미래채널 - 황준원

미래채널 - 미래를 만드는 사람들을 위한 메가트렌드
황준원 지음 / 21세기북스 / 2017년 9월

저자 황준원은 자신을 '미래캐스터'로 소개한다. 미래에 관한 소식을 쉽고 재미있게 전달하는 미래캐스터란 직업을 만들고 '미래채널 MyF'라는 SNS 채널을 운영하고 있다. <미래채널>이란 제목을 붙인 이 책을 통해 미래 사회가 어떤 식으로 변화하고 미래 사회를 살아갈 사람들에게 어떤 소양이 요구되는지 예측하고 있다.

 작년 이세돌과 알파고의 대결을 목격한 사람들은 이세돌의 패배를 지켜보며 인공지능의 진화에 놀라움을 금치 못했다. 체스와 달리 경우의 수가 무한에 가깝다는 바둑에서 알파고는 3:1 이라는 스코어로 승리했으며 멀게만 느껴지던 인공지능의 진보가 생각보다 빠르게 이뤄지고 있음을 깨닫게 해주는 계기가 되었다. 바둑에서의 인공지능은 상징적 의미였지만 현대 사회에서 인공지능은 이미 법률, 의학, 자동차, 언론 분야 등에서 활약하고 있다. 

 최근 VR, AR, MR 이란 용어의 등장이 빈번해지고 있다. 각각 가상현실(Virtual reality), 증강현실(Augmented reality), 융합현실(Mixed reality)를 뜻하며 사용자에게 시간과 공간을 초월한 경험을 제공한다. 안경을 착용하거나 스마트폰을 조작하는 행위를 통해 가상의 우주여행이 가능해지고 현실감 넘치는 게임을 즐길 수도 있다. 그래픽 기술이 날로 발전하는 중이기 때문에 VR, AR, MR 의 현실성도 진화하고 있다.
 
 뉴스를 통해 몇몇 글로벌기업이 개발한 자율주행차의 성능이 향상되었다는 소식을 접하곤 한다. 인공지능을 기반으로 주행하는 무인자동차가 도로를 활보하는 시대가 도래하고 있으며 년간 120 만명에 달하는 자동차사고 사망자 수가 급감하리란 기대와 함께 운전으로부터 자유로워진 인간의 시간 활용도가 높아질 것으로 전망된다. 물론 자율주행차가 사고를 발생시켰을 때 법적인 책임소재나 윤리문제 등은 해결해야할 어려운 과제이다.
 자율주행차와 마찬가지로 전기자동차 또한 각광을 받고 있다. 테슬라를 필두로 많은 자동차회사들이 전기차 개발에 뛰어들었으며 테슬라의 '모델S'처럼 상용화된 제품들이 출시되고 있다. 아직까지 자동차의 대부분을 차지하는 내연기관 자동차가 가까운 미래에 전기차에 밀려 역사 속으로 사라질 것으로 생각된다. 이런 자동차 산업의 변화는 필연적으로 관련 산업과 직종의 변화를 초래한다. 일례로 현재의 주유소를 충전소나 대체할 가능성이 높다.

 로봇공학의 발달 또한 간과할 수 없는 항목이다. 과거 만화영화에나 등장했던 로봇은 이미 상당한 수준의 성취를 보이고 있으며 소프트뱅크의 '페버'나 샤프의 '로보혼'처럼 상용화된 제품도 있다. 로봇은 인간의 대화 상대가 되주거나 정보를 제공해줄 수 있고 노동을 대신할 수도 있으며 재난 현장에서 인간이 수행하기 어려운 임무를 대신할 수도 있다.
 

 사물인터넷이란 'Internet of Things'의 준말로 모든 사물이 인터넷에 연결된다는 것을 의미한다. 냉장고, 책상, 물병, 건물 외벽, 의자, 시계, 이어폰 등 대부분의 일상용품에 센서가 부착되고 인터넷으로 서로 연결됨으로서 효율성과 편의성을 높이는 것이 핵심이다. 인간이 누리는 오락성과 편의성을 넘어 건강을 지키는 도구들과 연계함으로서 삶의 질과 수명 연장에 기여할 수도 있다.

 올해 새 정부가 출범하며 주장하고 있는 신재생에너지는 한국을 넘어 전세계적 화두이있다. 기존의 화석 연료에 기반한 발전과 위험성이 높은 원자력 발전을 축소하고 환경 오염이 없는 자연 친화적인 신재생에너지 개발은 인간의 미래와 쾌적한 지구에 대한 필수요소로 인식된다. 태양광, 풍력, 바이오가스, 수력 등이 화석연료를 대체할 자원으로 각광받고 있다.

 우주산업 분야는 아직 미성숙, 미개발 영역으로 평가받지만, 테슬라의 CEO인 일론 머스크는 '스페이스X'라는 회사를 운영 중이고 우주여행과 우주개발, 더 나아가 우주정착을 목표로 연구를 진행하고 있다. 아서 C. 클라크가 자신의 명작 <스페이스 오딧세이 2001>에서 언급했던 화상통화, 터치 스크린, 인공지능 등이 현실화된 것처럼 단지 공상과학 소설이나 영화의 소재로 쓰이던 '우주인으로서의 삶'이 현실화되는 시기가 올 것이다.

 미래 의학은 과학의 발전에 힘입어 뇌나 척수 신경의 연결과 각종 장기 이식을 가능케하고 로봇의학의 발전을 통해 진단과 치료가 쉬워질 것이다. 사이보그화된 신체 부위는 치료 목적과 함께 인간의 한계를 넘는 영역을 구축할 것이며 DNA 분석을 통한 질병 치료와 개체의 형질 변형 또한 가능해질 수 있다. 영화 가타카(GATTACA)가 생각나는 대목이다.

 이런 의학발전에 대한 기대를 갖고 냉동인간 보전단체로 알려져 있는 미국의 '알코어(Alcor)'는 현대의학의 한계로 인해 치료가 불가능한 환자를 냉동상태로 보존한 뒤 의학이 발달한 미래세계에서의 치료를 기대하고 있다.

 기술이 진보함에 따라 무인시스템으로 운영되는 분야와 사업체가 증가할 것이다. 직업의 존망이 갈릴 것이고 새로운 직업이 탄생할 것이다.

  인류가 걸어온 괄목할만한 성장은 지속적으로 이뤄지고 있으며 현재 우리가 살고있는 이 순간에도 세계는 진화하고 있으리란 생각이 든다.

 흔히들 21세기를 4차 산업혁명의 시대라 부른다. 4차 산업혁명이란 전 세계가 하나로 연결되어 인공지능, 로봇공학, 사물인터넷, 무인 운송 수단. 3차 프린터, 나노 기술과 같은 6대 분야의 새로운 기술 혁신을 일컫는다. 이전의 3차례의 산업혁명을 통해 사회는 발전해 왔고 복잡해졌지만 4차 산업혁명을 통한 발전은 이전의 3차례 산업혁명의 변화를 뛰어넘을 것이며 그 속도 또한 예측이 힘들 정도로 빠르게 진행될 것으로 예상하는 전문가가 많다. 4차 산업혁명의 시기에 맞추어 산업의 변화, 직업의 변화, 교육의 변화 등이 요구되며 국가경쟁력 뿐 아니라 개인의 경쟁력을 올리기 위해 발빠른 학습과 대처가 필요하다.

 과거 인재 양성의 방향이 주입식 교육을 통해 정답을 좇는 것에 초점을 맞춰던 것과 달리 미래의 인재에게 요구되는 소양은 호기심, 상상력, 창의성, 공감력, 그리고 문재 해결 능력이 될 것이다. 즉, 미래 인재는 주어진 일을 묵묵히 수행하는 재능보다 기존의 시스템을 진보시키거나 새로운 분야를 개척할 수 있는 능력이 필요하다. 국가의 미래 또한 선진국을 따라가는 형태(fast follow)를 넘어 창의력을 바탕으로 창조적 파괴를 거듭함으로서 국가 발전을 꾀하고 국가 위상을 높일 수 있다.

 인류 역사를 돌아봤을 때, 7백만 년이라는 길고도 긴 시간동안 몇 차례의 혁명적 이벤트가 발생했고 인간은 현재 세계를 지배하는 유일한 종이 되었다. 인지혁명, 농업혁명, 과학혁명 등은 인류의 삶에 커다란 변화를 불러왔고 변화와 발전의 속도는 근현대에 이르러 가파른 상승곡선을 그리고 있다. 지난 200년 동안 인간사회에 일어난 변화는 그 이전의 수만년 동안 인간사회에 발생한 변화를 초월한다. 21세기의 변화 양상을 추정했을 때 향후 백 년은 이전의 수천 년에 버금가는 변화, 또는 그 이상을 보일 것이다. 급변하는 사회환경에 적응하기 위해 끊임없는 공부와 노력이 필요할 것이고 사물과 사회를 바라보는 관점의 다양화와 전환이 요구된다.

 <미래채널>을 통해 현재 진행 중인 미래 산업, 미래사회에 대한 전반적 기대와 예측을 살펴볼 수 있었으며 이미 40대에 접어든 나로서도 선입견을 지양하고 변화에 대한 열린 자세를 견지해야 함을 느낀다. 기대수명을 고려했을 때 우리는 더 많은 것을 더 빨리 습득해야 하는 '평생 수험생'의 처지에 놓여있는지도 모르겠으나 인류의 발전을 목격하는 증인에게 주어진 숙제라 생각하며 노력하는 자세를 잃지 말아야겠다 다짐해본다.

"살아남는 것은 가장 강한 종이나 가장 똑똑한 종이 아니라 변화에 가장 잘 적응하는 종이다." 

 -찰스 다윈(Charles Darwin)-

"우리는 단기적으로는 기술을 과대평가하는 경향이 있고, 장기적으로는 과소평가하는 경향이 있다."

-미래학자 로이 아마라(Roy Amara)-

"비관주의자는 모든 기회에서 어려움을 보고, 낙천주의자는 모든 어려움에서 기회를 본다."

-윈스턴 처칠(Winston Churchill)-

반도체란 무엇인가 - 유영준

반도체란 무엇인가
유영준 지음 / Pi-TOUCH(파이터치연구원) / 2017년 8월

 반도체라는 용어는 각종 언론과 매체를 통해 자주 접하게 되지만 도체와 절연체의 중간 정도로만 이해할 뿐 '반도체'가 무엇인지에 대한 개념은 없었다.
 
 반도체(엄밀히 말해 반도체 소자)는 도체와 절연체의 중간 정도의 전기전도율을 갖는 물질이다. 10^-6승에서 10^7승 까지 매우 넓은 범위의 저항을 가진 물질이며, 흔히 알려진 실리콘Si 과 함께 게르마늄Ge 셀레늄Se 등이 반도체 원소로 알려져 있고 첨가물의 성분과 함량에 따라 반도체의 종류는 다양해지고 그에 따른 용도도 달라진다.
 반도체 관련 기사에 나오는 P형이니  N형이니 하는 말은 주기율표의 IV족 원소인 실리콘이나 게르마늄에 인위적으로 주입한 분순물이 주기율표 상의 III족인지  V족인지에 따라 전도의 주체가 정공(hole, 양전하를 띤다 )이 되거나 전자(음전하를 띤다)가 되고 이를 P(positive) 혹은 N(negative)로 부르는 것이다.

 1833년 Micheal Faraday가 반도체의 성질을 가진 결정 물질을 발견했지만 당시 과학의 한계로 명확한 증명을 이끌 순 없었다. 페러데이 이후 많은 과학자들의 노력과 자연과학의 발달에 힘입어 20세기 중반 무렵에는 벨 연구소(Bell labs)에서 transistor(transfer+resister) 개발에 성공한다. 트랜지스터는 빠른 속도로 진공관을 대체한다.
 
 트랜지스터는 이론과 기술의 발달에 힘입어 소형화되고 고효율화 됐으나 조립의 어려움이 있었다. 이런 단점을 극복하는 IC(Integrated Circuit 집적회로)의 개발은 반도체 기술의 혁신을 가져왔다. IC는 하나의 Si 기판에 많은 트랜지스터 transistor, 리지스터 resister, 콘데서 condensor 등의 소자를 만들고 이들을 AI 배선으로 서로 접속한 것으로 극적인 효율성 향상을 가져왔다. 과거의 대형 컴퓨터는 손톱만한 크기의 마이크로프로세서 microprocessor로 발전하였고 전력소모는 극도로 줄었으며 내구성은 크게 향상되었다.

 반도체 제조는 Si 원료 제조공정, Wafer fabrication, IC 조립 및 검사로 이루어진다. 각각의 과정은 다시 세분화되며 극도로 정밀하고 깨끗한 환경 하에서 작업이 진행된다. 나노미터(nm) 단위의 작업을 진행하기 때문에 초정밀 오차, 먼지 한 톨, 땀 방물의 소금 결정 하나까지도 반도체에 치명적 영향을 끼칠 수 있다. 

 Wafer fabrication 과정도 초정밀, 초미세 환경 하에서 시행되는 것인데, 이렇게 만들어진 Wafer를 적당한 크기로 자르는 과정(Wafer scribing)이 더해지고 잘려진 칩을 기판에 올리는 작업(Chip mounting) 후 칩과 기판을 연결하는 작업(Wire bonding)을 시행하고 chip과 wire를 보호하고 내구성을 향상시키기 위한 조치(Packaging/Sealing)가 추가된다. 이렇게 만들어진 반도체 package 표면에 식별 및 추적을 위한 marking을 시행하고 테스트 과정을 거쳐 불량품을 걸러 낸다.

 글로 읽으니 괴리감이 덜하긴 하지만 실제적 수치를 상상했을 때는 너무도 동 떨어진 세상에서 반도체가 탄생하는 것이라는 생각에 감탄사를 내밷게 된다.

 복잡한 과정을 겪고 탄생된 반도체가 활용되는 분야는 앞서 언급한 현대 산업 전반이라고 말할 수 있고, image sensor(디지털 카메라, 망원경, 내시경, 휴대폰 등에 사용)나 발광 diode(LED, light emitting diode, 신호등 등에 이용) 또는 반도체 레이져 등 종래의 반도체에 변형을 가해 특수한 목적으로 이용되기도 한다.

 반도체는 마이크로 단위를 넘어 나노 단위로 들어섰으며 여기서 더한 혁신이 가해진다면 원자 단위의 반도체 구성을 진행할 수 있으리란 기대가 있다. 이미 7 nm 정도까지 미세화 된 상태라면 크기를 더 줄이는 것은 불가능한 한계로 받아들여지기도 하지만 과학의 역사가, 인류의 역사가 그랬듯, 또 한번의 진보를 통해 반도체는 더욱 발전하리라 기대해 본다.

 




 세상이 점점 복잡해지고 있다. 내가 지식을 축적하는 속도보다 내가 모르는 영역이 발전하는 속도가 훨씬 빠르고 내 지식은 시간이 지나면서 망각으로 버려지는 경우도 많다. 편리한 도움을 구하기 위해 인터넷을 이용하는 경우가 많지만 나를 비롯한 다수의 사람들은 인터넷을 통한 지식이 공허하단 사실에 공감하는 경우가 많다. 그런 이유로 인터넷에서 단편적 지식을 추구하기보다 책을 통해 지식을 구하고 용어의 정의나 인물에 관한 정보 정도는 인터넷의 도움을 받고 있다.

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  반도체 연구는 전문 영역이고 전체 인구 가운데 극소수 사람들만이 역량을 펼치고 있는 분야다. 그러나 어제와 오늘이 다를 정도로 빠른 변화를 보이는 현대사회에서 핵심기술의 거의 전 부문(일상 생활에서 접하는 스마트폰, 자동차, 시계, 가전 제품 뿐 아니라 항공기, 우주선, 인공위성 등 현대 산업의 전 분야)에 사용되고 있는 반도체에 대한 호기심이 배경 지식이라도 쌓고자하는 욕심에 더해져 나를 이 책으로 이끌었다.

 

 <반도체란 무엇인가>는 반도체의 탄생 배경, 역사, 제조 공정, 구조와 역활 등에 대한 내용을 그림 및 사진을 덧붙여 설명하고 있다. 물론 내용이 쉽지 않다. 특히 제조 공정이나 구조를 살필 때는 내가 읽으면서도 낯선 용어와 전문적 지식을 요하는 설명에 머리가 멍해지기도 했지만, 책을 다 읽은 후 반도체가 어떤 것인지에 대한 아주 얕은 개념 정도는 잡게 되었다.
 

 삼성전자와 SK 하이닉스가 대한민국 반도체 산업의 선두주자인 동시에 글로벌 시장에서 상당한 영향력을 행사하는 중이다. 이들 기업이 높은 위상을 갖게 된 데에 기업가 뿐 아니라 반도체 산업을 정열을 쏟은 많은 공학자, 기술자, 생산 인력 등의 공헌이 높았다고 생각한다. 또한 이 초정밀 산업의 중심에 한국 기업이 있다는 사실에 뿌듯함을 느낀다.

 대부분의 사람들은 나처럼 생업과 연관된 지식을 따라가기조차 버거울 것이다. 그럼에도 다양한 분양에 대한 관심을 게을리하지 않고 작고 얕은 지식이나마 추스려 내 것으로 만들고자 한다면 <지대넓얕>에서 채사장이 언급한 '넓고 얕은 지적 대화'를 이끌어 갈 수 있을 것이며 국민적 지적 능력의 향상을 가져올 것이라 믿는다. 그게 다시 배려로, 존중으로, 공감으로 표현되는 높은 시민의식으로 이어질 것이라 생각한다.

 <반도체란 무엇인가>를 통해 생소한 영역인 반도체에 대해 생각해 볼 기회를 갖게 되었음에 감사한다.