K-초전도체 뜨면 삼성전자에게 호재? 악재? [MK위클리반도체]

초전도체 실험 영상

이차전지의 열풍이 식기도 전에 대한민국을 넘어 전 세계를 뜨겁게 달구는 새로운 이슈메이커가 등장했습니다. 바로 ‘초전도체’죠. 국내 연구진이 ‘상온 초전도체’를 개발했다고 발표하면서 논란이 되고 있습니다. 사실이라면 ‘노벨상은 기본’이라는 말이 초전도체 관련 주식들도 테마주를 형성하며 연일 들썩이고 있습니다. 일각에서는‘대한민국은 이제 반도체 대신 초전도체의 나라’가 될 거라는 얘기도 나오고 있죠.

이처럼 전국이 들썩이지만 초전도체는 비전공자들에게 사실 생소한 개념입니다. 이 때문에 자연스럽게 다음과 같은 질문이 나오기도 하죠.

네이버 지식인 中

과연 초전도체 사회가 현실이 된다면 삼성전자와 SK하이닉스 같은 반도체 산업에는 어떤 변화가 일어날까요?

반도체와 초전도체 뭐가 다른데?

반도체는 전기 저항이 도체와 부도체의 중간값을 가진다고 해서 붙여진 이름입니다. 하지만 이름처럼 전류도 절반 정도 세기로 흐르는 것은 아닙니다. 평소에는 아예 전기가 흐르지 않는 부도체로 있다가 빛이나 열을 가하거나 다른 불순물을 섞어 주면 전기 저항이 쉽게 변하여 전류가 흐르도록 바뀌지요. 조건에 따라 전류의 세기를 조절할 수 있고 교류 전류를 직류 전류로 변화시킬 수 있는 등 여러 특성이 있기 때문에 각종 전자기기에서 매우 유용하게 사용이 됩니다.

초전도체(Superconductor)는 이름 그대로 ‘슈퍼’ 도체입니다. 전기저항이 ‘0’인 물질이기 때문에 사실상 전기를 무한대로 보낼 수 있습니다. 강한 자기장을 만들 수 있기 때문에 양자 컴퓨터 등 초고속 컴퓨터나 장거리 무손실 송전, 자기공명영상(MRI) 등에 활용됩니다.

지금까지 초전도체를 구현하려면 영하 200도 이하의 극저온이나 초고압 환경을 갖춰야만 했습니다.하지만 국내 연구진 퀀텀에너지연구소 측이 개발했다는 물질은 만약 연구 결과가 맞다면 초전도 현상이 섭씨 126.85도(400K)까지 대기압에서 유지됩니다.

반도체가 전자 부품의 핵심으로 꼽히는 건 전기를 마음대로 통했다가 통하지 않게 조절할 수 있는 능력 때문입니다. 송전 능력을 극대화 하는 초전도체와는 성격이 근본적으로 다르죠. 때문에 이 둘이 서로를 대체할 수 있는 물질이라고 보기는 어렵습니다.

반도체 발열 족쇄 풀어줄 초전도체

김성모 작가 ‘돌아온 럭키짱’ 中 [출처=네이버웹툰]

오히려 초전도체가 현실화되면 반도체는 ‘봉인’이 해제되면서 비약적인 능력 상승을 추구할 수 있게 됩니다. 전기저항을 0으로 만들어버리는 초전도체의 특성이 전자기기를 작동할 때 생기는 발열을 없애주기 때문입니다.

발열은 반도체가 제 성능을 발휘할 수 없게 만드는 가장 큰 적입니다. 시스템반도체가 고사양을 구현할수록 높은 전압을 요구하기 때문에 더 많은 발열이 생길 수밖에 없죠. 앞서 삼성전자도 발열을 막기 위해 고의로 게임 성능을 낮추는 게임 최적화 시스템(GOS)을 적용하면서 논란이 되기도 했습니다. 당시 한종희 삼성전자 부회장이 직접 주주들 앞에서 사과까지 하는 등 삼성 반도체는 큰 곤욕을 겪었습니다.

하지만 초전도체가 도입되면서 발열 문제가 사라진다면 시스템 반도체는 구속해왔던 모래주머니를 벗어던지고 자유로워집니다. 성능에만 집중해 설계되면서 극도의 효율을 만들어낼 수 있습니다.

반도체칩 자체 성능 강화에도 기여 가능

D램(왼쪽)과 낸드플래시(오른쪽) 개요도

초전도체가 보편화되면 반도체를 보조해주는 것뿐 아니라 ‘반도체‘ 자체의 성능도 올려줄 수 있습니다. 사실 우리가 알고 있는 반도체는 온전한 의미에서 반도체는 아닙니다. 실리콘 같은 반도체 소재를 넘어 반도체칩까지 광의의 의미로 반도체라고 부르죠.

사실 반도체 칩 내부에는 상당수의 도체가 같이 섞여있습니다. 예를 들어 위 그림에서 확인할 수 있듯 D램에서 저장소 역할을 하는 캐패시터는 도체입니다. 어디까지나 이론적인 얘기지만 초전도체가 도입될 수 있다면 도체 부품을 대체하면서 메모리 반도체칩 자체의 처리 속도가 대폭 개선될 수 있습니다.

아직 ‘초전도체’와 거리두기 중인 반도체 기업들

하지만 아직 우리 반도체 기업들은 상온 초전도체를 개발했다고 주장한 퀀텀에너지연구소 측과 거리를 두고 있습니다. 퀀텀에너지연구소가 파트너로 내세운 주요 대기업들은 “연구소와 협력한 적이 없다”고 밝힌 상태입니다. 퀀텀에너지연구소 홈페이지에 따르면 연구소는 삼성SDI·SK엔펄스(옛 SCK솔믹스)·LG이노텍·포스코·삼성전기 등 주요 대기업을 파트너사로 명시했습니다.

하지만 LG이노텍과 삼성전기 등은 연구소측에 파트너사로 자사 이름을 올린 이유를 문의한 것으로 전해졌습니다. 논란이 일자 해당 사이트는 폐쇄된 상태입니다.

*세줄 요약* -초전도체가 현실이 되면 반도체로 인한 기기 발열 문제가 자유로워 진다 -초전도체가 반도체 칩 내부 도체를 대체하면서 성능을 올려줄 수도 있다 -다만 아직까지 결과 입증이 안돼 국내 기업들은 ‘거리두기’ 중이다

삼성전자, SK하이닉스 등 국내 대표 기업들부터 TSMC와 인텔까지! 글로벌 산업의 핵심인 반도체 기업들에 관한 투자 정보를 매주 연재합니다. 아래 ‘기자 페이지’를 구독하시면 소식을 놓치지 않고 받아보실 수 있습니다:)