컴퓨터가 0과 1을 사용하여 숫자/문자를 저장하는 원리#

‘컴퓨터는 0과 1로 동작한다’라는 말을 들어보셨을 것입니다.
우리는 컴퓨터를 사용하여 문자와 숫자를 저장할 수 있고, 심지어 음악, 사진, 동영상도 저장할 수 있습니다.
이런 것들을 저장할 때 정말로 0과 1만 사용합니다.
어떻게 0과 1만 사용하여 데이터를 저장할 수 있는지 궁금증을 풀어봅시다.

0과 1은 무엇인가?#

컴퓨터는 전기로 동작하는 장치 입니다.
따라서, 0과 1을 표현하기 위하여 전압(Voltage)을 사용합니다.
0은 상대적으로 낮은 전압을 의미하고 일반적으로 0 Volt 입니다.
1은 상대적으로 높은 전압을 의미하고 일반적으로 1~5 Volt 입니다.

저장 장치에 0 또는 1을 저장하는 방법#

현재 2025년 기준 컴퓨터에서 저장 장치를 떠올리면 대표적으로 2가지가 있습니다.
SSD와 DRAM 입니다.
이런 저장 장치는 0 또는 1을 저장할 수 있는 수 많은 Cell들로 이루어져 있습니다.
Cell은 전기에너지를 저장하는 공간입니다.
마치 충전할 수 있는 배터리에 비유하면 조금 더 쉽게 이해할 수 있습니다.
Cell에 전기를 충전하면 1이 저장되고, 충전해두지 않으면 0이 저장됩니다.

이런 원리로 수많은 Cell에 0 또는 1을 저장할 수 있습니다.
참고로, Cell의 물리적인 크기는 매우매우 작습니다.
Cell 하나가 1개의 Bit를 의미하는데, 8 GBit 메모리의 경우 손톱만한 Chip에 Cell이 8,000,000,000개 존재합니다.

0과 1로 숫자를 어떻게 표현할 수 있나?#

이제부터는 0 또는 1을 갖는 값는 값 하나를 Bit라고 표현하겠습니다.
Bit 1개로 숫자를 표현한다면 0과 1 이렇게 2개의 값을 표현할 수 있습니다.

그리고, 앞에서 0/1을 저장할 수 있는 수 많은 Cell이 있다고 했으므로, 여러 개의 Cell을 사용할 수 있습니다.
이것은 여러개의 Bit를 사용할 수 있다는 의미 입니다.
몇 가지 예시를 통하여 알아봅시다.
2개의 Bit를 사용한다면 다음과 같이 4개의 Case가 됩니다.

그리고 각 Case마다 숫자를 부여해주면 다음과 같이 0 부터 3 까지의 숫자를 표현할 수 있습니다.

다음은 3개의 Bit를 사용하여 숫자를 부여해보겠습니다.

0 부터 7 까지의 숫자를 표현할 수 있습니다.
Bit가 많아 질수록 값의 표현 범위도 커지게 됩니다.

0과 1로 문자는 어떻게 표현하나?#

앞에서 설명한 숫자 표현 방법을 이해했다면, 문자 표현 방법도 쉽게 이해할 수 있습니다.
다음과 같이 Bit로 표현 가능한 Case마다 문자를 부여하면 됩니다.

영어 알파벳을 표현하는 방법을 알아봅시다.
일반적으로 알파벳은 7개 Bit를 사용하여 표현되고 있습니다.

※ 참고로 다국어 및 이모티콘 등을 표현하기 위하여 32개의 Bit를 사용하여 문자를 표현하는 경우가 많습니다.