것을 좋아합니다. 시스템의 과거와 현재와 미래가 독립적이지 못하게 만들고, 인과관계를 형성하는 과정. 그래서 '제어'의 가능성이 생기는 과정. 그것이 제어공학에서 말하는 피드백입니다.

제어공학에서의 피드백도 기본적으로 출력과 입력을 물려주는 과정을 통해 이루어 집니다. 출력을 관찰하여 입력에 반영하고, 입력은 시스템을 거쳐 출력이 되고, 다시 그 출력이 입력에 반영되는 물리고 물린 과정 속에서 우리가 목표로 하는 출력에 맞춰나가는 과정입니다.

그런데, 출력을 입력으로 되돌리는 과정에는 대표적인 3가지 방법이 있습니다. 제가 가장 좋아하는 부분이기도 한데요. 바로 비례항(proportional), 적분항(integral), 미분항(differential)을 이용하는 방식입니다. 이러한 방식을 이용한 제어기를 각각의 앞글자를 따서 PID 제어기라고 부르지요.

이해를 돕기 위해 PID 제어기를 사람에 빗대어 설명해 보겠습니다. 더 구체적으로는 시험에서 원하는 점수를 받고 싶은 학생을 예로 들어보겠습니다.

PID 제어기의 비례항 P는 오차에 비례하여 입력을 조정합니다. 예를들어, 90점을 받고 싶은 학생이 있습니다. 이 학생은 90점보...