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내가 살아가면서 매력있다고 생각하는 과학기술 - 예술과 과학기술


사회를 살아가면서 과학기술의 발달로 많은 기술들이 생겨나고 발전하였다. 생명공학으로 인간수명이 늘어났으며 IT기술의 발달로 언제어디서든 빠른 속도의 인터넷이 가능해졌다. 이 모든 것이 각각 다른 분야에 독립적으로 발달 되었을까? 나는 그렇게 생각하지 않는다. IT기술의 발달로 생명공학에 이용하는 각종 장비나 기기들이 발달되었으며 컴퓨터와 보급된 인터넷망으로 인해 빠른 정보 교환이 가능해졌다. 그렇다고 IT 기술이 기술발달의 최상단에 있다는 것은 아니다. 내 생각에는 반도체 기술이 현대사회를 이끌어간, 이끌어갈 기술이 아닐까 생각한다.

반도체는 우리 생활에 정말 많이 밀접 되어 있다. 한국의 한 대학생이 아침에 학교에 등교하는 과정을 예를 들어보자. 김학생은 인천에 거주하는 대학생이다. 학생의 학교는 경기도 의왕시에 있는데 시간표는 어찌나 가혹한지 전부 9시에 시작하는 수업뿐이다. 아침에 핸드폰 알람으로 6시에 일어난 학생은 씻고 준비를 마치고 집을 나선다. 그리고 스마트폰을 들어 타야할 버스정류장에 버스가 1분후에 도착하는 걸 확인하고는 달려서 버스정류장에 가고 버스에 승차한다. 목적지에 도착하는 동안 핸드폰으로 인코딩 해놓은 미국시트콤을 보면서 시간을 보낸다. 버스가 인근 지하철역에 도착할 때 즈음 김학생은 핸드폰으로 지하철 시간표를 체크하고 시간이 넉넉하게 남아있음을 확인한 뒤 천천히 플랫폼으로 걸어간다.


얼핏 보면 핸드폰의 발달이야기로 들리겠지만 반도체 덕분이다. 등교를 하나하나 뜯어보면 핸드폰 알람을 맞추는 것부터 기술이다. 제 시각에 울리는 알람이 너무 보편화되어서 쉽게 생각할지 모르지만 알람이 “제 시각” 에 울리려면 위성과의 교신으로 세계 표준시를 전송받고 지정된 울려야 한다. 그리고 버스정보와 대중교통 시간표에 대해 이야기 하자면 각 버스 운송 사업부에서는 버스의 연착과 원활한 관리를 위해 통신으로 차량번호, 위치, 간격 등 여러 가지 정보를 관리한다. 쉬운 예로 버스가 각 정류장에 정차할 때 “이번 정류장은 ~입니다.” 라고 하는 버스 내 방송은 예전에는 테이프로 했다고 한다. 일일이 지정 정류장에서 손수 틀어줘야 했는데 이제는 위치정보에 따라 지정된 프로그램이 자동으로 방송을 하게 되어있다. 버스 운전기사의 편리성에만 해당 되는 이야기가 아니다. 넓게 보면 운전기사의 편리함이 운전에 더욱 집중하게 할 수 있어 운전미숙으로 인한 사고로부터 승객들의 안전 또한 보장된 셈이다. 반도체 기술의 발달이 없었다면 우리 삶의 결과물이 어떻게 바뀌었을지 생각해보자. 김학생을 예로 든다면 1분뒤 도착하는 버스를 예견하고 달리는 사람은 거의 없다. 버스를 놓치면 지하철의 시간표도 지연되고 학교에는 지각을 하게 될지도 모른다.

조금은 과장된 예로 설명한 것 같지만 그만큼 반도체가 인간생활과 과학기술 발달의 중요한 위치에 서 있다는 것이다. 그렇다면 반도체는 무엇일까?

반도체의 사전적 의미를 찾아보면 "순수한 상태에서 부도체와 비슷한 특성을 보이지만 불순물의 첨가에 의해 전기전도도가 늘어나기도 하고 빛이나 열에너지에 의해 일시적으로 전기전도성을 갖는 물체" 라고 되어있다. 이를 이해하기 위해서는 먼저 반도체의 공정 과정을 알아야 한다. 공정은 간단히 말해 실리콘 웨이퍼 위에 패턴을 디자인하고 깎아낼 부분과 남길 부분을 선정해 전류가 흐르는 길을 만들어 패턴을 만들고 각종 화학처리로 마무리 된다.쉽게 말하면 그림그리기 이다. 그림도 많이 그리다 보면 실력이 늘어 전체적인 마감이나 디테일이 좋아지듯이 반도체 또한 그러하다. 반도체 기술의 집약도가 높아지면 기능은 그대로이지만 크기가 작아져 여러 가지 기능을 추가할 공간이 마련되고 최종적으로는 제품의 질이 높아지거나 크기가 작아져 휴대성이 늘어난다. 나비효과처럼 반도체의 발달은 우리사회에 작지만 커다란 영향을 미치는 것 같다. 단지 조그만 변화로 사회의 패턴, 일의 양식, 인간의 행동마저 변화 시키는 반도체 기술은 정말 매력적인 기술이라고 생각한다. 


예술과 과학기술 - 이화영 교수님 수업 레포트 By IMJI

본문 참조사항

반도체 - 전기전도도에 따른 물질의 분류 가운데 하나로 도체와 부도체의 중간영역에 속한다. 순수한 상태에서는 부도체와 비슷하지만 불순물의 첨가나 기타 조작에 의해 전기전도도가 늘어나기도 한다. 일반적으로 실온에서 10-3~1010Ω·cm 정도의 비저항을 가지나 그 범위가 엄격하게 정해져 있지 않다.


실리콘 웨이퍼 - 순도 99.9999999%의 단결정(單結晶) 규소를 얇게 잘라 표면을 매끈하게 다듬은 것이다. 웨이퍼의 표면은 결함이나 오염이 없어야 함은 물론, 회로의 정밀도에 영향을 미치기 때문에 고도의 평탄도가 요구된다. 최근에는 두께 0.3㎜, 지름 15~30㎝의 원판 모양의 것이 사용되고 있다. 이 실리콘웨이퍼는 조립한 후에 검사가 끝나면 개별 칩으로 잘려져서 완성된 집적회로로 사용된다.


버스정보시스템 - 버스의 운행정보를 실시간으로 제공하는 첨단교통시스템으로, 'bus information system'을 줄여 'BIS'라고도 약칭한다. 각 버스에 위성항법장치(GPS)를 설치하여 인공위성과 연결시켜, 운행상황을 교통정보센터로 보내면 이를 각 정류장에 설치된 디지털 안내판에 표시해준다. 따라서 승객들이 몇 분 뒤에 버스를 탈 수 있는지 확인할 수 있고, 버스를 타고 있는 승객도 언제 목적지에 도착할 수 있는지를 알 수 있다. 문을 연 채 운행하거나 과속 또는 노선이탈 중인 버스도 체크할 수 있으며, 이를 발견하면 해당 버스와의 통신을 통해 안전운행을 유도할 수도 있다. 배차간격을 버스 스스로 조절할 수도 있으며, 인터넷으로 실시간 정보를 업데이트하므로 가정에서도 버스 운행상황을 확인할 수 있다.


반도체 발전기 - 반도체를 사용한 전력 공급장치.크게 나누어 열전기발전식과 태양전지 발전식이 있다. 모두 우주선이나 인공위성에 사용되고 있다.


갈륨 비소칩 - 실리콘 반도체가 가지는 한계를 극복한 것으로서 화합물 반도체인 갈륨비소를 사용한 반도체 칩이다. 이것은 인터넷, CD 플레이어, 바코드, 휴대전화 기지국 등에 이용되는 기술이다.


반도체 산업 - 전자기기에 진공관 등의 전자회로소자 대신 반도체산업의 중심대상인 반도체전자소자, 예를 들면 다이오드나 트랜지스터 등을 사용하면 전자제품의 크기와 무게가 크게 감소되며, 소요전력의 절감, 신뢰성의 증진이 이루어지고 수명이 반영구적으로 된다. 또 관련부품의 소형화, 작업성의 향상, 불량품의 감소, 제조인건비의 절감 등도 이룩할 수 있어 전자기기의 반도체화(半導體化)가 급속히 진행되고 있다. 한편, 반도체소자의 기능이 점차 인간의 두뇌세포의 기능에 가까운 동작을 할 수 있게 되어가고 있어, 이것으로 매우 복잡·정교한 전자기기의 구성이 가능하다.


실리콘 벨리 - 미국의 캘리포니아주(州) 샌프란시스코만(灣)을 둘러싼 샌프란시스코반도 초입에 위치하는 샌타클래라 일대의 첨단기술 연구단지.

팰러앨토시(市)에서 새너제이시에 걸쳐 길이 48km, 너비 16km의 띠 모양으로 전개되어 있다. 이 지대는 12~3월을 제외하고는 연중 비가 내리지 않아 전자산업에 가장 이상적인, 습기 없는 천연의 환경을 갖추었고, 가까운 곳에스탠퍼드대학 ·버클리대학 ·샌타클래라대학 등 명문대학이 있어 우수한 인력확보가 쉬운 입지조건을 갖추었다. 또 캘리포니아 주정부의 전자회사 유치를 위한 초기의 세제상 특혜 등으로 인하여 세계 유수의 반도체산업이 한데 모인 첨단기술의 전진기지가 되었다. 연구단지의 명칭은 반도체 재료인 ‘실리콘’과 완만한 기복으로 펼쳐지는 샌타클래라 계곡(밸리)에 의거한 조어(造語)로서, 1970년대 초부터 널리 쓰였다. 오늘날에는 반도체 생산뿐만 아니라, 반도체가 만들어내는 온갖 종류의 마이크로일렉트로닉스 관련기업도 약 80개사가 참여, 첨단기술분야에서의 기술혁신, 벤처비즈니스, 벤처캐피털에 의해서 일대 산업복합체가 형성되어 있다. 이곳에서 급성장한 대표적 기업으로는 페어차일드, 인텔 등의 반도체 관련기업이 있다. 국내기업으로는 1983년의 현대전자를 비롯하여 삼성 ·엘지 등의 전자회사가 진출하였으며, 한국인 운영의 군소 관련업체만도 20여 개가 된다.


예술과 과학기술 - 이화영 교수님 수업 레포트 By IMJI