귀순한 북한병사, 그리고 기생충

북한 병사가 판문점 JSA(공동경비구역)를 지나 남한으로 귀순했다. 유엔군사령부가 공개한 북한군 탈북 영상에는 긴박했던 11월 13일 오후 판문점 공동경비구역(JSA) 상황이 고스란히 담겨 있다. 북한 병사가 차를 몰고 귀순하는 장면, 차가 수로에 빠지는 장면, 차를 버리고 남쪽으로 뛰는 장면, 그 순간 총을 쏘는 북한군의 모습 등 긴박한 순간을 생생하게 볼 수 있었다. 첩보 영화를 보는 듯한 이러한 탈출 화면은 사실상 가시광선 CCTV 카메라와 적외선 CCTV 카메라 기술의 발전과 더불어 네트워크 기술이 널리 보급되면서 가능하게 되었다. 이런 장면을 TV 로 볼 수 있는 것은 3차 산업혁명의 결과로 볼 수 있다.

돌이켜 보면 40년전 필자가 초등학생 시절 동네 시장에서 약장수들이 기생충 약을 팔곤 했었다. 놀랍게도 약장수는 지나가는 삐쩍 마른 어린이를 잡아 직접 기생충을 먹이고, 바로 얼마 후 항문으로 기생충이 나오는 장면을 바로 보여 주었다. 지금으로 보면 대단히 위법적이고 인권 침해 현장이나 그 시절은 그렇게 살았다.  최근 북한 귀순 병사의 기생충 논란을 보면서 40여년 전 우리의 모습이 오버랩된다.

실험실의 기생충 사진, 출처: 구글.

반도체에도 '기생 성분' 있다

그런데 반도체에도 기생 성분이 있다. 다시 말해 반도체가 고속 동작을 하거나 고주파가 신호를 처리할 때 그 반도체에 존재하는 기생성분이 시스템 성능에 큰 영향을 미친다. 이를 '패러시틱스'(Parasitics)라고 하는데, 이 단어가 바로 '기생충'을 의미한다. 용어가 동일한 것이다. 

반도체 구조에서 금속이 면적 성분을 갖게 되면 캐패시터라는 기생 성분이 발생한다. 캐패시터 기생 성분은 추가적으로 전자를 가두는 에너지 저장 장치가 된다. 이 에너지 저장장치는 반도체가 고속 전압을 전달하는데 방해를 하게 된다. 그러나 모든 자연계의 구조물은 표면적을 갖기 때문에 이 기생성분을 피할 방법이 없다. 

뿐만 아니라, 반도체 내에는 트랜지스터와 트랜지스터를 연결하는 금속 연결선이 존재한다. 또는 반도체와 반도체를 연결하기 위해서는 패키징을 해야 하고 스마트폰이나 서버를 만들기 위해 인쇄 회로 기판에 연결하게 된다. 이러한 연결선 금속 구조에 전류가 흐르면 자기장이 발생한다. 이 자기장은 회로의 고속 전류의 흐름을 방해한다. 이러한 기생성분은 기생 '인덕턴스'라고 부른다. 이 기생성분에서는 자기장 에너지를 저장하고, 고속 전류의 흐름을 방해해서 일종의 고속 전류의 필터 기능을 하기도 한다. 그런데 반도체 내부, 외부는 모두 금속 연결선으로 연결되어야 한다. 따라서 어쩔 수 없이 반도체가 기생 인덕턴스와 같이 생존할 수 밖에 없다.

전력 반도체 IGBT 의 기생 성분을 표현한 그림, 출처: KAIST.

그렇지만 유익한 측면도... 공존법 모색해야

4차 산업혁명에 필요한 반도체에 공존하는 기생성분이 꼭 나쁜 측면만 있는 것은 아니다. 때로 반도체 회로에 존재하는 이러한 기생 성분을 이용하기도 한다.

기생충은 다른 종의 체내외에 붙어 해당 기생된 생물의 양분을 얻어 살아가는 진핵세포로 이루어진 무척추동물을 이르는 말이다. 지구상에서 확인된 생물 770만종 중 거의 40%가 기생충이라고 한다.

기생충 연구자들에 따르면 질병의 저항력이 떨어지는 약한 개체에게 기생충이 사라지면 사소한 변화에도 약해져 생태계는 멸망해버린다고 한다. 실제로 기생충이 없이 청결하게 지내면 알레르기에 걸릴 가능성이 증가한다고 한다. 인간에 존재하는 기생충도 인간의 몸에 해만 되는 것은 아니라고 한다.

옛날에는 화석에도 기생충 흔적이 보일 정도로 사람도 기생충에 많이 노출되었다고 한다. 이처럼 기생충은 인류 역사와 같이 해온 것이다. 공존의 지혜는 40년을 돌고 돌아 다시 우리에게 다가오는 교훈이다. 4차 산업 혁명 시대가 되면서 다시 한번 기생충으로부터 교훈을 배우게 된다. 인공지능, 빅데이터, 로봇이 무장한 4차 산업혁명이 우리 일자리를 위협하더라도 인류와 공존하는 방법을 찾아 내야 한다.

[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수] 

김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수.