경박단소

2020년 삼성전기가 개발한 초소형 파워인덕터를 손가락 위에 올려놓은 모습. 삼성전기 제공

경박단소(輕薄短小)는 어떤 상품이 가지고 있는 '가볍고', '얇고', '짧고', '작은' 특성을 이르는 말로 IT, 화장품, 제약 등이 이에 속한다. 특히 반도체에 있어 경박단소는 숙명이다. 칩의 크기가 작을수록 생산량과 효율성이 높아지기 때문이다. 최근에는 ESG(환경·사회·지배구조) 경영과 관련해 탄소 배출 감소에도 크게 기여할 수 있다.

경박단소는 중후장대의 반대개념이다. 중후장대는 '무겁고, 두텁고, 길고, 큰 것'을 뜻하는 말로 철강, 화학, 자동차, 조선주 등의 제조업을 말한다.

개요

경박단소는 가볍고 얇고 짧으며 작은 제품 제조업을 뜻한다.

오늘날 수많은 제품들은 가볍고(經), 얇고(薄), 짧고(短) 그리고 작게(小) 만들어 지고 있다. 얼마 전까지도 생산되어 쓰고 있었던 물품들, 예로 들면 우리가 애용해온 휴대전화기는 그 형태가 크고 무거워 들고 다니기에도 불편했으며 디자인도 세련되지 못했으나 현재 생산되는 제품들은 제조회사들이 서로가 앞 다투어 얇고, 가볍고, 작게 만들어지고 또 다양한 색상이 멋있고 우수해서 우리들에게 큰 매력을 주고 있다.

또한 아날로그 방식으로 만들어진 TV수상기들은 크고, 무겁고, 두껍고 그리고 둔탁한 모양에 요즘 만들어내는 '경박단소'형의 LED, 및 ULCD의 벽면TV가 아니었다. 디지털 기술방식에 의해 생산되는 여러 산업분야 제품들, 즉, 전자 및 가전제품, 컴퓨터, 신소재의 섬유제품류, 합성수지류, 신개념의 자동차 등과 인지과학에 의해 생산되는 많은 제품들도 사용하기에 편리함을 주고 있다.

'경박단소'형으로 생산하는 '트랜드'는 제품 디자인이 계속 향상 되고 사용하기 편리 해지고 값도 저렴해지는데 이는 상품생산 제조사들이 신 재료의 개발과 새 기술의 복합이 가능해질 뿐만 아니라 소비자가 원하는 구매자 시장이 형성되어 물품들을 만들어 내기 때문이라고 하겠다.

더욱이 제조사들 간의 심화된 경쟁으로 인한 구매자 지향성 시장의 형성은 제품의 차별화, 시장의 세분화 및 소비자 구매동기 연구 등의 전략이 시장에서의 제품 수명을 단축시킴과 동시에 생산품들은 사용자들을 위해 보다 더 새롭고 간편하고 더 작게 만들어질 수 있는 계기가 되었다.

일본정신의 상징 경박단소

경박단소란 한마디로 일본문화의 근본적 성향이 산업제품의 디자인에 반영된 결과라 할 수 있는데 다시 말하면 일본인 특유의 감성 즉 관념적인것보다는 구체적인 형태를 선호하고 긴장과 집약의 미학, 실용성의 응집이 축소지향적인 경박단소로 구현되어 왔다.

이에 따라 일본 산업제품의 디자인도 과거 기계의 대량생산을 위한 하드웨어(hardware) 중심의 디자인에서, 현대에는 소프트웨어(software), 콘텐트웨어(contentware) 중심의 디자인으로 변모하고 있는데, 이러한 디지털화의 진전으로 인한 일본 디자인의 환경변화는 산업제품의 효율성과 국제경쟁력을 높이는데 매우 큰 기여를 하고 있다. 왜냐하면 이러한 경박단소의 디자인들에는 ‘kawaii'(귀엽고 앙증맞다)적 성향이 배어들어, 소비자 심리에 정서적으로 호소하는 표현력을 지닌 구체적인 제품으로 탄생하기 때문이다. 이러한 특징을 지닌 산업디자인의 대표적인 예로 독일의 국제적인 디자인상인 레드 토드상을 수상한 다이하츠사의 소형 스포츠카 '코펜'을 들 수 있다. '코펜'은 서양의 스포츠카가 가지는 날카롭고 거친 이미지가 아닌 일본의 독특한 '귀여운' 차체와 실내외 디자인의 정교함을 장점으로 일본 특유의 디자인이 국제적으로 인정받는 계기가 되었다.

이러한 축소지향적인 일본의 경박단소적 성향은 비단 제품뿐만이 아니라 일본을 대표하는 기업의 명칭에서도 쉽게 찾아 볼 수 있는데 세계적인 기업 '소니'가 나타내는 원래의 뜻이 '작다'란 의미를 나타내고 있음은 이미 주지(周知)의 사실이다.

일본의 산업경쟁력을 뒷받침하는 것은 높은 기술수준이다. 일본은 1973년 오일쇼크 이후에 산업구조를 반도체 등의 경박단소 산업으로 재편함으로써 유럽을 제치고 미국에 버금가는 초소형, 초정밀 첨단기술을 기반으로 한 세계제일의 경제대국으로의 성장이 가능하게 되었다.

일본의 기업이라 하면 일단은 '세계 최초'라는 제품을 개발ㆍ생산하는 기업이란 이미지를 먼저 떠오르게 한다. 여기에서 세계최초라 함은 근본적인 제품에 대한 원리와 기본적인 구조를 개발한 즉, 무에서 유를 창조하는 것을 의미하는 것이 아니고 다른 나라, 다른 기업이 만들었던 기존제품의 기능 및 크기를 혁신적으로 개선하여 세계 역사를 바꾸어 놓을 만한 획기적인 제품을 개발하였음을 의미하는 것이다. 이처럼 일본의 기업들은 일본 특유의 축소지향적 경박단소의 성향과 여러 가지의 기술을 복합ㆍ융합하여 새로운 기술로 발전시켜 나가는 기술집약성을 바탕으로 세계시장을 선점할 우수한 제품을 개발하여 온 것이다.

일본의 축소지향적 성향이 반영된 대표적인 세계 최초의 제품이 바로 1955년 2월 소니의 전신이었던 동경통신공업(東京通信工業)이 만든 트랜지스터 라디오 TRㆍ55이다. 이 제품은 일본이 세계 시장으로 진출한 제 1호 제품이란 의미 이외에도 그동안 격하되어 왔던 일본에 대한 평가를 하루아침에 뒤바꾸어 놓은 일본의 경제, 과학기술, 사회 그 자체를 상징하는 키워드가 된 것이었다. 물론 라디오라는 제품을 세계 최초로 개발ㆍ생산한 국가는 미국이었지만 미국이 대형화된 진공관 라디오에 심취해 있을 때 이를 경박단소화한 트랜지스터를 이용해서 가정용 전자제품의 커다란 시장을 형성하고 그 시장에서 우위를 점한 것은 미국이 아닌 일본이었던 것이다.

일본의 축소지향적 성향이 만들어낸 또 하나의 세계 최초 제품이 바로 샤프가 개발한 '탁상용 전자계산기'이다. 이는 미국이나 유럽이 커다란 공공용 컴퓨터 개발에 몰두해 있을 때 샤프는 1963년 '개개인 모두가 컴퓨터를 소유 할 수 있게 된다면'이란 모토를 내걸고 복잡하고 다양한 컴퓨터 기능 중에서 단순 연산기능 만을 떼어내어 세계적인 제품으로 발전시켜 놓았다. 그후, '탁상용 전자계산기'는 24kg이라는 초기의 몸무게를 벗고 개인 손목시계에 탑재가 가능할 만큼의 소형화에 성공하였다.

도시바에서 세계 최초로 개발에 성공, 상용화를 선언한 세계 최소형 엄지 사이즈의 연료전지도 축소지향적 대표적인 산물이라 할 수 있다. 연료전지는 기존의 화학전지와는 달리 수소와 산소만을 반응시켜 발전을 일으키는 장치로서 물 이외의 유해배기가스가 전혀 없는 클린 에너지로 각광받고 있는 대표적인 제품이지만 그동안 전체적인 크기와 발전효율 문제로 개발에 어려움을 겪어 오다가 2004년, 전지 전극부분의 촉매를 나노미터(10억분의 1미터) 크기로 고밀도화하여 기존 사이즈의 10분의 1 크기로 축소하는데 성공하였다.

이 밖에도 미국의 세단인 캐딜락을 그대로 축소해 성공한 도요타의 자동차의 '크라운', 1988년 세계 최초로 디지털 저장방식의 디지털카메라를 개발한 후지필름 등 일본의 축소지향형 특성에 첨단기술이 접목되어 세계 최고에 이른 제품들은 이루 말할 수 없이 많다.

이러한 일본 제품의 성공을 뒷받침 하는 중요한 또 하나의 요소는 소규모 가족주의를 지향하는 일본의 기업문화를 들 수 있다. 전후(戰後), 일본을 재건한 기업들은 다름 아닌 10명 이하의 규모를 지닌 초소형 공장들이었다. 일본의 기업이 이처럼 소규모화 한데는 연합군의 일본재벌 해체정책이 근본적인 원인이었지만 이는 결국 패전의 일본을 부흥시키는 결정적인 계기로 작용하였다. 이들 기업은 일본의 근대산업을 쌓아 올렸을 뿐만 아니라 오늘날까지도 일본 기업의 특성과 강점을 지닌 기업군으로 남아 있는 것이다. 또한, 비록 표면적으로 소니, 후지쯔, 도요타, 마쓰시다전기 등 수만에서 수십만에 이르는 종업원을 거느린 대기업들이 일본을 이끌어 나가고 있지만 이들 내면을 살펴보면 소규모 조직문화와 기업정신이 뿌리 깊게 자리 잡고 있음을 쉽게 파악할 수 있다.

경박단소(輕薄短小), 반도체 패키지의 방향

반도체 Fab 공정을 마친 회로 패턴화된 웨이퍼는 온도 변화, 전기적 충격, 화학적 및 물리적 외부 데미지 등에 취약한 상태에 놓이게 된다. 이를 보완하기 위해 웨이퍼에서 분리된 칩을 둘러싸는 방식이 있는데, 이를 반도체 패키징(Packaging)이라고 한다. 반도체 칩과 마찬가지로, 패키지 역시 '경박단소(輕薄短小, 가볍고 얇고 짧고 작음)'를 목표로 발전한다. 단, 내부에 있는 반도체 칩에서 외부로 신호를 연결할 때 걸림돌이 되어서는 안 된다. 패키지 기술은 패키지를 내부적으로 형성하는 내형기술(Internal Structure), 외부적으로 형성하는 외형기술(External Structure), 그리고 PCB(Printed Circuit Board 혹은 이하 시스템보드)에 실장(Mount)하는 SMT(Surface Mounting Technology, 표면 실장 기술)가 함께 이뤄진다.

패키지를 실장하는 방식은 크게 표면 실장(Surface Mounter Technology, SMT)과 삽입 실장(PCB Through Hole)으로 나뉜다. 표면 실장은 말 그대로 시스템보드의 표면에 칩을 그대로 올려놓고 솔더링하여 고정시킨다. 반면 삽입 실장은 칩을 시스템보드의 홀에 칩의 리드 핀을 넣어 커팅한 뒤 솔더링하여 장착시키는 방식이다.

그러나 시스템보드 상에서 홀이 차지하는 면적이 크므로, 경박단소를 위해 실장 방식 또한 홀이 없는 표면 실장 기술로 발전됐다. 리드프레임을 사용하는 방식 중, SO 타입(SOIC, SOJ) 및 TSOP 등은 처음부터 표면 실장용으로 개발됐고, 볼을 사용하는 방식인 BGA 타입도 볼 자체가 시스템보드 상의 실장용이므로 전부 표면 실장 방식을 적용한다.

패키지의 형태는 '경박단소'를 목표로 발전하고 있으며, 이를 위해 패키지의 내·외부 형태 및 실장 방식이 맞물려 변하고 있다. 전력이나 속도, 환경 등 반도체 패키지 칩은 기능적으로 높은 수준이 요구되므로, 이를 만족시키기 위해 재질 면에서도 눈부시게 변신하고 있다. 패키지가 변화하는 우선순위는 일반적으로 구조 > 재질 > 기능순이지만, 반드시 이 순서에 따르는 것은 아니다. 패키지를 분류하는 방식은 MCP(Multi Chip Package), SiP(System in Package), PoP(Package on Package), CSP(Chip Scale Package) 등 패키지를 바라보는 관점에 따라 여러 가지 표현으로 구미에 맞게 다양하게 사용되고 있기 때문에 혼동될 수 있다.

삼성전자

반도체에 있어 경박단소(輕薄短小·가볍고 얇고 짧고 작음)는 숙명이다. 칩의 크기가 작을수록 생산량과 효율성이 높아지기 때문이다. 최근에는 ESG(환경·사회·지배구조) 경영과 관련해 탄소 배출 감소에도 크게 기여할 수 있다.

업계에 따르면 삼성전자 12나노급 D램은 최선단 기술을 적용, 전(前) 세대 제품 대비 생산성이 약 20% 향상됐다.

반도체 산업은 '규모의 경제'가 중요하다. 특히 소품종 대량 생산 품목인 메모리 제품의 경우 더 그렇다. 반도체는 실리콘 웨이퍼라고 부르는 원판 위에서 제조되는데, 제품을 작게 만들수록 '남는 장사'다.

일반적으로 반도체를 많이 만들려면 칩의 면적을 줄여야 하는데, 회로의 선폭을 좁히는 것이 핵심이다. 원판 한 장당 더 많은 회로를 그려 넣을 수 있다면 생산성이 높아지는 것이다. 하지만 선폭을 좁혀도 반도체가 제 성능을 내지 못한다면 무용지물이다.

삼성전자는 칩 크기는 작아졌지만, 삼성전자는 D램이 안정적으로 동작할 수 있도록 유전율(전기를 유도하는 성질·K)이 높은 신소재를 적용했다.

반도체를 소형화하기 위한 핵심 요소 중 하나인 전기적 간섭을 줄이는 것이다. 반도체의 크기가 작아질수록 회로 사이의 간격이 좁아지면서 누설 전류가 생긴다. 전류가 다른 곳으로 새면서 반도체의 효율을 떨어뜨리는 것이다. 삼성전자는 최선단 공정을 완성해 소비 전력을 기존 제품보다 23% 개선하는데 성공했다.

참고자료

• 〈중후장대〉, 《한경닷컴 사전》
• 김선우, 〈미래를 내다본 호암의 통찰력〉, DBR, 2013-03
• 김광현 전 대학교수, 〈경박단소(輕薄短小)와 중후장대(重厚長大)〉, 《한국일보》, 2016-06-11
• 이인준 기자, 〈<칩 스토리>반도체 산업 숙명 '경박단소'…성능·ESG '두 마리 토끼'〉, 《뉴시스》, 2023-05-21
• 진종문 교사, 〈<반도체 특강> 경박단소(輕薄短小), 반도체 패키지의 방향〉, 《SK하이닉스》, 2020-05-18
• 우빗거리다, 〈일본정신의 상징...'輕薄短小'와 '축소지향'〉, 《네이버 블로그》, 2005-08-09

같이 보기

• 중후장대
• 유민착소
• 반도체

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