반도체 분야 연구 선도와 지속적 경쟁력 확보를 위한 방향
김유빈 편집위원(명지대학교 반도체공학과 교수)
지난 7월 6일, 제1회 한과대에서 ‘반도체·디스플레이 분야 글로벌 제조 리더에서 글로벌 연구선도/인재양성 국가로의 도약’을 주제로 세션이 열렸다. 이번 세션의 좌장을 맡은 유회준 KAIST 교수는 세션 시작에 앞서 “기술적, 산업적 의미를 넘어 정치적, 전략적으로 중요도가 높아지고 있는 이들 기술에 대해 한국이 글로벌 제조 리더로 성장했지만, 앞으로 연구 분야 또는 인재 양성 분야에서도 세계 최고가 되지 못한다면 그 경쟁력을 오래 유지할 수 없을 것”이라는 점을 강조했다. 반도체와 디스플레이 분야는 민간 기업이 잘하고 있는 분야로 지금까지는 이들 기업을 중심으로 세계 기술을 선도해왔으나, 미래의 경쟁력 확보를 위해서는 기업만 잘할 것이 아니라 연구와 인재에 대한 국가적 차원의 전략적 접근과 지원이 필요하다는 의미로 해석된다.
‘왜 이 연구 필요한지’ 깊은 성찰 필요
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(위) 첫 번째 발제를 맡은 유담 싱가포르대학교 교수 (아래) 두 번째 발제자 스웨덴 RISE 국영연구소의 임장권 박사 |
세션의 1부에서는 먼저 세계를 무대로 연구 활동을 수행하는 대표적 한인 과학자의 연구 주제를 소개하는 순서를 가졌다. 총 4개의 발제를 통해 헬스케어, 전력반도체, 반도체 신공정, 보안분야의 연구성과를 공유했다. 첫 번째 발제를 맡은 유담 싱가포르대학교 교수는 고혈압, 고혈당과 같이 장시간 모니터링을 통해 지속 관찰해야 하는 질환과 달리 저혈압, 저혈당은 발생 시 응급 상황과 직결될 수 있기 때문에 기존 센서가 아닌 웨어러블(wearable) 형태가 되어야 한다고 분석했다. 이를 바탕으로 유 교수는 헬스케어 분야에서는 각종 신체 정보와 환자의 패턴을 학습해 비정상적 상황을 신속히 분석할 수 있는 ‘저전력, 고집적 반도체 기술’이 핵심 경쟁력이 될 것으로 전망했다.
두 번째 발제는 스웨덴 RISE 국영연구소의 임장권 박사가 고에너지밴드갭(WBG) 전력반도체 기술을 소개했다. 전력반도체는 전자기기에 인가되는 전력을 변환, 저장, 분배 및 제어하는 역할을 담당하며 최근 모바일 기기 증가, 전기차 보급 확대 등으로 우리 또한 주목하고 있는 분야이다. 임 박사는 “전력반도체는 소재, 소자, 설계, 회로, 신뢰성, 패키지, 시뮬레이션 등 종합기술이 필요한 기술 분야로 이들 기술과 기술을 연결하는 이른바 ‘가교(bridge)’ 역할이 매우 중요하다”라고 언급하며, 스웨덴 RISE 국영연구소의 사례를 들어 우리나라도 전력반도체 분야 기술 선도를 위해서는 공공 연구기관을 중심으로 기술과 기술을 엮는 역할을 적극적으로 할 필요가 있다고 강조했다.
세 번째 발제를 맡은 김지영 텍사스대학교 교수는 3차원 구조 반도체 소자를 위한 원자층공정(ALD)에 대해 소개했다. 김 교수는 “이미 한국은 반도체 분야 글로벌 리더로 세계는 우리가 무엇을 하는지 들여다보는데, 우리는 반대로 항상 세계를 벤치마킹하려 한다”라면서 이제는 반도체 기술 선도국으로서 ‘왜(why)’ 이 연구를 해야 하는지 깊은 성찰을 통해 ‘잘하는 연구 분야’를 찾아 한국의 경쟁력을 만들고, ‘같이 할 수 있는 분야’를 발굴해 인재를 키워내는 데 집중해야 한다고 언급했다.
마지막 발제는 이윤명 성균관대학교 교수가 사물인터넷(IoT) 보안용 회로 연구에 대한 동향을 소개했다. 이 교수는 동일한 제조공정에서 생산되는 반도체의 미세구조 차이를 이용해 보안 키를 형성하는 물리적 복제 방지 기술(PUF) 분야 전문가로 개인정보, 의료정보, 금융정보 등 광범위한 데이터가 사물인터넷으로 연결되기 시작하면서 앞으로 반도체 분야에서도 보안 기술이 더욱 중요해질 것으로 전망했다. 특히 원하는 대상과 원할 때 연결하기 위해서는 ‘인증’이 보안 분야에서 핵심 주제가 될 것으로 전망하면서, PUF와 같은 반도체 공정 특성을 활용한 방법이 중요한 솔루션을 제공할 수 있을 것으로 기대했다.
반도체·디스플레이 인재 확보 방안
2부에서는 1부 발제자를 포함해 박진섭 한양대학교 교수, 양준성 연세대학교 교수가 패널로 참여해 우리나라의 반도체 경쟁력 유지를 위한 반도체 인력 양성 방향과 선도 연구 분야를 어떻게 발굴한 것인지에 대해 열띤 토론을 이어갔다. 먼저 반도체학과의 교육 과정에 대한 논의가 이루어졌다. 특히 산업체가 요구하는 인력과 학교에서 키워내는 인력 간의 수준 차이, 즉 수요와 공급의 불일치 문제에 대해 의견을 모았다.
이와 관련한 솔루션의 일환으로 ‘계약학과’가 일부 상위권 대학을 중심으로 추진되고 있다. 계약학과는 우리의 독특한 인재 양성 모델로 좋은 여건을 제공해 우수 인재를 조기에 유치할 수 있는 장점을 갖지만, 여전히 변화에 더딘 우리 학부 교육의 한계를 언급하며 산업체의 수요에 맞춰 대학의 교육 과정 혁신이 함께 일어나야 이러한 인력 양성 모델이 성공할 수 있을 것이라는 결론을 내렸다.
경쟁력 있는 연구 분야 발굴을 위해서는 대학원을 중심으로 전문인력이 마음껏 새로운 것을 시도할 수 있는 연구의 ‘판’을 깔아주는 것이 중요하다는 의견이 제시되었다. 학교가 아무리 노력해도 산업계의 수요를 100% 충족시키는 것이 현실적으로 어렵다면, 오히려 교과 과정을 통해 문제를 발굴하고 이것을 창의적으로 해결하는 전주기 경험을 강화하는 것이 필요하다는 것이다. 이를 위해 기업별, 산업별, 지역별로 다양한 연구의 판을 어떻게 깔아줄 것인가를 정부, 기업, 대학이 함께 고민해야 한다는 점에서 공감대를 이루었다. IMEC에서 연구 활동을 수행 중인 한 참석자는 산업체와 학교의 간극을 메꾸기 위해 IMEC과 같은 기관이 출범했다면서, 한국형 IMEC을 설립하고 석·박사 전문인력이 참여하는 인턴십 제도를 함께 운영한다면 수요와 공급의 일치는 물론 연구와 교육을 동시에 경험한 전문 인력을 키워낼 수 있을 것이라 제안하기도 했다.
반도체 품종이 점차 다변화되고 있는 만큼 인재 양성을 위한 교수법, 커리큘럼이 다양화되어야 한다는 주장도 제기되었다. 지나치게 메모리 분야에만 치우쳐 있는 우리나라가 지속적인 반도체 경쟁력을 유지하기 위해서는 지금보다 더 폭넓고 광범위한 분야의 반도체 연구를 수행할 필요가 있다는 점을 이유로 들었다. 이러한 과정 속에서 다양한 인재를 양성할 수 있는 교육 과정을 확대하는 전략을 병행해야 한다는 것이다. 특히 우리나라는 웨이퍼에서 제품이 생산되기까지의 공정을 실질적으로 경험한 학생이 거의 없다며, 차별화된 인재 양성을 위해 대학에서의 반도체 실습 환경을 어떻게 개선할 것인지, 이것을 교육 과정에 어떻게 녹여낼 수 있을지에 대한 논의를 이어가야 한다고 강조했다.
이번 한과대 반도체/디스플레이 세션에서는 첨단 유망 기술에 대한 경험의 공유뿐 아니라 한인 과학자들이 세계 무대에서 활동하면서 느낀 통찰을 나눠주는 의미 있는 시간이었다. 특히 추격형에서 선도형 연구 혁신을 표방하고 있는 우리에게 ‘무엇’을 연구할 것인지 이전에 ‘왜’ 연구해야 하는지, 이른바 ‘연구의 정당성(justification)’ 확보를 위한 노력을 강조한 점은 곱씹어볼 대목이다.
교육과 관련해 산업체가 필요로 하는 역량을 충족 시키기 위한 노력과 동시에 다양한 창의와 도전기회를 부여하는 노력도 병행되어야 한다는 인재양성의 방향도 제시해주었다. 이번 한과대는 세계의 여러 시각을 통해 우리의 문제를 투영해볼 수 있는 중요한 계기가 되었다. 이러한 교류가 과학기술 현장의 여러 난제를 함께 해결하는 새로운 장으로 발전하길 기대해본다.