[요즘 과학 따라잡기] 대기방사선과 반도체와의 싸움/김한성 한국원자력연구원 가속기개발운영부장

산업과 기초과학

2008년 10월 7일 싱가포르에서 호주로 향하던 QF72편에 탑승한 승객들은 아찔한 경험을 했다. 11㎞ 상공에서 순항하던 비행기가 갑자기 320m를 급강하한 것이다. 비행기는 무사히 비상착륙했지만 탑승객 3분의1 이상이 크고 작은 부상을 입었다. 이후 자동항법장치와 관련된 데이터 오류가 원인으로 밝혀졌지만 데이터 오류를 일으킨 근본 원인은 명확히 밝혀내지 못했다. 유력한 원인 중 하나가 대기방사선에 의한 반도체 소자의 작동 오류였다.

반도체는 전자를 이용해 정보를 저장한다. 대기방사선은 반도체의 전자를 교란해 반도체 속 정보를 뒤죽박죽으로 만든다. 반도체가 소형화되고 집적도가 높아질수록 대기방사선에 의한 오작동 가능성도 커지고 있다. 자율주행차, 항공기, 대규모 전산망에 쓰이는 반도체 소자의 오동작은 경제적 손실뿐 아니라 사람의 생명에 직결되는 문제다.



반도체 오동작을 막는 기술을 개발하려면 인공적으로 대기방사선을 만들어 반도체 소자에 주는 영향을 평가하고, 새로운 기술을 시험해 봐야 한다. 고에너지 양성자가속기는 대기방사선을 만들어 낼 수 있다. 그래서 주요 선진국들은 경쟁적으로 고에너지 양성자가속기를 구축해 활용하고 있다. 국내에서도 양성자가속기를 개발해 2013년부터 운영 중이다. 다만 현재까지는 가속에너지가 부족한 편이라 에너지 업그레이드를 계획하고 있다. 양성자가속기가 한국 반도체산업에 든든한 지원군이 될 것이다.