[창간14주년특집] 21세기 신기술-부품

<원칩 컴퓨터>

인간으로 치자면 모든 감각기관으로부터 신호를 전달받아 명령을 분배하는대뇌의 역할을 하는 반도체의 경우 업계가 최근 가장 많은 노력을 기울이는기술분야는 컴퓨터의 모든 기능을 하나의 칩에 담아내는 「원칩화」 기술이다.

그간 하나 하나의 특정분야마다 로직 기능이나 메모리 기능을 담당하는 별개의 칩을 사용해 구현하는 것을 하나의 칩으로 담아내는 원칩화 기술은 반도체는 물론 전자업계가 지향해야 할 「至善」으로 오래전부터 여겨져 왔다.

특히 이 기술은 고집적, 다기능화를 중심으로 발전해온 반도체의 발달사와궤를 같이하면서 빠르게 우리곁에 다가오고 있다.

이러한 원칩기술이 가장 극명하게 나타나고 있는 분야는 역시 PC다. 마이크로 프로세서 하나가 지금의 중대형컴퓨터에 맞먹는 성능을 지닐 것으로 예상하고 있다.

바로 이같은 고성능, 고집적화의 종착역을 시스템의 원칩 솔루션화로 전문가들은 내다보고 있다. 실제로 이를 위해 우선 반도체업계가 조만간 실현시키고자 하는 PC솔루션은 메모리와 마이크로 프로세서 등 2개의 칩만으로 구성된 PC다.

다음 단계가 그간 모든 이들이 꿈궈온 「원칩컴퓨터」다. 이 원칩컴퓨터는현재 두가지 방향에서 연구가 진행되고 있다. 하나는 메모리업체가 중심이돼 D램에 마이크로 프로세서 기능을 부가시켜 나가는 것이고, 다른 하나는인텔 등 마이크로 프로세서업체가 주축이 돼 연구중인 메모리 기능이 부가된원칩컴퓨터다.

일본 도시바는 현재 개발중인 1GD램에는 멀티미디어 기능을 우선 포함시키고 4G 및 16GD램 제품에서는 마이크로 프로세서 기능까지 추가, 원칩컴퓨터를 실현한다는 계획이다. 이보다 앞선 90년대 초 원칩컴퓨터 개념인 「마이크로 2000」제품 개발계획을 발표한 인텔은 최근 또다시 이를 업그레이드시킨 「마이크로 2011」을 발표해 주목을 끌고 있다.

무게중심이 메모리에 있든 마이크로 프로세서에 있든 간에 2000년 이후 본격화될 원칩컴퓨터의 모습은 비슷하다. 보통 하나의 칩안에 1억개 이상의 트랜지스터가 집적돼 초당 수백만개의 부동소수점 계산은 물론 고해상도의 3차원 그래픽처리 기능을 기본적으로 갖출 것으로 보인다. 더 나아가 인간의 뇌세포 수와 비슷한 트랜지스터를 집적시켜 인공지능을 지닌 원칩컴퓨터의 개발을 꿈꾸고 있다. 일상적인 대화는 물론 생각을 교감할 수 있는 지능을 지닌 컴퓨터, 「인간의 뇌를 단일칩에 내장한 컴퓨터」가 한 세대가 지나지 않는 가까운 미래에 우리앞에 선보일 것이라는 견해가 지배적이다.

<김경묵 기자>

<평판 디스플레이>

인간의 얼굴이자 모든 의사전달 수단이라고도 할 수 있는 표시장치 중에서는 브라운관(CRT)에 비해 얇고 가벼운 데다 소비전력이 낮으며 대화면 특성또한 우수한 평판디스플레이가 21세기 멀티미디어용 표시장치로 각광받고 있다. 평판디스플레이 중에서도 가장 주목을 받고 있는 것은 액정표시장치(LCD)와 플라즈마디스플레이????(PDP)다.

LCD는 가볍고 얇을 뿐만 아니라 전력소모 또한 적어 무한한 발전가능성을지니고 있다. 특히 박막트랜지스터(TFT)를 이용해 고정세의 컬러 동화상까지구현하는 TFT LCD는 이미 12.1인치급 제품이 쏟아져 나오고 있고 14인치급이상 제품도 개발돼 데스크톱PC용 모니터에 채용되는 추세이며 벽걸이TV로이용이 가능한 22인치 이상의 시제품도 속속 선보이는 등 21세기를 대표할디스플레이로 자리잡고 있다.

PDP는 저가격 및 대형화의 이점으로 40인치급 이상 초대형 디스플레이시장을 석권할 대표적인 제품으로 기대를 모으고 있다. CRT는 40인치 이상이 될경우 부피가 엄청나게 커지는 데다 무게도 사용하기 부적합할 정도로 무거워지며 TFT LCD도 제조원가부담 및 수율문제로 40인치 이상을 상품화하기는 어려울 것으로 평가받고 있다.

PDP는 이에 따라 HDTV시대에 요구되는 대형 벽걸이TV뿐만 아니라 대중광고및 방송매체인 전광판으로도 이용이 가능, TFT LCD와 함께 21세기 디스플레이의 양대산맥을 이룰 것으로 전망되고 있다. PDP는 이미 고정세 컬러화가구현되고 있고 브라운관을 능가하는 1백60도의 광시야각을 실현, 현재 어려움을 겪고 있는 대량생산 공정기술만 확립된다면 SF영화에나 나오는 환상의디스플레이를 직접 경험할 수 있게 될 것이다.

<2차전지>

다가오는 21세기를 풍미할 정보통신산업의 발전을 위한 핵심부품으로 2차전지를 빼놓을 수 없다.

전지는 정보통신기기의 경박단소화 및 경량화를 얼마만큼 실현시킬 수 있느냐를 결정하는 가장 중요한 역할을 하고 있어 반도체, LCD 등과 함께 전자산업의 3대 핵심부품으로 각광을 받고 있다.

좀더 가벼우면서도 에너지 밀도가 높고 사용시간도 긴 2차전지의 개발이최대의 과제로 대두되고 있는 것도 바로 이러한 이유에서다.

지난 수십년간 소형 2차전지 시장을 지배해온 니켈카드뮴(니카드)전지보다자체 에너지 밀도도 높고 사용시간도 길어진 차세대 전지가 속속 상용화되면서 커다란 지각변동이 일고 있는 것이다.

이미 니켈수소전지 및 리튬이온전지 등의 차세대 전지는 상용화가 본격적으로 이루어지면서 기존 니켈카드뮴전지를 급속 대체하기 시작했으며 국내업체 가운데도 리튬이온전지의 양산체제 구축을 가시화하고 있는 업체들이 속속 등장하고 있다.

또한 차차세대 전지인 리튬폴리머전지의 상용화도 바로 앞으로 다가오고있다. 리튬폴리머전지는 전해질로 폴리머를 사용, 이온을 전해질로 사용하는리튬이온전지의 최대 단점인 폭발의 위험성을 완전 제거한 데다 무게도 가볍고 에너지 밀도도 높아 가장 유력한 21세기형 2차전지로 떠오르고 있다. 국내에서도 이러한 추세를 반영, 리튬폴리머전지 개발을 지속하고 있는 업체및 연구소들이 상당수 있다.

특히 최근 한일정보통신이 미국의 발렌스社와 협력, 오는 98년부터 리튬폴리머전지 상품화를 위한 작업을 본격적으로 추진할 계획으로 있어 오는 2000년경에는 국내에서도 꿈의 전지인 리튬폴리머전지를 생산하게 될 것으로 전망된다.

소니, 산요, 마쓰시타 등 세계 리튬이온전지 시장을 석권하고 있는 일본전지업체들도 겉으로는 치열한 리튬이온전지 생산확대 경쟁을 벌이는 듯 보이지만 내부적으로는 생산확대를 자제하면서 리튬폴리머전지 개발에 박차를가하고 있다.

이밖에도 미국의 AER社는 공기아연 1차전지를 재충전이 가능한 2차전지로개발하는 데 박차를 가하고 있다. 공기아연전지는 기존 니켈카드뮴전지나 니켈수소전지와 같은 중량에서 에너지 밀도가 3배 이상 높으며 공기중의 산소를 이용해 전기에너지를 추출, 최근 세계적인 관심사가 되고 있는 환경문제를 해결할 수 있다는 점에서 21세기형 2차전지의 하나가 될 것으로 전망된다.

<평단디스플레이>

인간의 얼굴이자 모든 의사전달 수단이라고도 할 수 있는 표시장치 중에서는 브라운관(CRT)에 비해 얇고 가벼운 데다 소비전력이 낮으며 대화면 특성또한 우수한 평판디스플레이가 21세기 멀티미디어용 표시장치로 각광받고 있다. 평판디스플레이 중에서도 가장 주목을 받고 있는 것은 액정표시장치(LCD)와 플라즈마디스플레이패널(PDP)이다.

LCD는 가볍고 얇을 뿐만 아니라 전력소모 또한 적어 무한한 발전가능성을지니고 있다.

특히 박막트랜지스터(TFT)를 이용해 고정세의 컬러 동화상까지 구현하는 TFT LCD는 이미 12, 1인치급 제품이 쏟아져 나오고 있고 14인치급 이상 제품도 개발돼 데스크톱PC용 모니터에 채용되는 추세이며 벽걸이TV로 이용이 가능한 22인치 이상의 시제품도 속속 선보이는 등 21세기를 대표할 디스플레이로 자리잡고 있다.

PDP는 저가격 및 대형화의 이점으로 40인치급 이상 초대형 디스플레이시장을 석권할 대표적인 제품으로 기대를 모으고 있다.

CRT는 40인치 이상이 될 경우 부피가 엄청나게 커지는 데다 무게도 사용하기 부적합할 정도로 무거워지며 TFT LCD도 제조원가부담 및 수율문제로 40인치 이상을 상품화하기는 어려울 것으로 평가받고 있다.

PDP는 이에 따라 HDTV시대에 요구되는 대형 벽걸이TV뿐만 아니라 대중광고및 방송매체인 전광판으로도 이용이 가능, TFT LCD와 함께 21세기 디스플레이의 양대산맥을 이룰 것으로 전망되고 있다. PDP는 이미 고정세 컬러화가구현되고 있고 브라운관을 능가하는 1백60도의 광시야각을 실현, 현재 어려움을 겪고 있는 대량생산 공정기술만 확립된다면 SF영화에나 나오는 환상의디스플레이를 직접 경험할 수 있게 될 것이다.

<유성호 기자>

<마이크로 모터>

컴퓨터와 통신 등이 결합한 멀티미디어기기가 지배할 21세기에 소형모터는어떤 모습을 하고 있을까. 지금처럼 여전히 많은 전자제품의 핵심 구동원으로서 확고한 위치를 차지할까. 아마 이 물음에 쉽게 떠오르는 대답은 컴퓨터등 정보통신기기의 휴대형, 고성능, 고집적, 대용량화가 끊임없이 전개돼 지금의 소형모터보다는 훨씬 정교하면서도 작게 설계된 제품이 널리 쓰일 것이라는 정도일 것이다.

비단 초소형 전자제품뿐만이 아니다. 컴퓨터가 의학과 접목, 인류의 「의술혁명」을 주도할 극소형 정밀로봇이나 반도체 등 초소형 제조기기로 21세기 초반엔 일반화될 것으로 예상되는 「마이크로머신」에 의해 상상을 초월하는 극초소형 모터가 현실로 다가올 것으로 보인다.

이 마이크로모터는 한마디로 모터의 원리를 그대로 살리되 초정밀제어가가능하고 크기를 지금의 수십분의 1 이하로 줄인 것이다. 현재 실용화된 최소형 모터의 직경은 수 ㎜인 데 비해 마이크로모터는 보통 1백미크론(0.1㎜)대의 연구가 이루어지고 있다.

이같은 마이크로모터의 크기는 현재 정교한 수술이나 인공심장, 내시경 등에 사용되는 마이크로머신 기술의 진전에 따라 수십 혹은 수미크론대의 제품까지 출현, 혈관속을 누비며 백혈구와 싸울 마이크로머신을 구동 또는 제어할 것이다.

마이크로모터에 대한 연구는 현재 미국과 일본의 마이크론머신연구회를 중심으로 활발히 전개되고 있다. 미국 뉴멕시코에 있는 샌디아국립연구소는 2∼3미크론대의 실리콘 다결정을 사용, 실리콘 마이크로모터를 이용해 사람의머리카락보다 좁은 직경을 갖는 모터로 30배 이상 큰 기어를 구동하는 연구를 진행중이다. 또 버클리대학에서는 이미 종이의 1백분의 1 정도 두께인 소재를 사용, 마이크로모터의 제작기술을 소개하고 있다.

<이중배 기자>