반도체 기술로 대한민국 미래를 선도하는 혁신의 요람, 한국전자통신연구원(ETRI)에 가다

과학기술정보통신부는 지난해 12대 국가전략기술을 발표했는데, 이중에서도 단연 한국의 수출 경제를 이끌고 있는 반도체에 관한 관심과 기대가 돋보인다. 인공지능의 발전과 글로벌 빅테크 기업들의 성장으로 새로운 반도체 시장이 개척될 기대까지 더해지며, 기존 반도체 관련 연구성과와 역량을 기반으로 꾸준한 연구와 혁신을 통해 국가경제의 새로운 부가가치를 창출해내고 있는 ETRI의 중요성이 더더욱 커지고 있다.

철저한 보안을 통과하여 들어간 ETRI 연구동 13개의 건물이 크게 들어서 있어 마치 대학교 캠퍼스를 보는 기분이었다. 드넓은 산책로를 따라 들어가 ETRI 정보통신체험관을 방문했다. 체험관에는 지금껏 ETRI에서 연구·개발된 기술들을 직접 체험하고 볼 수 있었다.

◆ 따뜻한 기술이 따뜻한 미래를 만든다, ETRI 정보통신체험관 탐방기

“디지털 혁신으로 행복한 미래세상을 만드는 기술선구자”라는 비전답게, ETRI는 국민 모두가 ICT 기술을 누릴 수 있도록 따뜻한 영향력을 펼치고 있다. 국민들의 삶을 풍요롭고 건강하게 해주는 기술부터, 안전한 국민생활에 기여하는 기술까지, 한국전자통신연구원의 체험관 방문은 ETRI의 기술이 우리의 일상에 구석구석 맞닿아 있음을 오롯이 느끼는 시간이었다. ETRI 정보통신체험관의 경우, 누리집(https://www.etri.re.kr/korcon/sub3/sub3_1205.etri)에서 사전 신청 후 관람할 수 있다.

ETRI 정보통신체험관.

ETRI의 대표적인 국민들의 안전과 편의를 위한 기술로는 ▲사용자 맞춤형 기술로 발달장애인 VR(가상현실) 직업훈련 ▲재난현장 소방관 돕는 인명탐지 레이더 시스템 ▲건물붕괴 사전 예측 연구 ▲국민 일상 안전 지켜주는 ‘K-가드’ 생활안전 위험 예방서비스 앱 개발 ▲ICT 지능정보 기술이 접목된 지능형 구제역 대응시스템 ▲AI CCTV로 범죄위험 예측해 시민안전 도우미 ▲폐질환 조기 선별기술 ▲노년층 치매 예측 인공지능 기술 ▲교통혼잡 해결할 도시교통 브레인 등이 있다.

3D로 보는 HEVC(High Efficiency Video Coding) 코덱 기술, UHD TV의 핵심기술.

AR(증강현실)을 통해 6G 저궤도 위성 통신 기술을 시연하는 모습.

2019년 대한민국은 세계 최초로 5G 이동통신을 서비스하기 시작했다. ETRI는 여기서 한 발짝 더 나아가, 6G 시대를 위한 발판을 준비하고 있다. 우리가 비행기에서 전화 통화를 할 수 없는 이유는 기지국이 지상에만 있기 때문이다. 그런데 6G 기술을 이용하면 하늘에서도, 사막 한 가운데에서도, 망망대해 바다 한 가운데에서도, 전쟁 시에도 막힘 없이 통신을 할 수 있다. 이는 인공위성으로 기지국을 옮기는 저궤도 위성 통신 기술을 활용한 것으로, 6G 기술 하에서는 5G보다 5배 이상 빠른 통신 속도를 경험할 수 있게 된다. ETRI의 정보통신체험관에서는 전시에도 통신이 가능한 6G 시뮬레이션을 증강현실을 통해 볼 수 있었다.

◆ 대한민국 과학기술의 역사를 써내려 간 ETRI

ETRI의 역사관.

다음으로 방문한 곳은 한국 정보통신기술 연구의 역사를 한눈에 볼 수 있었던 한국전자통신연구원의 역사관이었다. ETRI는 정보, 통신, 전자, 방송 및 관련 융합 기술 분야의 핵심·미래기술을 연구개발하고, 성장동력 창출 및 성과확산을 통해 국가경제·사회 발전에 기여한다는 목적으로 설립되어 디지털 전환의 선두에서 국가전략기술을 확보하며 대한민국의 ICT 발전을 견인해 왔다.

대표적인 연구성과만 보더라도 ETRI의 산업 경제에 대한 기여도를 체감할 수 있다. ETRI는 1989년 4M DRAM 개발로 반도체 선진국 대열에 진입하는 기반을 마련했고, 1995년 CDMA 이동통신 시스템을 세계 최초로 상용화하여 이동통신 강국의 초석을 다졌으며, 2004년 세계 최초 이동무선 광대역 인터넷 와이브로(WiBro)의 개발, 2007년 세계 최초 4세대 이동통신 LTE 개발, 2009년에는 고효율 조명용 백색 OLED 기술을 개발하여 국가경쟁력을 드높였다. 최근까지도 초지능·초성능·초연결·초실감·지능화융합 부문에서 차세대 마이크로 LED, 전기차용 차세대 리튬 이차전지, AI기반 영상 처리 및 부호화 등 지속적으로 연구성과를 내며 혁신을 이끄는 기술 선도자로 자리매김했다.

최근 증가하는 AI 분야와 시스템 반도체의 수요 증가에 맞서, ETRI는 장기적인 국가 기술 경쟁력 강화를 위해 연구를 지속하고 있다. 지능형반도체연구본부에서는 초거대 AI 반도체 연구를 비롯하여, 지능형 엣지 반도체 연구, PIM 인공지능 반도체 연구, 지능형 센싱 반도체 연구에 집중하고 있다. 그간 연구진은 ▲재난현장에서 사람 찾는 센서 반도체 ▲원클릭으로 시스템반도체 칩 자동설계 기술 ▲최고성능 AI 반도체 알데바란 ▲9개 두뇌 작동하는 자율주행차 프로세서 등을 개발했다. 향후에는 AI 알고리즘에 최적화된 AI 전용 반도체인 NPU가 요구되기에 인간의 뇌를 이루는 뉴런과 시냅스 구조를 모방한 차세대 AI 반도체 기술인 뉴로모픽 연구를 진행하고 있다.

ETRI의 역사와 연구성과를 설명하는 정길호 홍보실장.

이러한 연구 성과들이 빛을 발하여 ETRI는 제4차 산업혁명 기술특허 세계 1위, 국제표준화기구 표준특허 세계 5위, 국가연구개발 최다 우수성과 배출 등을 달성했다. 범위를 좁혀 2019년부터 2023년까지를 살피더라도 5년 누적 특허출원 건수 13,946건, 기술이전 기업 수는 1,488건에 이른다. 더욱이 ETRI가 진행하는 R&D IPR 산업 및 10대 대표성과의 국가경제 파급효과가 374조 원으로 추산되기에, 국가 경제 발전과 국민 삶의 질 향상에 기여하는 굳건한 성장동력인 국내 최고 ICT 전문 연구 기관임을 볼 수 있다. ETRI는 “선제적 탁월성, 세계적 영향력, 조화로운 열정, 상생적 협력”의 경영 철학을 가지고 기술 혁신을 통해 시장을 선도하고, 글로벌 표준을 정립하는 데 기여하고 있다. 빠르고 광범위한 파급효과를 통해 사회 전반에 긍정적인 변화를 촉진하고, 이를 통해 더욱 풍부하고 지속 가능한 미래를 구축해 나가는 것이다. 모두를 위한 따뜻하고 포용적인 기술 혁신을 추구하는 ETRI가 앞으로 써내려갈 새로운 역사가 기대되는 견학이었다.

◆ 우리가 살아가는 세상 어디에나 존재하는 ETRI의 기술을 직접 일궈온 연구원들을 만나다

‘디지털 혁신으로 행복한 미래세상을 만드는 기술 선구자’라는 ETRI의 비전은 연구원들의 노력을 통해 비로소 현실화되고 있었다. 이번 취재는 특별히, 한국전자통신연구원의 반도체소부장기술센터의 유성욱 기술총괄과 초지능창의연구소의 노태문 연구전문위원을 인터뷰해 ETRI의 연구와 기술현황에 대해 자세히 들어보았다.

유성욱 반도체소부장기술센터 기술총괄 / 노태문 초지능창의연구소 연구전문위원.

ETRI에서 연구하고 계시는 분야와 반도체 기술을 쉽게 설명해주세요.

반도체는 전기가 흐르는 ‘도체’와 전기가 통하지 않는 ‘부도체’의 중간 물질이라고 볼 수 있습니다. 이 반도체는 디지털 기기를 만드는 데 쓰이는데, 정보를 기억하는 역할을 하는 반도체를 ‘메모리 반도체’, 정보를 처리하는 역할을 하는 반도체는 ‘시스템 반도체’라고 합니다. ETRI는 1989년에 4M DRAM이라는 메모리 반도체를 개발해서 우리나라를 첨단 반도체 제조기술 보유국가로 성장시켰고, 이 성과로 우리나라가 메모리반도체 세계 1등 국가가 될 수 있었던 것이죠.

ETRI의 반도체소부장기술센터에서는 국내 최초 반도체 종합실험실을 운영하며 반도체 일괄공정 연구시설을 통해서 ICT 소재·부품·장비 관련 연구를 진행하고 있습니다. 실리콘 반도체, 화합물 반도체, 디스플레이 기술, 바이오 센서 등 다양한 고성능 소재와 부품 개발에 주력하고 있고, 초지능창의연구소에서는 인공지능과 관련된 칩을 설계하고 개발하며 사회와 산업 전반의 초지능적 문제를 해결하고 있습니다.

ETRI 반도체소부장기술센터의 반도체 실험실.

과학기술정보통신부가 12대 국가전략기술에 ‘반도체’를 포함시킨 이유가 무엇이라 생각하시나요?

반도체는 산업의 ‘쌀’이라는 말이 있잖아요. 모든 현대적인 전자 시스템과 장비에 반도체가 들어가지 않는 곳이 없어요. 반도체가 글로벌 시장에서 높은 부가가치를 지니고, 우리나라가 기술경쟁력을 갖고 있다는 것을 고려한다면 가장 중요한 국가전략기술 중 하나로 반도체를 포함시키는 것은 당연한 일이죠. 더욱이 반도체 기술이 모든 전자기기의 성능을 결정짓는 중추적인 역할을 하는데, 고성능 컴퓨팅, 인공지능, 데이터 센터, 자율주행차, 스마트 디바이스 같은 현대 기술이 성장하면서 반도체의 중요성이 더욱 더 커지고 있다고 볼 수 있습니다.

ETRI에서 연구하는 미래과학기술이 국민의 삶과 우리나라의 산업전반에 어떤 변화를 주고 있나요?

ETRI는 국책 연구 기관인만큼, 우리나라 경제 안보와 미래성장에 아주 중요한 역할을 다하고 있습니다. 과거에는 국가 프로젝트를 통해 메모리 반도체를 개발하면서 국내 기업들이 세계 시장에서 경쟁할 수 있는 기반을 마련했습니다. 오늘날 IT강국으로서의 우리나라의 위상은 단언컨대 ETRI가 있었기 때문이라고 생각해요.

우리 국민들이 지내는 일상에 ETRI의 기술이 닿지 않은 곳이 없을 정도에요. 당장 매일 들고 다니는 핸드폰부터, 반도체나 디스플레이가 쓰이는 모든 전자기기, 통신기기에 ETRI가 기여했다고 볼 수 있죠. 다들 매일하는 전화 통화에도 LTE나 5G를 쓰실 텐데, 더 나아가서 6G 같은 차세대 통신 네트워크까지 ETRI가 기술을 주도하고 있습니다. ETRI가 연구하는 기술은 안전한 국민생활과 국방에도 기여하고 있습니다. 국내 최초로 기업에 질화갈륨(GaN) 반도체칩의 설계 및 제작을 돕고 있는데, 이런 차세대 반도체 기술을 확보함으로써 기술 자립화도 기대할 수 있는 것이죠.

인터뷰 질문에 답하는 유성욱 기술총괄과 노태문 연구전문위원.

ETRI에서 연구를 진행하면서 가장 뿌듯함을 느꼈던 순간이 있다면요?

현장의 노력이 실제로 국민의 삶에 도움이 되고 있다고 느낄 때 뿌듯함을 느낍니다. 특히 제가 연구하는 반도체는 국민생활을 풍요롭게 하는 핵심 기술이라고 생각합니다. 그리고 역사적인 기술적 성취를 이뤄온 ETRI에서 일하는 것 자체가 개인적인 뿌듯함을 줍니다. 1980년대 국가 주도 프로젝트를 통해서 메모리 반도체를 성공적으로 개발해서 한국을 세계 반도체 시장에서 중요한 위치로 끌어올리고, CDMA 통신 기술을 세계 최초로 상용화한 연구소에서 제가 원하는 연구를 하는 것 자체가 소중한 경험이죠.

ETRI에서는 기업 지원과 인재양성도 이뤄지고 있는데, 관련 업무를 할 때 큰 뿌듯함을 느낍니다. 특히 유망 중소·벤처 기업 60개社에 맞춤형 기술지원이나 파운드리(반도체를 위탁받아 생산하는) 서비스를 제공해서 크게 개발기간을 단축시킨 성과도 있어요. (ETRI는 2023년 기준 중소기업 지원을 통해  기여매출액 162억 원, 비용절감 39억 원, 개발기간 244개월 단축이라는 성과를 달성했다.) 그리고 우리나라는 메모리 반도체 강국인 만큼, 아직은 시스템 반도체 설계를 담당할 인재가 부족한데, ETRI에서는 반도체 설계 인력을 양성하는 부트캠프를 운영하면서 계속해서 전문인력을 배출하고 있습니다. 여러 방면에서 국가 미래를 책임지고 있는 것이죠. (ETRI는 24년간 반도체 전문인 2만 8000명을 배출했다.)

연구원으로서 지니는 개인적인 목표나 바람이 있다면 들려주세요.

항상 제가 맡은 프로젝트가 좋은 성과를 내기를 목표로 바라는 것 같아요. 국가 경제에 이바지한다는 자부심을 가지고 맡은 일에 몰입하고 성취하는 것이죠. 기술이 만들어내는 영향력을 이해하고, 젊은 세대도 과학과 기술에 더 많은 관심을 가지고 도전할 수 있기를 바랍니다.

연구개발된 기술이 사장화 되지 않도록 후속과제를 통해 꼭 상용화될 수 있도록 하는 정책적인 지원도 필요하다고 생각합니다. 대부분의 과제가 기술성숙도(TRL) 4~6 내외의 레벨이다 보니 기업에서 기술을 이전받아 제품화하기에는 일반적으로 어려움이 있습니다. 따라서 기업들이 기술을 쉽게 상용화할 수 있도록 기술개발 TRL을 높이는 적극적인 지원이 있으면 좋겠다는 바람입니다.

◆ 시대를 바꾸는 기술, 시대를 바꾸는 ETRI

인간의 상상과 한계를 뛰어넘는 놀라운 기술이 펼쳐지고 있는 세상이다. 우리의 일상을 풍요롭게 하는 기술은, 그런 세상을 만들기 위해 불 꺼지지 않는 연구실에서 치열하게 고민하며 성과를 만들어내는 이들이 있기에 가능했다. 지금 이 순간에도, 우리가 앞으로 살아갈 날들에도 어디에나 존재하는 ETRI의 첨단 과학 기술이 새로운 시대를 열어가고 있다.

지난 8월 27일 과학기술정보통신부는 “국가전략기술 육성 계획”을 발표하며 ‘AI와 반도체, 첨단 바이오, 양자’ 등 3대 게임 체인저 분야에서 세계 3대 강국으로의 도약을 핵심 목표로 선언했다. 우리 정부는 해당 분야에 약 3조 4천 억원이 투입하는 등 글로벌 기술 경쟁력 1위 수성과 새로운 산업 먹거리 창출을 위해 지원을 아끼지 않고 있다. 국가적인 반도체 역량을 만들어내고 있는 세상을 향한 따뜻한 ETRI의 기술이 보다 행복한 일상, 풍요로운 나라를 만들어갈 미래를 기다려본다.

대한민국 정책기자단 윤정인 whistle@snu.ac.kr