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[김정호의 4차혁명 오딧세이] 50년 반도체 지배해온 '무어의 법칙', 이제 끝났다

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'무어의 법칙'은 2차원 반도체에 적용되는 개념
4차 산업혁명 시대엔 3차원 반도체 연구 발전시켜야

50년 반도체 산업 진리로 군림 '무어의 법칙'

지난 50년 반도체 기술과 산업의 '혁신'을 대표적으로 보여 주는 것이 '무어의 법칙'이다. 인텔의 공동 설립자인 고든 무어가 1965년 주장한 것으로 반도체 집적회로(IC. Integrated Circuit)의 집적도가 24개월 마다 두 배씩 증가한다는 법칙이다.

무어의 법칙에 따라 단위 실리콘 웨이퍼 면적 당 집적할 수 있는 반도체의 개수가 증가한다. 그러면 반도체 집적회로의 가격이 하락해, 기업 이익이 증가하고, 결과적으로 반도체를 값싸게 보급해 오늘날과 같은 인터넷, 스마트폰 시대를 가능하게 했다. 결과적으로 무어의 법칙이 지금까지의 인터넷과 스마트폰으로 대표되는 3차 산업혁명을 가능하게 하는 원동력이 됐다.

무어의 법칙에 따라 이렇게 반도체 트랜지스터와 연결선의 폭이 줄어 들면 반도체의 장점도 많다. 일단 트랜지스터 게이트의 길이가 줄어들면 반도체의 신호 처리 속도가 빨라진다. 그 결과 당연히 컴퓨터와 메모리의 대응속도가 빨라진다. 인공지능(AI)과 빅데이터를 처리하기 위해선 이 스위칭 속도가 관건이다. 무어의 법칙에 따라 이러한 IC 의 데이터 처리 속도가 끊임없이 증가해 왔다. 또, 무어의 법칙에 따라 IC의 전력 소모도 줄어든다.

'무어의 법칙'의 개념을 보여주는 그래프. 출처: 구글 이미지.


'무어의 법칙'은 이제 끝났다

최근 삼성전자는 세계 최초로 10나노급 2세대 D램인 10나노급 8Gb(기가비트) DDR4(Double Data Rate 4)를 양산하기 시작했다고 발표했다. 이러한 무어의 법칙을 지속하기 위한 반도체 업계의 노력은 필사적이다. 하지만 필자는 기업들의 이러한 기술 혁신의 높이 평가하면서도 이제 발상의 전환이 필요하다고 본다.

일단 무어의 법칙이 지속되기 어려운 몇가지 근본적인 이유가 있다. 우선 나노미터 급의 길이가 되면 트랜지스터의 크기가 원자 10개 또는 수십 개의 크기가 된다. 수소 원자의 반경 크기에 가까워진다. 따라서 더 이상 전자 공학이 아니고 원자 공학이 된다. 두 번째 이유는 전류 누설 현상이 심각해진다. 특히 DRAM 에서는 전자를 캐패시터(Capacitor)에 가둬 두어야 하는데, 너무 작은 나노 구조이다 보니, 전자가 새어 나간다. 그래서 메모리가 데이터를 오랫동안 유지해 두기 어렵다.

그러니 데이터를 계속 유지하기 위해 단위 면적당 더 많은 전자를 가두려면 DRAM 구조가 점점 더 복잡해진다. 또는 데이터를 유지하기 위해 메모리 다시 쓰기를 반복해야 한다. 당연히 컴퓨터가 느려지고, 전력 소모가 많아진다.

이러한 전류 누설 현상은 반도체 동작 온도가 올라가면 더 심해진다. 그래서 데이터 센터의 냉각 기술이 중요해지고 있다. 아예 데이터 센터 전체를 영하 296도인 액체 질소에 넣자는 논의도 있다. 마지막으로 나노미터급 반도체 공장 건설 비용이 기하급수적으로 늘어난다. 나노미터 급 DRAM 공장 하나 짓는 데 10조원 이상 규모의 투자가 들어간다.

DRAM 의 내부 구조, 출처 : 테크닉인사이트닷컴.


3차원 반도체가 답이다

수년 전 필자는 미국 인텔의 세미나에 참석하기 위해 이 회사를 방문한 적이 있다. 무어를 잠시 만나기 위해 그의 사무 공간으로 갔지만, 아쉽게 하와이 휴가 중이라 만나지 못했다. 필자는 무어의 법칙은 이제 끝났다는 사실을 알려주고자 했다

수년전 미국 캘리포니아주 산타클라라에 있는 인텔 본사를 방문해 이 회사 공동 설립자인 고든 무어 사무 공간에 들렀다. 

지금까지의 반도체는 공정의 생산성을 높이기 위해 2차원 구조를 사용해 왔다. 그래서 실리콘 웨이퍼가 평평하고 둥글게 생겼다. 이게 바로 2차원 반도체이다. 필자는 바야흐로 4차 산업혁명 시대에는 3차 원 반도체 구조가 답이라고 주장한다.

앞으로 100년의 반도체 발전 방향이다. 삼성전자와 SK 하이닉스가 인텔을 진정으로 넘어서기 위해서는 새로운 패러다임의 개척이 필요하다. 그것이 빠른 추격자 (Fast Follower) 모델에서 창조적 선구자(Creative Leader) 로 성장하는 과정이다.

 

<김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수>

 

김정호 교수.

 

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극심한 가뭄 경남 '국가소방동원령' [서울=뉴스핌] 오상용 기자 = 가뭄과 폭염으로 심각한 물 부족을 겪고있는 경남 지역을 위해 국가소방동원령이 내려졌다. 소방청은 11일 오후 8시를 기해 국가소방동원령을 발령하고 전국 소방본부 소속 물탱크차 200대와 소방대원 400명을 경남에 긴급 투입, 농업용수와 생활용수를 공급하기로 했다. 이번 조치는 폭염과 가뭄으로 인한 국민 피해를 최소화하기 위해 행정력을 총동원하라는 이재명 대통령의 지시에 따른 것이다. 국가소방동원령은 재난 발생 우려가 크거나 재난이 발생해 해당 지역 소방력만으로 대응이 어려울 때 전국의 소방력을 동원하는 조치다. 최용철 소방청장 직무대행은 "폭염과 가뭄이 장기화하면서 국민의 일상과 생업에 직접적인 피해가 발생하고 있는 만큼 지역 차원의 대응을 넘어 국가적 지원이 필요한 상황"이라고 밝혔다. 그는 "전국의 가용 소방력을 신속하게 투입해 급수가 필요한 지역에 적기에 용수가 공급될 수 있도록 해 국민 불편과 피해를 최소화할 것"이라고 말했다. 농업가뭄관리시스템(ADMS)에 따르면 경남의 평균 저수율은 33.5%로 전국에서 가장 낮은 것은 물론, 평년 저수율 72%에 크게 못미치고 있다. 현재 경남 18개 시·군 가운데 함양군을 제외한 17개 지역에 농업용수 가뭄 단계가 내려졌다. 특히 밀양과 거제, 함안 3개 지역은 심각 단계다. 소방청은 이번 동원령에 따라 서울과 부산 대구 인천 광주 대전 울산 세종 경기 등 16개 시·도 소방본부에서 물탱크차 200대와 소방인력 400명이 경남으로 이동한다고 설명했다. 동원된 소방력은 12일 오전 9시까지 집결지에 모여 13일까지 이틀간 급수 지원 활동을 벌인다. 한편 경남소방본부는 자체 소방력만으로 원활한 급수 지원에 한계가 있다고 판단해 국가소방동원령을 요청했고, 소방청도 전국 단위 지원이 필요하다고 판단해 동원령을 내렸다. 경남 창원시가 지난 1일 의창국 북면의 한 농경지에 의창소방서의 소방 차량을 활용해 소방 용수를 공급하고 있다.[사진=창원시] 2026.08.02 osy75@newspim.com 2026-08-11 23:03
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[단독] KF-21 보라매, 공군에 9월 인도 [서울=뉴스핌] 오동룡 군사방산전문기자 = 한국항공우주산업(KAI)이 국산 초음속 전투기 KF-21 '보라매' 양산 1호기를 9월 17일 공군에 처음 인도한다. KAI는 이날 복좌형 한 대를 시작으로 연말까지 모두 8대를 인도할 계획인 것으로 10일 확인됐다. 공군 창설 77주년(10월 1일)을 앞두고 국산 전투기를 처음 인수한다는 점에서 상징성이 크다. 지난 5월 13일 경남 사천시 공군3훈련비행단에서 국산 초음속 전투기 KF-21 시제기가 힘차게 이륙하고 있다. [사진 = 뉴스핌DB] 방산업계 한 관계자는 "9월 17일 인도는 계약상 반드시 지켜야 하는 일정"이라며 "10월로 넘기면 지체상금 문제가 발생할 수 있어 변경이 어려울 것"이라고 말했다. 방위사업청도 KF-21 양산 1호기를 9월 공군에 인도하고, 2028년까지 공대공 임무 중심의 블록Ⅰ 40대를 전력화하는 계획을 수립한 것으로 알려졌다. KF-21 체계개발은 2015년 12월 시작해 지난달 29일 경남 사천 KAI 본사에서 열린 종결 기념식으로 공식 마무리됐다. 착수 10년 7개월 만이다. 시제기 6대로 약 1600회 비행시험을 사고 없이 마쳤고, 지난 3월 양산 1호기가 출고된 데 이어 5월 '전투용 적합' 판정을 받았다. 방사청은 이를 통해 설계·제작·비행제어·체계통합·시험평가 등 핵심 역량을 국내에 축적했다고 평가했다. 한국은 이번 개발로 4.5세대급 초음속 전투기를 독자 개발·양산한 8번째 국가가 됐다. 다만, 엔진 등 일부 구성품에는 해외 기술이 포함돼 있어 '완전 국산화'를 의미하지는 않는다. 기체 설계와 체계통합, 비행제어 소프트웨어, 에이사(AESA) 레이더, 생산·정비 기반을 자체 확보한 점이 핵심 성과로 꼽힌다. 첫 전력화 기지는 경북 예천의 공군 제16전투비행단이 유력하다. 156전투비행대대를 중심으로 복좌형을 우선 배치해 '조종사 전환훈련'과 '운용성능 확인'에 활용할 방침이다. 이후 단좌형이 추가되면, 예천에 블록Ⅰ 약 20대 안팎이 배치될 가능성이 높다. KF-21은 퇴역한 F-4E와 단계적 퇴역이 예정된 F-5E/F의 공백을 메운다. 정부 계획대로면, 2032년까지 총 120대가 배치된다. 지난 7월 29일 경남 사천 한국항공우주산업(KAI)에서 개최된 'KF-21/IF-X 체계개발 종결 기념식'에서 이용철 방위사업청장이 개회사를 하고 있다. [사진=방위사업청 제공] 2026.08.11 gomsi@newspim.com 공군의 KF-21 인수 사흘 전인 9월 14일, 주력 공대공 무장인 유럽산 '미티어(Meteor)' 미사일 14발이 국내에 도착하는 것으로 확인됐다. 방사청이 2024년 10월 유럽 방산업체 MBDA와 체결한 1차 도입계약 100발 가운데 일부물량으로, 기체만 먼저 인도되고 무장이 뒤따르는 상황을 피하기 위한 조치로 풀이된다. 올해 인도되는 KF-21은 '공중우세 임무' 중심의 블록Ⅰ이다. 주력 무장은 미티어 장거리 공대공 미사일과 독일 딜(Diehl)사의 IRIS-T 단거리 공대공 미사일이다. 동체 하부에 미티어 4발, 날개 장착대에 IRIS-T를 탑재해 원거리 교전과 근접 공중전을 함께 수행한다. 20㎜ M61A2 기관포도 장착된다. KF-21은 2024년 5월 두 미사일을 각각 처음 실사격해 표적을 명중시키며 데이터 연동·분리·유도·사격 능력을 검증했다. 미티어는 램제트 추진기관을 적용한 능동 레이더 유도 미사일로, 발사 후에도 추진력을 오래 유지해 회피기동하는 적기를 장거리에서 추격할 수 있다. 공군은 국산 장거리 공대공 유도탄이 2032년쯤 전력화될 때까지 미티어를 KF-21의 주력 중·장거리 무장으로 운용할 방침이다. KF-21 1대는 장·단거리 공대공 미사일을 합쳐 최대 6발을 탑재할 수 있다. 2023년 5월 9일 오후 경남 사천 한국항공우주산업(KAI) 본사 격납고에서 KAI 직원들이 한국형 전투기 KF-21 시제기에 미티어 중거리 공대공 미사일을 장착하고 있다. 2023.05.10 photo@newspim.com KF-21 블록Ⅱ 80대는 JDAM, KGGB, 천룡 장거리 공대지 미사일 등 10여 종의 무장을 순차 통합해 다목적 전투기로 전환하는 단계다. 블록Ⅲ는 내부무장창과 저피탐 성능, 전자전·센서 성능을 강화하는 중장기 개량 구상으로, 이번 첫 인도와는 직접 관련이 없다. 문제는 예산이다. 블록Ⅱ 80대 사업비는 당초 14조2440억원에서 18조4422억원으로 약 4조1982억원(29.5%) 늘어난 것으로 추산됐다. 환율과 공급망 불안, 무장 통합 비용이 복합적으로 반영된 결과다. 지난 5월 22일 방위사업추진위원회는 블록Ⅱ 양산 착수를 위한 첫 예산 625억원 편성을 의결했지만, 최종 사업비와 연차별 예산은 기획재정부 협의와 국회 심의를 거쳐야 할 것으로 보인다. 한편, 일본 군사전문지 '군사연구(軍事研究)'(2022년 10월호)는 'KF-21 전투기 보라매-블록Ⅲ에서 스텔스 전투기로 진화'란 기사에서 "한국의 KF-16 면허생산과 T-50 공동개발 경험이 이번 국산전투기 개발 성공으로 이어졌다"고 평가한 바 있다. 공군은 9월 첫 인도를 차질 없이 소화하고 2028년까지 블록Ⅰ 40대를 예정대로 받는 동시에, 블록Ⅱ 재원을 안정적으로 확보해야 하는 과제를 안게 됐다. gomsi@newspim.com 2026-08-11 17:42
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긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
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