도체와 알바생, 오늘은 집에서 VR게임을 하며 데이트를 하기로 합니다. VR헤드셋을 이리저리 살펴보며 들뜬 도체와는 달리 가오는 그를 어린 아이 취급하며 비웃는데요. 하지만 이내 상황은 반전됩니다. 두 형제에게 또 무슨 일이 일어나게 된 걸까요? 지금 바로 <반도체 ㅇㄱㄹㅇ> 열한 번째 에피소드를 통해 확인해보세요.

현실이야~꿈이야~ VR 앞에 무너져버린 가오의 위엄!

도체가 한껏 들뜬 표정으로 박스를 뜯습니다. 박스 속 아이템은 바로 VR헤드셋! 오늘 도체는 여자친구인 알바생과 함께 집에서 VR게임을 즐길 계획인데요. 하지만 가오는 VR헤드셋을 들고 아이처럼 좋아하는 도체를 한심하다는 듯 쳐다봅니다. 도체는 그런 가오를 아랑곳하지 않고 게임을 할 생각에 그저 설레기만 합니다.

전화벨이 울리자 알바생을 데리러 나가는 도체. ‘형이 있는데 가도 괜찮냐’는 그녀의 말에 도체는 상관 없을 거라며 집으로 발걸음을 재촉합니다.

드디어 집에 도착한 도체와 알바생은 가오를 보고 순간 할 말을 잃습니다. VR을 쳐다도 안 보던 가오가 VR헤드셋을 쓴 채 두 팔을 휘두르며 격렬하게 게임을 즐기고 있던 것! 가오는 가상현실 세계에 푹 빠져 두 사람이 온지도 모르고 게임에 심취해 있습니다.

이후 뒤늦게 두 사람의 존재를 확인한 가오는 애써 태연한 척 하지만 민망함을 감추지 못합니다. 형으로서, 스마트한 공대생으로서의 위엄이 무너지는 순간이네요. 하지만 아무리 민망해도 오늘도 역시 설명을 잊지 않는 ‘뼛속까지 공대생’ 가오. 가오는 VR헤드셋을 들고 두 사람에게 다가가 이야기합니다.

“도체야, VR기기에는 두 개의 렌즈나 디스플레이 장치가 있어서

각각 렌즈의 양안 시차를 고려해 각도가 다른 영상을 재생시키면

현실처럼 입체로 받아들이게 되지.

내 입체감 좀 테스트 해본 거야”

가오는 VR헤드셋을 도체에게 넘겨주기가 아쉬운지 쉽사리 손을 떼지 못합니다. 하지만 형으로서의 체면이 있기에 쿨한 척 뒤돌아 섭니다. 도체와 알바생은 그런 가오를 어이없다는 듯 쳐다봅니다. 가오까지 푹 빠져버린 VR의 세계! 그렇다면 우리는 어떻게 이처럼 생생한 가상현실을 경험할 수 있는 것일까요?

눈앞에 펼쳐지는 새로운 세상! VR(가상현실)

‘가상현실’이라 불리는 VR(Virtual Reality)은 인공적인 기술로 만들어낸, 실제와 유사한 가상세계를 경험하게 해주는 인터페이스를 말합니다. 사용자는 가상현실에 단순히 몰입할 뿐만 아니라 실재하는 디바이스를 이용해 조작이나 명령을 가하는 등 가상의 세계와 상호작용이 가능합니다. 과거에는 주로 VR을 게임으로만 즐겼다면, 최근에는 4차산업혁명의 핵심기술 중 하나로 주목 받으며 미래 주력사업으로써 활발한 개발이 이루어지고 있습니다.

그렇다면 우리는 어떻게 가상세계를 경험할 수 있는 걸까요? VR을 이해하기 위해서는 헤드 마운트 디스플레이(Head Mounted Display, HMD)의 원리를 먼저 알아야 합니다. 도체가 VR 게임을 즐기기 위해 구입한 것도 역시 HMD였는데요. HMD란 머리에 쓰고 VR을 체험할 수 있도록 도와주는 디스플레이 기계로, 현재 대부분의 VR기기가 채택하고 있다고 볼 수 있습니다.

▲ 가상현실 HMC 원리 (출처: LG Display)

사람의 양쪽 눈은 약간 다른 위치에 있어 ‘양안시차’가 발생합니다. 우리는 이를 통해 원근감이나 깊이감과 같은 입체감을 느끼는데요. HMD는 이러한 양안시차를 고려해 양쪽 눈에 다른 화면이 보이도록 고안됐습니다. HMD를 통해 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 각각 다른 시각적 정보를 보냄으로써 우리의 뇌는 가상현실을 실제 공간인 것처럼 착각하게 됩니다. 또한, 우리가 VR헤드셋을 끼고 고개를 돌리면 영상도 함께 움직이는 걸 확인할 수 있는데요. 이것은 VR의 기술 중 하나인 모션트래킹 센서 때문입니다. 모션트래킹은 사람의 움직임을 측정하여 시선에 맞는 영상을 재생하도록 하는 역할을 합니다.

VR은 게임뿐 아니라 군사, 의료, 교육, 오락, 스포츠 등 다양한 분야에서 활용됩니다. VR을 통해 군인들은 실제와 비슷한 전쟁 상황에서 가상으로 군사 훈련을 받을 수 있게 되었습니다. 또한, 의료계에서 VR은 특히나 활용도가 높은데요. 의사들은 가상의 상황에서 수술, 해부 등 의료실습을 할 수 있게 되었으며 환자들은 VR을 통해 재활치료, 심리치료 등을 받을 수 있게 되었습니다.

교육 역시 VR의 기대 효과가 큰 분야 중 하나입니다. 이제는 역사를 교과서가 아닌 VR이 구현하는 역사의 현장을 거닐며 오감으로 배울 수 있게 된 것이죠. 또한, 올해 2월 열리는 2018 평창동계올림픽 측은 봅슬레이, 스키점프, 루지 등 동계스포츠를 VR로 직접 경험할 수 있는 체험관을 마련해놓기도 했는데요. 덕분에 우리는 평소에 접하기 힘든 동계스포츠를 선수의 시점에서 실감나게 경험할 수 있게 되었습니다. 또한, VR을 이용한 스포츠 중계로 더욱더 생생한 경기 현장을 경험할 수 있게 되었고요. 이 외에도 VR로 즐기는 뉴스, 콘서트, 미술 전시회 등 VR을 활용할 수 있는 콘텐츠는 무궁무진하기 때문에 그 가치는 날로 높아지고 있습니다.

한편, 브라이언 크러재니치 인텔 CEO는 올해 열린 ‘CES 2018’에서 “데이터가 인류의 삶의 방식을 재정의할 것”이라고 강조했습니다. VR을 비롯해 스마트시티, 자율주행 기술 등이 모두 데이터에서 출발한다고 해도 과언이 아니라는 것이죠. 4차산업혁명이 도래한 지금, 앞으로 어마어마한 데이터 양이 소비될 텐데요. 그 데이터를 처리하기 위해서는 언제나 반도체를 필요로 할 것입니다. 따라서 VR시장의 성장은 곧 반도체 시장의 확대를 의미하기도 합니다. 어느새 우리 곁으로 바짝 다가온 VR시대, 반도체의 빛나는 활약을 기대해보아도 좋겠죠?

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시험기간을 맞아 A학점을 향해 열정을 불태우는 도체! 하지만 전공 책의 두께를 보니 막막하기만 합니다. 반면 가오는 시험을 앞두고도 왠지 여유가 넘치는 모습인데요. 과연 가오는 도체와는 달리 이번 기말고사가 자신 있는 걸까요? 달라도 너~무 다른 두 형제의 공부 스타일! 지금 바로 <반도체 ㅇㄱㄹㅇ> 열 번째 에피소드를 통해 확인해보세요.

두 형제가 기말고사에 대처하는 자세

‘이번 기말 무조건 A’. 도체는 자신의 목표를 벽에 써 붙인 후 비장한 모습으로 책상에 앉습니다. 이를 본 가오는 그게 가능하겠냐며 코웃음을 칩니다.

도체는 본격적으로 공부를 하기 위해 두꺼운 전공 책을 하나하나 꺼내놓으며 책상을 가득 채웁니다. 이 책 저 책 살펴보며 집중하는 모습이 사뭇 진지한데요. 하지만 시간이 흐를 수록 처음의 의욕은 희미해져 갑니다. 겹겹이 쌓인 책과 깨알 같은 글씨를 보고 있자니 가오는 정신이 혼미해집니다.

반면, 옆자리 가오는 두꺼운 전공 서적 대신 태블릿PC를 들고 한껏 여유를 부립니다. 태블릿pc 안에 시험범위 내용을 넣어놓고 공부하는 모습이 도체와는 대비되는데요. 공부할 내용을 언제 어디서든 볼 수 있게 스마트폰으로 옮겨 놓는 것도 잊지 않습니다. 공대생다운 ‘스마트’한 공부법인 듯 하네요.

도체는 시험범위의 절반 밖에 공부하지 못했는데, 야속하게도 시계바늘은 벌써 새벽 2시를 가리킵니다. 머리를 쥐어 싸고 힘들어하던 도체는 아예 책을 베고 누워버리는데요. A학점을 위한 벼락치기는 역시 실패로 돌아가는 걸까요?

불과 하루도 안 되어 의지가 꺾인 도체를 보며 가오가 한숨 쉬며 말합니다.

“도체야, 이 손톱만큼 작은 반도체에는 시험범위를 모두 담을 수 있지만, 너의 머리는.. 그냥 크기만 하구나..”

가오의 말에 도체는 뒤늦게 자신이 보고 있던 책 한 페이지를 스마트폰으로 찍어보는데요. 그렇다면 가오가 이용한 전자기기들 속 조그마한 반도체는 우리의 생활에 어떠한 영향을 끼치고 있을까요?

손톱만한 반도체가 우리에게 주는 것들

가오가 기말고사를 스마트하게 준비할 수 있었던 이유, 바로 전자기기에 탑재된 ‘반도체’ 덕분입니다. ‘전자산업의 쌀’이라 불리는 반도체는 우리가 일상에서 접하는 모든 전자기기에 필수로 탑재됩니다. 겉으로는 드러나지 않지만, 우리 생활을 편리하게 만들어주는 ‘숨은 주역’이었던 것이죠.

스마트폰, 태블릿PC 등 ‘내 손안의 컴퓨터’가 당연해진 지금, 우리는 개인마다 수십~수백만 기가바이트씩의 데이터를 갖고 있습니다. 매일 사용하는 스마트폰 한 대는 사진, 동영상, 음악 등 막대한 양의 정보를 담고 있죠. 이런 정보들을 ‘0’과 ‘1’의 디지털신호로 바꿔 저장해주는 것이 ‘메모리 반도체’입니다. 바로 이 메모리 반도체 덕분에 우리는 언제든지 원하는 정보를 저장하고 활용할 수 있습니다. 가오가 스마트폰에 책을 저장해 언제 어디서든 꺼내 읽는 것처럼 말이죠.

기기마다 차이가 있겠지만, 우리가 흔히 쓰는 전자기기에는 D램(DRAM), S램(SRAM), 낸드플래시(NAND Flash), CPU, 아날로그 IC(Analog IC), CMOS 이미지센서 등 매우 다양한 반도체로 구성되어 있습니다. 그 중에서도 대표적인 메모리 반도체로는 D램과 낸드플래시를 꼽을 수 있습니다.

D램은 전원공급이 끊어지면 저장된 데이터가 모두 사라지는 ‘휘발성 메모리’로, 하나의 기억소자에 1개의 트랜지스터, 1개의 커패시터로 구성되어 있습니다. 커패시터 특성상 D램은 일정한 주기로 리프레시(refresh) 과정이 필요하지만, 회로 구조가 간단해 저비용으로 대용량 메모리를 제작하는 데 유리합니다. 이렇듯 D램의 ‘가격대비 성능’이 훌륭하기 때문에 PC는 물론 스마트폰, 게임기 등 다양한 디지털기기에 사용되고 있습니다. 현재는 전자기기들이 점점 소형화, 모바일화 되면서 데이터 처리 속도의 향상과 저전력에 기반을 맞춰 현재도 끊임없는 발전을 거듭하고 있습니다.

전원을 끄면 저장된 정보가 사라지는 D램과는 달리, 낸드플래시는 한 번 저장된 정보는 전원이 끊겨도 지워지지 않는 ‘비휘발성 메모리’입니다. 특히 데이터를 자유롭게 저장 및 삭제 할 수 있기 때문에 휴대성이 높은 디바이스의 저장장치에 적극 활용되고 있습니다. 디지털 카메라의 SD 메모리카드, 스마트폰 메모리, PC와 노트북에 사용하는 SSD, 그리고 USB 메모리까지 다양한 제품에 탑재됩니다.

최근에는 기존 평면의 낸드플래시를 다시 수직으로 쌓아 저장용량을 늘린 3차원 3D 낸드플래시가 등장했는데요. 3D 낸드플래시는 수직 구조의 셀을 가지고 있어 비트 라인간의 간섭을 최소화 했으며, 플로팅 게이트를 대신하여 절연체를 사용함으로써 워드 라인 간의 간섭이 적어 기존 NAND 대비 2배 이상 높은 신뢰성을 갖고 있다고 합니다.

주변을 둘러보면 D램과 낸드플래시가 쓰이지 않는 전자기기는 거의 없다고 해도 과언이 아닙니다. 우리는 이제 무거운 책들을 직접 들고 다니지 않아도, 태블릿에 담아 언제 어디서나 가볍게 책장을 넘길 수 있게 되었습니다. 또, 연례행사처럼 가끔씩 들여다보던 앨범도 스마트폰만 있다면 언제든 열어보며 추억을 되새길 수 있게 되었죠. 이렇듯 메모리 반도체는 우리 일상의 풍경을 완전히 새롭게 바꿔놓았습니다. 앞으로도 계속 발전을 거듭할 반도체로 인해 우리의 생활이 얼마나 스마트해질지 기대가 됩니다.

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지난번 Siri 사건으로 잔뜩 화가 난 알바생. 아무것도 모르겠다는 도체의 표정은 그녀의 화를 더 돋울 뿐입니다. 하지만 도체는 설상가상으로 또 한번 오해를 사게 되었다는데요. 두 사람은 과연 언제쯤 오해를 풀고 예전으로 돌아갈 수 있을까요? <반도체 ㅇㄱㄹㅇ> 아홉 번째 에피소드를 통해 지금 바로 확인해보세요!

잠금이 풀려야 오해도 풀린다! 도체의 운명은?

Siri가 밝혀낸 의문의 여자 ‘미나’. 알바생은 도체에게 실망감을 감추지 못합니다. 하지만 그녀가 화내는 이유를 도통 알 수가 없는 도체는 그저 미안하단 말만을 반복합니다.

알바생은 도체에게 그의 핸드폰을 내밀며 해명할 것을 요구합니다. 하지만 이게 웬걸? 도체는 본인 핸드폰의 비밀번호를 연달아 틀립니다. 심지어 본인임을 입증하는 지문조차 인식이 안 되네요. 도대체 어떻게 된 일일까요?

알바생은 도체가 잠금을 일부러 안 푼다고 생각해 의심은 더욱더 깊어집니다. 도체는 ‘미나’에 대해 해명할 기회도 없이 잠금해제까지 문제를 일으키자 더더욱 애를 먹는데요.

그 시각, 가오는 길거리에서 셀카 찍기에 한창입니다. 하지만 셀카를 확인하려 앨범을 연 순간, 자신의 사진이 아닌 도체와 알바생의 커플 셀카가 가득한 것을 확인하게 됩니다. 그 순간 가오는 깨닫습니다. “핸드폰이 바꼈구나”

알고 보니 가오가 조금 전 카페에 나올 때 도체의 핸드폰을 들고 나왔던 것! 같은 핸드폰을 사용 중인 형제의 웃지 못할 에피소드였던 것이죠.

핸드폰을 들고 다시 카페로 간 가오. 잠금을 못 풀어 쩔쩔매고 있는 도체의 핸드폰에 검지를 갖다 대며 말합니다.

“도체야, 지금 이 핸드폰이 내 검지에 반응해서 지문인식이 풀리는 걸 네가 봤잖아?

다시 말해서 이 핸드폰은 내 거란 말이야.

네 핸드폰 가져”

이로써 알바생은 도체가 잠금을 고의로 풀지 않은 게 아니었다는 걸 알게 됩니다. 두 사람은 서로를 마주 보며 그동안 무슨 일이 있었던 거냐는 듯 허탈해합니다. 그런데, 스마트폰은 어떻게 이처럼 개개인의 지문을 구분해 인식할 수 있는 걸까요?

빠르다! 편하다! 안전하다! 지문인식기술

우리가 지문만으로 스마트폰의 잠금을 해제할 수 있는 이유, 바로 지문인식기술이 탑재돼 있기 때문입니다. 지문인식기술이란 사용자의 지문을 전자적으로 읽어 미리 입력된 데이터와 비교해 본인여부를 확인하는 시스템을 말합니다.

지문은 우리가 태어나서 죽을 때까지 같은 형태를 유지하며, 타인과 지문이 같을 확률은 10억분의 1이라고 합니다. 지문인식기술은 바로 이러한 지문의 특성을 활용하고 있는데요. 사람마다 다양한 지문의 유형을 파악 후 지문의 갈라진 점, 이어진 점, 끝점을 스캔해 각 지문의 특징을 좌표로 얻어 기존 데이터와 대조해 신분을 확인합니다.

지문인식기술을 포함한 생체인식기술은 타인이 도용하거나 복제할 수 없는, 개인의 고유한 신체정보를 이용하기 때문에 높은 보안성을 자랑합니다. 또한, 자신의 지문 정보를 한번 저장해놓으면, 그 다음부터는 인식시키는 데 1초 채 걸리지 않기 때문에 매우 편리합니다.

지문을 인식하는 방식에는 여러 가지가 있지만, 크게 광학식과 반도체식으로 나눌 수 있습니다. 광학식은 강한 빛을 플래튼(Platen)에 쏘아 플래튼에 얹힌 손끝 지문의 형태를 반사하면 반사된 지문의 이미지가 고굴절 렌즈를 통과해 CCD에 입력되는 방식입니다. 광학식은 현재 가장 보편적으로 쓰이고 있지만, 값이 비싸고 모듈의 크기가 커 스마트폰과 같이 휴대성이 중요한 디바이스에는 잘 쓰이지 않습니다.

현재 대부분의 스마트폰에는 주로 정전용량 혹은 전기전도를 감지하는 반도체식이 쓰이고 있습니다. 반도체식은 피부의 전기 전도 특성을 이용해 실리콘 칩 표면에 직접적으로 손끝을 접촉시키면, 칩 표면에 접촉된 지문의 특수한 모양을 전기적 신호로 읽어 들이는 원리인데요. 스마트폰에 장착된 전용 센서는 각 지문별 전기용량 차이를 인식해 개인별 지문패턴을 대조합니다.

반도체 지문인식센서는 주로 스마트폰의 전면 홈버튼이나 후면에 탑재되고 있습니다. 그런데 최근에는 디스플레이 일체형 지문인식에 이목이 쏠리고 있습니다. 현재 애플, 삼성전자 등 글로벌 기업들은 스마트폰에 디스플레이 일체형 지문인식을 적용시키기 위해 열을 쏟고 있는 상황인데요. 만약 이것이 구현된다면 화면을 터치하는 것만으로도 지문인식이 가능해져 보다 편리한 사용이 가능해질 전망입니다.

지문인식기술은 스마트폰뿐 아니라 우리 일상에서 매우 다양하게 쓰이고 있습니다. 출입통제 및 근태관리 분야는 물론, 보안성이 높은 만큼 본인인증을 할 때도 매우 유용합니다. 은행서비스, 전자상거래, PC 및 각종 응용프로그램 등의 인증방식으로 사용되고 있습니다. 이 밖에도 공항 내 자동출입국심사, 도어락, 경찰 수사 등 지문인식기술의 사용범위는 무궁무진합니다.

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