LaTeX 수식 문법을 익히고 나면, 새로운 명령어를 더 외우는 단계보다 이미 쓰고 있는 명령어에서 발생하는 같은 실수가 반복되는 단계 가 길어집니다. 컴파일이 멈추거나 출력이 어딘가 어색한데 원인이 잡히지 않는 그 순간들이죠. 다행히 그 함정은 거의 다섯 가지 패턴으로 좁혀집니다.
이 글에서는 책의 6장 6.6 절을 바탕으로, 매번 똑같이 발이 걸리는 다섯 가지 실수를 틀린 예 + 올바른 예 + 원인 의 구조로 정리합니다. 한 번 짚고 가면 다음 논문·보고서에서 같은 실수에 또 시간을 빼앗기지 않습니다.
실수 1: 두 글자 이상 첨자에 중괄호 빼먹기
가장 압도적으로 자주 나오는 함정입니다. 위·아래첨자 ^, _ 는 바로 다음 한 글자만 첨자로 처리합니다. 두 글자 이상이면 반드시 중괄호로 묶어야 합니다.
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% 틀린 예 — e^{-}x^{2} 로 해석됨
$e^-x^2$
% 올바른 예
$e^{-x^2}$
출력 비교:
- 틀린 예: $e^-x^2$ — 의미가 완전히 달라집니다. 지수 함수 꼬리가 아니라
e의 마이너스 곱하기 x의 제곱처럼 읽힙니다. - 올바른 예: $e^{-x^2}$ — 정상적인 가우시안 꼬리.
같은 함정이 자주 나오는 곳들:
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$x^{10}$ % x 의 10승 (x^10 으로 쓰면 x^1·0 으로 해석)
$x^{-1}$ % x 의 역수 (음수 부호도 두 글자 취급)
$x_{ij}$ % 두 글자 아래첨자
$A^{T}$ % 한 글자라도 명시성 위해 묶는 게 안전
$x_i^2$ % 한 글자씩이면 중괄호 없이도 OK
원칙: 첨자가 한 글자가 아니면 무조건 {} 로 묶기. 음수 부호 - 도 첨자의 일부면 같은 규칙입니다.
근본 원인: TeX 파서는 토큰 단위로 동작합니다. ^ 뒤의 단일 토큰만 첨자로 가져가도록 설계되어 있어, “다음 단어 전부” 가 아니라 “다음 한 글자” 가 기본 단위입니다. 중괄호 {...} 가 여러 토큰을 하나로 묶는 그룹 표시입니다.
실수 2: 함수 이름이 이탤릭체로 보임
sin(x) 라고 그냥 적으면 LaTeX 가 s, i, n 을 세 변수의 곱처럼 처리합니다. 수학 폰트의 기본이 변수 = 이탤릭이기 때문입니다.
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% 틀린 예 — s·i·n 세 변수의 곱처럼 보임
$sin(x) + cos(y) = sin(x+y)$
% 올바른 예 — 직립체 함수 이름
$\sin(x) + \cos(y) = \sin(x+y)$
출력 비교:
- 틀린 예: $sin(x)$ — 이탤릭 세 변수.
- 올바른 예: $\sin(x)$ — 직립체로 또렷한 함수 이름.
자주 쓰는 함수 명령어:
| 함수 | 명령어 |
|---|---|
| 삼각함수 | \sin, \cos, \tan, \cot, \sec, \csc |
| 역삼각함수 | \arcsin, \arccos, \arctan |
| 로그·지수 | \log, \ln, \exp |
| 최대·최소·극한 | \max, \min, \sup, \inf, \lim |
| 기타 | \det, \arg, \gcd, \dim, \ker |
직접 정의한 함수 (예: Tr 흔적, Var 분산) 는 \operatorname{Tr} 또는 \operatorname{Var} 로 처리합니다. amsmath 패키지가 필요합니다.
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$\operatorname{Var}(X) = E[X^2] - (E[X])^2$
근본 원인: 수학 폰트에서 단일 영문자는 기본적으로 변수 (이탤릭) 로 취급됩니다. 함수 이름은 직립체 (roman) 로 별도 표기하는 게 수학 조판의 오랜 관례라서, LaTeX 가 명령어를 따로 두고 있는 것입니다.
실수 3: 괄호 크기가 안 맞음
분수나 큰 식을 그냥 작은 괄호 () 로 감싸면, 괄호가 너무 작아서 식 위아래가 튀어나옵니다.
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% 작은 괄호 — 분수 크기에 안 맞음
$\left(\frac{a}{b}\right)$ vs $(\frac{a}{b})$
\left 와 \right 가 안쪽 식의 크기에 맞춰 자동으로 괄호 크기를 늘려줍니다.
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\begin{equation}
\left( \sum_{i=1}^{n} x_i \right)^2 \leq n \sum_{i=1}^{n} x_i^2
\end{equation}
쌍으로 써야 하는 게 중요합니다. \left( 하나만 두고 \right) 가 빠지면 컴파일 오류 (Extra \left. 또는 Missing \right.) 가 납니다. 한쪽만 필요하면 다른 쪽에 \right. 또는 \left. 처럼 점 을 붙여 보이지 않는 짝을 만듭니다.
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% 왼쪽에 없는 괄호 — 점으로 짝 맞춤
\left. \frac{df}{dx} \right|_{x=0}
쓸 수 있는 괄호 종류:
| 모양 | 왼쪽 | 오른쪽 |
|---|---|---|
| 소괄호 | ( | ) |
| 대괄호 | [ | ] |
| 중괄호 | \{ | \} |
| 절댓값 | | (또는 \lvert) | | (또는 \rvert) |
| 노름 | \| (또는 \lVert) | \| (또는 \rVert) |
| 꺾인 괄호 | \langle | \rangle |
| 천장·바닥 | \lceil·\lfloor | \rceil·\rfloor |
수동 크기 조정도 가능합니다 — \big, \Big, \bigg, \Bigg 의 4 단계입니다. 식 안에서 미세하게 일관된 괄호 크기를 잡고 싶을 때 유용합니다.
원칙: 큰 식을 감쌀 때는 \left … \right 를 기본으로 쓰기. 짝이 안 맞으면 \left. 또는 \right. 로 점 처리.
실수 4: 수식 안에 일반 텍스트를 직접 입력
수식 환경 안에서 where, if, for all 같은 영문 텍스트를 그냥 적으면 변수처럼 이탤릭체로 붙어버립니다.
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% 틀린 예 — where, E, is, energy 가 각각 변수 취급
$where E is energy$
% 올바른 예
$\text{where } E \text{ is energy}$
출력 비교:
- 틀린 예: $where E is energy$ — 단어 사이 공백도 무시되고 이탤릭으로 붙음.
- 올바른 예: $\text{where } E \text{ is energy}$ — 직립체 텍스트로 자연스럽게 분리.
\text{} 안의 공백은 그대로 살아남고, 그 외 부분 (E) 은 수식 변수로 정상 처리됩니다. 텍스트와 수식 변수를 한 줄에 섞을 때 거의 매번 등장하는 패턴입니다.
자주 쓰는 응용:
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% 조건 표시
$x \in \mathbb{R}, \text{ where } x > 0$
% 단위 표기
$v = 9.8 \, \text{m/s}^2$
% 함수 정의
$f(x) = x^2 \quad \text{for } x \geq 0$
\text{} 는 amsmath 패키지가 필요합니다. #6 수식 번호와 참조 글에서 다룬 \eqref 와 같은 패키지에 함께 있습니다.
원칙: 수식 환경 안에 영문 단어를 적을 일이 생기면 무조건 \text{} 로 감싸기. 한국어는 폰트 설정에 따라 어차피 안 나올 수 있으니, \text{} 안에 적어 두면 일관됩니다.
실수 5: 수식 환경 안에 빈 줄을 넣음
equation, align 같은 수식 환경은 빈 줄을 허용하지 않습니다. 다음과 같이 적으면 컴파일이 멈춥니다.
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% 오류 발생
\begin{equation}
E = mc^2
\end{equation}
오류 메시지:
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! Missing $ inserted.
<inserted text>
$
l.42
원인은 단순합니다. LaTeX 는 빈 줄을 단락 구분자로 해석합니다. 수식 환경 안에서는 단락 구분이 의미가 없기 때문에 파서가 즉시 멈춥니다.
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% 올바른 예
\begin{equation}
E = mc^2
\end{equation}
여러 줄 수식을 적고 싶다면 align 환경의 줄바꿈 \\ 을 씁니다.
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\begin{align}
a^2 + b^2 &= c^2 \\
c &= \sqrt{a^2 + b^2}
\end{align}
빈 줄 대신 \\ — 이 한 줄 차이로 컴파일이 풀립니다.
원칙: 수식 환경 안에서는 빈 줄 절대 금지. 줄바꿈은 \\.
보너스: 자주 같이 나오는 함정 3가지
본문 5가지에서 직접 다루진 않았지만, 같은 발자국에서 자주 넘어지는 패턴들입니다.
B-1: 인라인 \frac 이 너무 작음
인라인 모드 ($...$) 안에서 \frac 은 줄 간격을 막기 위해 자동으로 작아집니다. 줄 안에서도 큼직하게 보이려면 \dfrac 을 씁니다.
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% 인라인에서 작게 나옴
이 식의 핵심은 $\frac{f(x)}{g(x)}$ 입니다.
% 디스플레이 크기로 강조
이 식의 핵심은 $\dfrac{f(x)}{g(x)}$ 입니다.
B-2: dx 가 적분 기호에 너무 붙음
\int_0^1 f(x)dx 는 빡빡합니다. \, (미세 공백) 을 한 칸 줍니다.
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$\int_0^1 f(x) \, dx$
미세 공백은 단위 표기에서도 유용합니다 — 5 \, \text{m/s}.
B-3: 라벨 빠뜨림 후 (??)
본문에 \eqref{eq:newton} 를 적었는데 그 식에 \label{eq:newton} 이 없으면 출력에 (??) 가 찍히고 다음 경고가 뜹니다.
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LaTeX Warning: Reference `eq:newton' on page 1 undefined on input line 42.
식 적은 직후에 라벨까지 같이 박는 습관을 들이면 안전합니다. 자세한 내용은 6장 6.5 절 (수식 번호와 참조) 글에서 다뤘습니다.
정리
| # | 실수 | 해결 |
|---|---|---|
| 1 | 두 글자 이상 첨자에 중괄호 누락 | x^{10}, e^{-x^2} 처럼 {} 로 묶기 |
| 2 | 함수 이름이 이탤릭으로 나옴 | \sin, \log 등 명령어 사용. 자작 함수는 \operatorname{} |
| 3 | 괄호 크기가 안 맞음 | \left( ... \right) 로 자동 크기 조정, 짝이 안 맞으면 \left. / \right. |
| 4 | 수식 안에 영문 텍스트 직접 입력 | \text{ where } E \text{ ... } 로 감싸기 (amsmath 필요) |
| 5 | 수식 환경 안에 빈 줄 | 줄바꿈은 \\, 빈 줄은 절대 금지 |
다섯 가지를 한 번에 정리하면 거의 모든 수식 컴파일·렌더링 사고가 잡힙니다. 처음 LaTeX 를 잡았을 때 이 다섯이 손에 익을 때까지 몇 주, 익은 다음에는 평생 같은 함정에 다시 안 빠집니다.
다음 글에서는 본문 작업에 가장 자주 쓰는 LaTeX 명령어를 한 페이지에 모아둔 치트시트 를 정리합니다. Overleaf 에 띄워두고 그대로 복사해 쓸 수 있는 형식으로 만듭니다.
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