답변 내역

안녕하세요. 박재화 박사입니다.반도체 패키징은 단순하게 칩을 감싸는 공정이 아니라 전기 신호, 열, 전력을 외부와 연결하는 구조입니다. 따라서 실제 성능에 지대한 영향을 주게 됩니다.칩과 기판 사이의 배선이 짧고 촘촘할수록 신호 지연이나 전력 손실이 줄어 고속 동작에 유리한 반면, 배선이 길거나 접속부가 많다면 저항과 기생 인덕턴스 및 커패시턴스가 커져 신호 품질이 나빠질 수 있습니다. 또 패키지는 칩에서 발생한 열을 히트스프레더나 방열판으로 전달하기 때문에 열을 얼마나 잘 빼내느냐가 성능 유지에 중요하거든요.특히 AI 때문에 중요한 HBM이나 칩렛처럼 여러 칩을 가까이 배치하는 첨단 패키징은 데이터 이동거리를 줄여 대역폭을 높이고 전력소모를 낮출 수 있습니다. 다만 여러 칩을 촘촘히 쌓으면 열이 집중되고 결국에는 제조 난이도도 높아져서 비용이 높아지는 문제로 직결됩니다. 결국에는 현대 반도체에서는 칩 설계만큼 패키징의 배선 구조와 방열 설계가 전체 성능을 좌우한다고 보시면 될 것 같습니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.트랜지스터가 큰 전류를 제어할 수 있는 이유는 작은 입력 신호가 반도체 내부의 전하 이동 조건을 크게 바꾸기 때문입니다.BJT에서 베이스에 작은 전류를 흘린다면 베이스-이미터 접합을 통해서 캐리어가 주입되고, 그 결과 컬렉터와 이미터 사이에 훨씬 큰 전류가 흐를 수 있게 되는데, 베이스 전류가 큰 전류를 직접 공급하는 것이 아니라, 큰 전류가 흐를 수 있는 상태를 만들어주는 역할을 합니다.MOSFET은 조금 다르게 게이트에 전압을 걸면 전기장이 만들어져 반도체 표면에 전류가 흐를 수 있는 채널이 형성되는데, 게이트는 절연막으로 분리되어 있어 정상 상태에서는 전류가 거의 흐르지 않지만, 게이트 전압만으로 드레인-소스 전류를 조절할 수 있습니다.이 원리를 이용해 작은 신호 변화를 큰 전류 변화로 만들면 증폭기가 되는 것이고, 전류를 켜고 끄도록 사용하면 스위치가 됩니다. 결과적으로 트랜지스터의 핵심은 작은 입력 신호로 반도체 내부의 캐리어 흐름이나 전도 채널을 제어하는데 있다고 할 수 있습니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.와이파이는 공유기와 스마트폰, 노트북이 전파에 디지털 데이터를 실어 서로 주고받는 무선통신 기술이고, 공유기가 인터넷 회선과 무선기기 사이를 연결해 줍니다. 데이터들은 0과 1을 그대로 보내는 것이 아니고, OFDM, QAM 같은 변조방식으로 전파의 위상과 진폭 등을 바꿔 전달하고, 수신기가 이를 다시 데이터로 복원합니다. 2.4GHz는 파장이 더 길어 벽이나 장애물을 비교적 잘 통과하고 도달 거리도 긴 편인데, 블루투스나 전자레인지 등과 같은 대역을 써서 간섭이 많을 수 있습니다. 5GHz는 사용할 수 있는 채널 폭이 넓고 혼잡이 상대적으로 적어 고속 통신에 유리하지만, 벽을 여러 개 통과하면 신호가 더 약해지게 됩니다.그래서 공유기 가까이에서 영상 스트리밍이나 대용량 다운로드를 할 때는 5GHz가 유리하고, 방이 멀거나 벽이 많은 곳에서는 2.4GHz가 더 안정적인 경우가 많습니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.LCD는 스스로 빛을 내는 장치가 아니라 뒤쪽 백라이트의 빛을 액정으로 조절해서 화면을 만듭니다. 화면 앞뒤에는 서로 다른 방향의 편광판이 있고, 그 사이에 전기장에 따라 방향이 바뀌는 액정분자가 들어있는데, 전압을 걸지 않았을 때와 걸었을 때 액정분자의 배열이 달라지면서 빛의 편광 방향도 달라지게 됩니다. 그 결과로 두 번째 편광판을 통과하는 빛의 양이 달라져서 픽셀의 밝기를 조절할 수 있는 것입니다.각 픽셀에는 TFT라는 작은 트랜지스터가 있어서 전압을 세밀하게 조절하고, RGB 컬러필터를 통해 RGB 밝기를 각각 결정하게 됩니다. 이 세 색의 밝기를 조합한다면 수많은 색을 표현할 수 있고, 픽셀 수백만 개가 동시에 제어되면서 화면이 만들어집니다.결국 LCD의 핵심은 전기장으로 액정분자의 방향을 바꿔 백라이트가 얼마나 통과할지를 조절하는 것이라고 생각합니다.

안녕하세요. 박재화 박사입니다.한국은 삼성전기가 2018년 PLP 양산에 들어가면서 일찍 상요화했지만 2019년에 해당 사업이 삼성전자로 이관된 이후 생태계 확장이 충분히 이어지지 못한 것으로 알고 있습니다. 반면에 대만은 TSMC를 중심으로 패키징 장비, 소재, 기판 고객사가 함께 움직이면서 후공정 생태계를 빠르게 키워가고 있습니다. 이런 차이가 계속되면 결국 기술 자체는 먼저 만들었을지 몰라도, 실제 양산과 공급망에서는 대만 의존도가 높아질 수 밖에 없습니다. 기업의 몫은 기술개발과 양산투자, 고객 확보라면 정부의 몫은 표준 그리고 인증체계와 공동 인프라, 그리고 소부장 기업들을 육성하고 장기적인 R&D 관련 지원으로 보는 것이 맞을 것 같습니다.특히 첨단 패키징은 한 기업만 잘해서 되는 산업이 아니라 기판, 장비, 소재, 설계, 파운드리가 모두 함께 움직여야 경쟁력이 생깁니다. 그래서 기술을 지키는 책임을 기업이나 정부 한쪽으로 돌리기보다는, 기업이 시장을 만들고 정부가 생태계가 끊기지 않도록 받쳐줘야 될 것으로 보입니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.전자레인지에서는 음식 전체가 똑같이 데워지는 것이 아니라 내부의 전자파가 반사되면서 뜨거운 지점과 덜 뜨거운 지점이 생기게 됩니다. 또한 전자파는 음식의 바깥쪽에서 안쪽으로 들어가기 때문에 두껍거나 수분이 많은 음식은 중심부가 상대적으로 더 늦게 뜨거워질 수 밖에 없습니다.그래서 테두리가 먼저 뜨거워지는 경우가 많지만, 음식 모양이나 전자레인지 구조에 따라서 항상 그런것은 아닙니다. 가장 효율적인 방법은 음식을 한가운데 두껍게 쌓는 것 보다는 얇고 넓게 펴놓고, 가운데는 비워두고 링 모양으로 배치하는 것이 유리합니다.만약에 양이 많으면 중간에 한 번 섞거나 뒤집어 주는 것이 좋고, 회전판이 있는 제품이면 음식이 회전할 수 있도록 가운데 치우치지 않게 놓는 것이 가장 좋습니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.하이퍼스레딩은 하나의 CPU 코어가 두 개의 작업 흐름을 동시에 처리하는 것처럼 보이게 만드는 기술입니다. 실제 계산장치가 두 배로 늘어나는 것은 아니고, 레지스터나 작업 상태를 두 세트로 나눠서 두 개의 논리 프로세서처럼 동작하게 하는 것입니다. 한 스레드가 메모리 데이터를 기다리거나 계산장치를 잠시 사용하지 못할 경우 다른 스레드가 비어 있는 자원을 사용할 수 있고, 이렇게 하면 코어 내부의 연산장치가 쉬는 시간을 줄여서 전체 처리 효율을 높일 수 있습니다. 운영체제에서는 하나의 물리 코어가 두 개의 CPU처럼 보이기 때문에 서로 다른 스레드를 각각 배정할 수 있습니다.

안녕하세요. 박재화 박사입니다.고온 초전도체는 아주 차갑게 하지 않아도 전기가 저항 없이 흐를 수 있는 특별한 물질입니다. 그런데 왜 이런 현상이 생기는지는 아직도 완전하게 밝혀진 바 없고, 물질마다 설명도 다 다릅니다.대표적으로 구리산화물에서는 전자들이 서로 강하게 영향을 주고 ,우너자들의 자석 같은 성질이 전자 두 개를 짝짓게 만든다는 설명이 유력하게 작용하고 있고, 니켈산화물도 비슷하게 전자와 자성이 중요하다고 보고 있지만 구조 자체가 더 복잡해서 아직 연구가 계속되고 있다고 합니다.수소가 많이 들어간 초전도체는 원자들이 떨리는 진동이 전자들을 서로 짝짓게 만든다는 기존이론으로 비교적 잘 설명되고, 결정구조가 중요한 이유는 원자들이 어떤 거리와 모양으로 배열돼 있느냐에 따라서 전자의 움직임과 자성이 달라질 수 있기 때문입니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.공유기를 껐다 켜보는 것도 방법이지만 먼저 다른 휴대폰이나 노트북에서는 집 와이파이가 잡히는지 확인해보시는 게 좋을 것 같습니다.다른 기기는 정상인데 본인 휴대폰만 안잡힌다면 공유기보다 휴대폰 쪽 문제일 가능성이 크기 때문에 우선 휴대폰을 충분하게 식히시고, 와이파이를 껐다 켜거나 비행기 모드를 잠깐 켰다가 해제해보세요. 와이파이 이름은 보이는데 연결만 안 된다면 해당 네트워크를 삭제 한번 해보시고 다시 비번 넣고 연결해보는 것도 시도해보시면 좋을 것 같습니다.집 와이파이가 다른 기기에서도 아예 안 보인다면 공유기 전원을 껐다가 다시 켜보시고, 그래도 본인 휴대폰에서만 와이파이 목록 자체가 잘 안 뜬다면 네트워크 설정 초기화나 휴대폰 점검까지 생각해 볼 수 있습니다. 제 생각에는 질문을 주신 경우는 발열 후 재부팅 직후라는 점 때문에 우선 휴대폰이 충분히 식은 뒤 다시 확인하는게 먼저일 것 같습니다.

안녕하세요. 박재화 전문가입니다.누전차단기는 전선으로 들어가는 전류와 다시 돌아오는 전류가 같은지 계속 비교해 누전을 감지하는 장치입니다.정상 상태에서는 전기가 전기기기를 거쳐 그대로 돌아나오기 때문에 두 전류의 크기가 거의 같아 차이가 생기지 않지만, 사람이 감전되거나 절연이 손상돼 전류 일부가 접기나 건물 구조물 쪽으로 새면 들어간 전류와 돌아온 전류 사이에 차이가 발생하게 됩니다.차단기 내부의 영상변류기라는 코일이 이 미세한 차이를 자기장 변화로 감지하고 전기 신호로 바꿉니다. 누설전류가 정해진 기준을 넘을 경우 트립 장치가 작동해서 내부 접점을 빠르게 끊어 전원을 차단하게 됩니다. 결국 누전차단기의 핵심은 제가 보기엔 전류의 절대적인 크기보다는 들어간 전류와 돌아온 전류의 차이를 감시하는 데 있습니다.