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[김정호의 4차혁명 오딧세이] 반도체 메모리도 휴식 필요한 이유

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반도체 메모리 디램, 전원 끄면 데이터 사라진다

4차 산업혁명 시대를 맞아 데이터의 중요성이 그 어느 때 보다 높다. 특히 데이터는 인공지능 학습에 필요하다. 그래서 데이터가 힘의 원친이 된다. 그런데 인공지능 프로세서가 데이터로 학습하거나 판단할 때, 꼭 메모리로부터 데이터를 받아 와야 한다. 그리고 계산 후에 다시 저장해야 한다.

      김정호 교수

여기에서 시간이 걸리고 전력이 많이 소모된다. 그래서 빠르게 읽고 저장할 수 있는 빨리 반응하는 반도체 메모리의 수요가 증가하고 있다. 반도체 메모리 중에 빠른 동작 속도를 나타내면서 아울러 가장 많은 수요를 차지하는 반도체 메모리가 바로 디램(DRAM, Dynamic Random-Access Memory)이다. 저장 밀도도 높고 나노 초 (10억분의 1초) 단위의 동작 속도를 보인다. 디램은 데이터를 유지하려면 지속적인 전기 공급이 필요하기 때문에 DRAM은 휘발성 기억 장치(Volatile Memory)에 속한다. 현재 삼성전자와 SK 하이닉스가 세계 디램 시장의 1, 2 위를 차지하고 있다.

디램은 가장 간단한 구조를 가지면서 경제성이 높은 반도체 메모리 기억장치이다. 디램에는 한 개의 트랜지스터(Transistor)와 한 개의 캐패시터(Capacitor)로 이루어져 있다. 이 다른 말로 축전기라고 부르는 이 캐패시터에 전자를 저장한다. 전자가 충분히 저장된 상태이면 디지털로 ‘1’ 이고 전자가 비어 있으면 디지털로 ‘0’ 인 상태가 된다. 그래서 디램 제작 공정 시에 최대한 작은 면적에 디램 셀(Cell)을 만들려고 좁은 면적에 3차원 구조의 캐패시터를 만든다. 거의 나노 미터(10억 분의 1 미터)급 크기에 100층 짜리 고층 빌딩을 건축하는 공사와 비슷하다.

그리고 이 캐패시터에 전자를 담았다 다시 꺼내기 위한 스위치 동작을 하는 것이 트랜지스터이다. 1개의 셀 트랜지스터와 1개의 스위치가 1 비트를 저장하는 장치가 된다. 그리고 이를 연결하기 위한 데이터용 비트라인(Bit Line), 주소를 알리기 위한 워드라인(Word Line)의 금속이 디램 내부에 격자로 배치된다. 그리고 이러한 셀들이 2차원으로 격자를 이루고, 그 주위로 센서회로, 쓰기 회로, 읽기 회로, 주소 생성 회로 등이 배치된다.

다만 디램의 단점은 전기를 끄면 데이터가 사라진다는 사실이다. 그래서 영원히 데이터를 기록하기는 불가능하다. 그래서 장기간 저장하기 위해서는 데이터를 지워지지 않은 낸드 플래쉬(NAND Flash) 메모리로 이동해야 한다. 그래서 컴퓨팅 서버에는 디램이 주로 사용되고, 데이터 센터에는 낸드플래쉬 메모리가 주로 사용된다.

반도체 메모리의 대표적 기술인 디램과 낸드플래쉬 메모리의 구조, [출처=네이버 블로그]
컴퓨터 프로세서 주변에 설치되는 SK Hynix 디램의 단면 전자현미경 사진, [출처=maltiel]

 

디램도 휴식이 필요해


그런데 디램에도 태생적인 문제가 있다. 캐패시터에 저장된 전자가 새어 나가는 전자 누설(Leakage) 문제이다. 오래 시간이 지나면 디지털 ‘1’ 로 저장된 전자가 거의 다 새어나가 디지털 ‘0’으로 변한다. 저장된 데이터 값이 변화하는 것이다. 특히 반도체 메모리의 소자의 온도가 올라가면, 전자의 활동 열 에너지가 높아져서, 전자가 셀에서 빠져나가 누설될 확률이 더욱 커진다. 또한 공정이 발달하여 캐패시터 유전체의 두께가 점점 얇아 진다. 그러면 더욱 전자가 유전체를 뚫고 나가 누설될 확률이 점점 더 높아진다.

이러한 디램의 근본적인 문제를 극복하려고 일정한 시간이 지나면 디램 셀에 가두어준 전자를 읽고 다시 데이터를 쓴다. 다시 말해서 새어 나간 전자를 다시 채우는 작업이다. 이러한 디램 동작을 ‘리프레쉬(Refresh)’라고 부른다. 이 리프레쉬 시간 동안 디램은 휴식을 취하고, 그 대신 데이터를 읽고 쓰기 동작을 하지 못한다. 프로세서와 데이터의 교환도 없다. 일종의 메모리의 ‘휴식’ 기간이 된다.

컴퓨터 시스템을 사용하는 모든 장치에서 디램은 저장장치로서 가장 많이 쓰이고 있다. 디램을 사용하는 동안 데이터를 계속 저장시켜 놓기 위해서는 지속적인 리프레쉬(Refresh)가 필요하다. 그러므로, 사용하지 않을 때에도 리프레쉬를 위해서 전력을 계속 소모하게 된다. 따라서 이 리프레쉬 동작이 반복적으로 지속되면 전력 소모는 증가하지만, 컴퓨팅 계산효율은 매우 떨어지게 된다. 이 리프레쉬 동작으로 디램의 데이터는 다시 복원되지만, 일은 잠시 멈추게 된다. 이처럼 어쩔 수 없이 디램도 휴식이 필요하다.

이렇게 전자가 누설되는 문제를 줄이는 또 다른 방법이 반도체를 냉각시키는 방법이 있다. 디램을 냉각하면 전자의 운동성이 느려져 디램 셀에서 전자가 새어 나갈 가능성이 줄어든다. 그래서 인공지능 서버나 데이터센터 서버 전체를 물속에 넣는 방법이 있을 수 있다. 그러면 온도가 0 도로 유지할 수 있다. 더욱 적극적인 방법은 컴퓨터를 아예 액체 질소에 넣고 냉각하는 방법이다. 디램을 포함하는 컴퓨터와 반도체 전체를 '액화질소(Liquified Nitrogen)’로 냉각하는 방법이다.

대부분의 질소가 기체 상태이며 자연상의 액체질소는 존재하지 않기 때문에 항상 기체 질소를 액화해서 제작하며, 액체 질소의 온도는 영하 - 196°C(77K) 이다. 매우 차가운 물질 가운데는 그나마 공기 중에서 근처에서 쉽게 구할 수 있다. 더 차가운 액체헬륨은 -269°C(4K)이다. 거의 전자의 열 운동 에너지가 정지한 상태이다. 그러면 이 온도에서 디램의 리프레쉬를 아주 드물게 하여, 컴퓨터 성능과 효율을 획기적으로 높일 수 있다. 그래서 미래의 인공지능 컴퓨터와 저장장치는 액체 질소 냉각통 안에 설치될 수도 있다.

영하 -196도 액체인 액체 질소와 그 기화 증기 사진, [출처= Thoughtco]

 

◆ 인간도 휴식 필요하다 

우리도 날씨나 일로 인해서 열을 받고 더우면 에어컨을 켠다. 찬 물에 샤워를 하기도 한다. 그래서 보통 휴가는 시원한 날씨와, 바다가 있는 휴양지로 간다. 경험에 따르면 유가지로 하와이 와이키키 해변이나 빅아일랜드(Big Island)가 최고의 장소이다. 머리를 식히는데 최적의 장소이다. 머리를 리프레쉬하는 장소이다. 이렇게 휴가를 가면 사물을 바라보는 시각이 긍정적으로 바뀌고, 생각이 낙관적으로 바뀌고, 에너지와 아이디어를 다시 충전하고 일터로 돌아온다. 더 나아가 창의적 발상을 하게 되고, 일을 하거나 해결할 신기한 방법도 얻게 되는 경우가 많다. 그래서 휴식과 휴가는 꼭 필요하다. 여름에 한달 씩 휴가를 간다면 일의 효율이 두 배는 더 늘 것 같다.

KAIST 에 프랑스 학생들이 교환학생으로 온다. 교수들에 의하면 아주 우수한 학생들로 평가 받는다. 특히 일의 집중도가 매우 높다고 한다. 정해진 시간에만 일을 하지만 창의적이고, 독창적이면서, 일의 완결도가 높다고 한다. 아마 프랑스에서 여름 3개월을 휴가를 가기 때문일 수도 있다. 4차 산업혁명 시대에 꼭 필요한 소자인 디램에서 배우는 삶의 지혜이다.

최고의 휴가지로 추천하는 하와이 와이키키 해변 전경. [출처=네이버 블로그 ]

 

 joungho@kaist.ac.kr

 

[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수]

 

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은행 고정형 주담대 금리 첫 5% 돌파 [서울=뉴스핌] 박가연 기자 = 지난달 은행권 고정형 주택담보대출 금리가 연 5.11%로 통계 작성 이후 처음으로 5%를 넘어 역대 최고치를 기록했다. 전체 주담대 금리도 5개월 연속 상승했다. 한국은행이 29일 발표한 '2026년 9월 금융기관 가중평균금리'에 따르면 지난달 예금은행의 신규취급액 기준 대출금리는 연 4.57%로 전월보다 0.17%포인트(p) 상승했다. 가계대출과 기업대출 금리가 모두 오른 영향이다. [자료=한국은행] 가계대출 금리는 연 4.96%로 전월보다 0.20%p 올랐다. 주담대 금리는 연 4.88%로 0.22%p 상승하며 지난 5월 이후 5개월 연속 오름세를 이어갔다. 일반신용대출은 연 6.49%로 0.16%p, 전세자금대출은 연 4.57%로 0.22%p 각각 상승했다. 주담대 금리를 유형별로 보면 고정형은 연 5.11%로 전월보다 0.23%p 올랐다. 지난해 10월 이후 12개월 연속 상승한 것으로, 한은이 고정형과 변동형 금리를 구분해 통계를 작성하기 시작한 2013년 1월 이후 가장 높은 수준이다. 변동형 금리도 연 4.76%로 0.23%p 상승하며 4개월 연속 올랐다. 김성준 한국은행 금융통계팀장은 "고정형 주담대 금리가 5%를 상회한 것은 2013년 1월 통계 편제 이후 처음"이라며 "국내외 시장금리가 오르면서 지표금리인 은행채 금리가 상승한 것이 가장 큰 요인"이라고 말했다. 지난해 10월부터 올해 9월까지 은행채 5년물 금리는 154bp(1bp=0.01%p) 상승했다. 같은 기간 일반 고정형 주담대 금리는 146bp 올랐다. 올해 7월까지 보금자리론 금리가 다섯 차례에 걸쳐 총 125bp 인상된 점도 고정형 주담대 금리 상승에 영향을 미쳤다. 주담대 고정금리 비중은 오히려 줄었다. 신규취급액 기준 주담대 고정금리 비중은 34.2%로 전월보다 1.1%p 하락했다. 반면 전체 가계대출의 고정금리 비중은 24.0%로 0.5%p 상승하며 2개월 연속 오름세를 이어갔다. 가계대출 금리 상승에는 8월 기준금리 인상 이후 시장금리 움직임이 반영됐다. 지난달 양도성예금증서(CD) 91일물 금리는 3.17%로 전월보다 0.20%p 올랐고 은행채(AAA) 5년물 금리도 4.35%에서 4.53%로 상승했다. 김 팀장은 "8월 27일 기준금리 인상 이후 9월에는 CD와 은행채 등 장단기 시장금리가 대체로 20bp 안팎 상승했다"며 "가산금리 조정이나 가계대출 관리 강화도 영향을 미칠 수 있지만 9월 대출금리 상승에는 시장금리 상승이 가장 크게 작용한 것으로 판단한다"고 말했다. 기업대출 금리는 연 4.49%로 전월보다 0.19%p 상승했다. 대기업대출 금리는 4.37%로 0.16%p, 중소기업대출 금리는 4.63%로 0.25%p 각각 올랐다. 중소기업대출은 CD와 은행채 6개월물 등 지표금리 상승이 반영된 반면 대기업대출은 일부 은행의 저금리 대출 취급이 늘면서 상승폭이 상대적으로 작았다. 저축성수신금리는 연 3.45%로 전월보다 0.24%p 상승했다. 순수저축성예금 금리는 3.39%로 0.25%p, 시장형금융상품 금리는 3.69%로 0.16%p 각각 올랐다. 대출금리보다 수신금리가 더 큰 폭으로 오르면서 신규취급액 기준 예대금리차는 1.12%p로 전월보다 0.07%p 축소됐다. 잔액 기준 예대금리차는 2.21%p로 0.01%p 확대됐다. 비은행금융기관의 1년 만기 정기예·탁금 금리는 저축은행을 제외하고 모두 상승했다. 기관별로는 ▲저축은행(3.81%) ▲신용협동조합(3.69%) ▲상호금융(3.44%) ▲새마을금고(3.62%)로 집계됐다. 일반대출 금리는 ▲저축은행(9.80%) ▲신협(5.25%) ▲상호금융(5.09%) ▲새마을금고(4.97%)로 나타났다. eoyn2@newspim.com 2026-10-29 12:00
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김포·구리 등 그린벨트 풀어 7.7만가구 조성 [서울=뉴스핌] 이동훈 선임기자 = 경기 김포시 고촌읍 아라지구와 구리시 사노동 건원지구, 하남시 미사동 K-컬처 등을 포함해 서울 경계와 인접한 수도권 6개 구역이 그린벨트(개발제한구역)에서 해제돼 공공택지로 개발된다. 이들 6개 신규 공공택지에서는 총 7만6700가구의 주택이 공급될 예정이다. 정부는 지난 8월 13일 발표한 '주택 신속공급대책'에서 공개한 3곳의 2만7200가구를 포함해 수도권에 총 10만4000가구 규모의 신규 택지를 공급한다는 계획이다. 다만 이번 대책에서 서울 지역 공급 물량은 발표되지 않았다. 29일 국토교통부에 따르면 정부는 '8·13 주택 신속공급방안'의 후속 조치로 수도권 신규 공공택지 후보지 6곳을 선정하고 총 7만6700가구를 공급할 방침이다. 지역별 공급 물량은 ▲김포아라 3만7000가구 ▲구리건원 1만4600가구 ▲하남미사 K-컬처 1만2000가구 ▲하남감일2 6500가구 ▲의정부다락원 2600가구 ▲고양대곡지식융합확장 4000가구다. 수도권 신규 지정 공공택지 위치도 [자료=국토부] 이번 후보지는 경기도 김포시, 구리시, 하남시, 의정부시, 고양시 내 총 6곳이며 모두 서울 경계로부터 약 5㎞ 이내에 위치한 교통 요충지로 도심 접근성이 뛰어나다. 정부는 8·13대책에서 신규 공공주택지구를 추가 지정해 총 10만가구 주택공급 계획을 밝힌 바 있다. 이 중 서울강서, 남양주도심, 경기광주역세권2지구의 2만7200가구 입지는 앞서 발표됐으며 이번에 나머지 7만6700가구의 신규택지 후보지가 추가로 발표됐다. 이번에 공공택지 후보지로 지정된 그린벨트 해제 예정지역은 이미 훼손돼 환경적 보전가치가 낮은 개발제한구역으로 난개발이 진행 중이거나 우려되는 지역이라 계획적·체계적인 개발이 필요한 곳이란 게 국토부의 설명이다. 특히 해당 지구에서는 청년·신혼부부 등 실수요자가 좋은 입지, 품질 좋은 주택에서 안정적으로 거주할 수 있도록 신속하게 주택 공급을 추진할 계획이다. 김포시 고촌면 일대 아라지구는 서울 강서구와 인접해 있고 한강변에 위치해 주택수요가 높은 지역이다. 인근에 서울지하철5호선 연장사업이 추진 중이며 김포한강로, 수도권 제1순환고속도로 등도 위치해 지역간 이동이 편리한 곳이다.  구리시 사노동 일원 건원지구에서는 1만4600가구가 공급된다. 당초 '구리 E-커머스 신성장 첨단도시 조성사업'을 추진했으나 사업성 부족 등을 사유로 장기간 보류된 지역으로 공공주택사업지구로 사업방식을 전환해 조성할 예정이다. 수도권 제1순환고속도로와 인접하고 잠실역까지 30분대 이동이 가능하며, 용암천, 왕숙천 등으로 둘러싸인 지역으로, 농수산물도매시장 이전 검토 등을 통한 자족기능 강화와 함께 수변생활권을 조성할 계획이다. 하남시 미사동 미사K-컬처, 1.2만호) 미사섬 인근으로 5호선이 위치하고 있고, 주변에 3호선, 9호선 연장사업이 추진 중으로 개통 시 서울 내 주요역까지의 접근성이 대폭 개선될 예정이며, 미사경정공원, 한강 수변 등 우수한 경관자원도 보유하고 있다. 하남시 감일동 감일2지구에선 6500가구가 공급된다. 감이천을 통한 올림픽공원, 한강으로의 접근성이 우수한 지역으로 인근 하남 감일지구 내 추진 중인 3호선 연장사업과 연계한 대중교통 체계를 구축할 예정이다. 이를 통해 기존 감일지구와 연계된 통합생활권으로 조성하고, 인근에 위치한 3기 신도시 하남교산지구 광역교통개선대책과도 함께 연계해 서하남IC 개선 검토 등 하남시 내 교통난 해소방안을 적기에 마련할 계획이다. 의정부시 호원동 의정부다락원지구엔 2600가구 공급된다. 주한미군 반환공여지인 캠프잭슨이 포함된 부지로 인근에 도봉산, 중랑천 등이 위치하여 자연경관이 뺴어나고, 지하철 1호선과 7호선 환승역인 도봉산역과의 접근성도 우수한 지역이다. 고양시 대곡동 고양대곡지식융합확장지구엔 4000가구를 짓는다. 대곡역은 GTX-A, 3호선 등 5개의 철도노선이 만나는 펜타역세권임에도 불구하고, 현재 개발 중인 기존 고양대곡지식융합지구는 대곡역 북측만 포함하고 있어, 남측을 포함한 체계적인 역사개발에 한계가 있는 지역이다. 이에 기존 고양대곡지식융합지구에 더해 대곡역 남측 부지도 일부 포함하여 환승체계 개선 등을 통해 단절된 역사를 입체적으로 연결하고 완성형 통합역세권으로 개발할 예정이다. 아울러 정부는 지난 8.13대책을 통해 마련한 '공공택지 최단기 착공모델'을 이번 신규택지 6곳에 적용한다. 이를 통해 지구지정 단계부터 단계별 조기화 방안을 적용하여 '30년 내 착공을 목표로 신속하게 공급을 추진할 계획이다.  이와 함께 국토부는 발표지구의 투기 근절을 위해 투기방지 대책도 철저하게 시행할 방침이다. 미공개 개발정보를 이용한 투기 여부 등을 확인하기 위해 국토교통부와 사업제안자인 LH의 전 직원과 업무관련자의 직계존비속의 토지 소유 여부를 조사했으며, 그 결과 투기 의심 사례는 확인되지 않았다. 지구와 인근 지역 내 최근 3년간 거래 2,917건을 대상으로 이상거래 조사수행 대상 654건을 선별하였으며, 추가 기획조사 등을 통해 위법의심 거래 적발 시 수사도 철저히 의뢰할 예정이다. 마지막으로 지난 8.13대책 시 신규택지 발표를 예고하면서 서울 GB 전역과 서울 인접 수도권 GB 등을 토지거래허가구역으로 지정한 바 있다. 당시 지정된 지역 중 이번 발표한 신규택지 후보지의 영향권은 제외하고, 나머지 지역은 토지거래허가구역을 해제하여 국민 재산권 제약을 최소화하는 한편, 후보지 일대의 투기 수요는 철저히 차단할 계획이다. 홍지선 국토부 장관은 "청년·신혼부부 등 실수요자가 선호하는 우수한 지역에 지속적으로 주택을 공급하는 것이 그 무엇보다 중요하다"며 "이번 신규택지는 지구 지정부터 착공까지 모든 절차에 최단기 착공 모델을 적용하여 신속하게 공급하는 데 총력을 다하겠다"고 말했다.  donglee@newspim.com 2026-10-29 10:00
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긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
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