생글생글

디지털 이코노미

실리콘 조각이 글로벌 경제 패권 결정짓는다

디지털 전환의 모든 분야는 반도체에 빚지고 있다. 컴퓨터, 인터넷, 저장장치, 클라우드, 사물인터넷 등 오늘날 디지털 전환의 기반이 되는 모든 장치 안에는 반도체가 들어 있다. 새로운 스마트폰을 구입할 때 소비자가 지불하는 비용 중 가장 큰 부품이 반도체다. 배터리, 블루투스, 와이파이, 오디오, 카메라 등의 조작이 모두 반도체로 인해 가능해진다.국가 경쟁력을 좌지우지언젠가부터 반도체는 어디에나 존재하는 당연한 부품으로 생각한다. 하지만 반도체는 현대 시스템의 많은 부문에 영향을 미치는 매우 중요한 존재다. 국가 경쟁력이 컴퓨터의 힘에 따라 좌우되어 온 점도 그중 하나다. 우리나라를 비롯한 일본, 중국 등은 21세기 접어들어 반도체 혹은 반도체로 만든 전자 제품의 교역으로 크게 성장할 수 있었다. 아시아 국가는 반도체를 찍어 내고 휴대폰과 컴퓨터를 조립하며 성장했다. 컴퓨터는 근본적으로 수백만 개의 1과 0으로 작동하는 기계다. 스마트폰 위에 보이는 아이콘과 버튼은 물론 이메일과 사진, 유튜브 동영상 모두 디지털 코드로 구성되며, 그 코드는 0과 1로 구성되어 있다. 물론 0과 1이 실제로 존재하는 것은 아니다. 이는 전류의 흐름을 의미할 뿐이다. 수십억 개의 트랜지스터가 이러한 전류를 처리한다. 트랜지스터란 0과 1을 처리하고 기억하고 켜고 끌 수 있는 아주 작은 스위치다. 켜지면 1이라는 신호를, 꺼지면 0이라는 신호를 생산한다. 이런 트랜지스터가 실리콘으로 된 작은 조각 위에 수백만 개 혹은 수십억 개가 모인 물건을 반도체라고 한다.미·중 패권 전쟁의 핵심반도체는 국제 권력관계에도 영향을 미친다. 사람들은 ‘실리콘밸리’라는 이름을 들으면 구글, 아마

과학과 놀자

원자에서 방출되는 빛은 전자기파 에너지…세상을 밝히는 빛, 물질과 우주의 신비도 알려준다

머리카락 굵기의 100억분의 1 정도 작은 크기인 원자핵은 어떤 모양일까? 400억 광년 거리에 있는 먼 우주의 별들은 나이가 얼마나 되고 어떤 물질로 이루어졌을까? 물질을 구성하는 기본 입자인 원자와 원자에서 방출되는 빛을 분석하면 이런 질문에 대한 해답을 얻을 수 있다. 최근에는 분석 기술 발달에 따라 플라스마나 동위원소 분석을 통한 핵융합과 원자력과 같은 거대과학에도 활용되고 있으며, 극초단 파장을 이용한 첨단 반도체 장비 개발에도 핵심 역할을 하고 있어 기초과학의 힘을 증명하고 있다.물질의 기본 구성 입자인 원자(atom)는 기원전 5세기경 그리스의 철학자이자 과학자인 레우키포스와 그의 제자 데모크리토스가 만들어낸 ‘더는 쪼갤 수 없음’이라는 뜻의 atomos에서 유래하였다. 19세기 영국 화학자이자 물리학자인 존 돌턴이 모든 물질은 원자로 이루어졌다는 원자 이론을 발표하면서 지금과 같이 원자로 불리게 되었다. 이후 1922년 노벨 물리학상을 받은 양자역학의 아버지 보어에 의해 핵과 전자로 구성된 현대적 원자 모델이 정립되었다. 빛을 측정해 어떤 원자로부터 나왔는지 확인원자는 양성자와 중성자로 구성된 원자핵과 그 주위를 돌고 있는 전자로 구성되어 있다. 전자는 특정 궤도에만 위치하고, 이 궤도를 준위라 부른다. 높은 준위에 있다는 것은 에너지가 크다는 것을 의미하며, 낮은 준위로 이동하면 에너지를 방출한다. 이때 방출하는 에너지는 전자기파, 즉 빛의 형태를 띤다. 원자에 따라 전자의 에너지 준위가 다르므로 방출하는 빛의 에너지를 측정하면 어떤 원자에서 나온 것인지를 구분해 낼 수 있게 된다. 이를 원자분광학이라 부르며, 원자에서 방출되