휴대폰, MP3플레이어, PDA, 디지털카메라, 노트북PC…. 모바일 기기들을 보고 있노라면 어떻게 작은 크기에 그토록 수많은 기능을 갖췄을까 하는 호기심이 동하곤 한다. 한번쯤 뜯어봤으면 하는 생각이 들기도 하지만, 비싼 물건을 망치고 싶지 않다면 전문가들이 알려주는 모바일 기기의 소형화의 비결을 살펴보는 것이 바람직하다.단추 속에 들어간 카메라
모바일 부품에는 007 영화에서 볼 수 있는 초소형 기계 제작, 소위 미니어쳐링(Miniaturing) 기술이 핵심이다.
카메라폰에 쓰이는 카메라모듈을 예로 들면 지름과 두께가 불과 5∼10㎜ 사이로 아무리 커봐야 손가락 끝에 올려놓아야 살펴볼 수 있지만 최근 것들은 100만화소 이상의 해상도를 자랑하며 일반 카메라처럼 대상을 확대해 보는 줌(zoom) 기능이 내장된 경우도 있다.
자료를 보관하는 저장장치의 경우, 수백메가바이트(MB)를 오가는 대용량 플래시메모리를 사용하는 것이 보편적이지만, 최근에는 우표 크기에 기가바이트(GB)대의 용량을 자랑하는 초소형 하드드라이브 제품이 나왔다. 이 정도가 되면 PDA에 데스크톱 PC의 어지간한 데이터를 모두 백업해 놓거나, 디지털 카메라 한대에 지난 1년새 찍은 사진을 몽땅 담아 다닐 수 있다. 크기를 줄이는 동시에 성능까지 한 차원 높였으니 일석이조다.
이밖에 디스플레이 장치의 소형화도 크게 진전됐다. 요즘 쓰이는 QVGA급의 컬러액정화면은 가로세로 1인치당 6만개 이상 자연색 컬러 화소를 가지고 있다. 5년전에는 A4용지만한 액정화면이 필요했던 고화질의 동영상 화면을 휴대폰에 쓰이는 2인치 화면에서 감상할 수 있게 된 것이다.
작고 강력한 배터리
축전지(배터리)는 모바일 기기의 친구이자 걸림돌이다. 전기코드로 묶여 있어서는 모바일이라고 할 수 없기에 소형 배터리가 등장했지만, 물을 많이 담으려면 물탱크가 커야 하듯 배터리 역시 용량과 크기가 비례한다는 것이 문제다. 배터리가 커지면 오래 쓸 수 있지만 크기와 무게가 늘어난다. 크기와 무게를 줄이면 전원이 빨리 소모돼 배터리를 자주 갈아야 하는 불편을 감내해야 했다.
모바일 기술자들이 수십년간의 고민 끝에 내놓은 첫번째 해답은 리튬(Li) 계열 배터리다. 리튬은 지구상에서 가장 가벼운 금속일 뿐만 아니라 전자를 주고 받는 힘이 매우 좋아서 기존의 니켈-카드뮴(Ni-Cd) 계열의 소형 축전지와 비교해 단 10분의 1 크기로 동일한 성능을 낸다. 책가방만한 랩탑 컴퓨터나 초기의 벽돌 휴대폰이 지금처럼 쪼그라든 데는 리튬 전지의 공이 절대적이다. 최근 실용화된 리튬 폴리머(Li-Polymer) 전지는 종전의 리튬이온(Li-ion) 전지에 들어간 휘발성이 강한 전해액을 합성수지막으로 대체해 더욱 가볍고 성능이 뛰어나며 모양을 자유자재로 바꿀 수 있다.
저전력 반도체
고성능 배터리를 만드는 한편으로 낮은 전력으로 움직이는 부품을 개발하려는 시도도 활발하다. 소위 저전력 반도체가 대표적인데, 가전제품이나 데스크톱PC용 반도체 전력의 10∼30%만 사용하면서 같은 성능을 낸다.
인텔과 AMD, 크루소(Crusoe) 등이 개발한 노트북PC용 모바일 프로세서(CPU)는 전력 소모량이 7∼15와트(w) 내외다. 이는 데스크톱용 제품(50∼70w)의 5분의 1 수준이다. PDA나 휴대폰처럼 배터리가 성냥갑 만한 제품에 사용되는 최신형 모바일 CPU 중엔 전력 소모량이 1w 미만인 것들도 있다.
비결은 반도체 공정의 세밀화와 다양한 절전 기술의 도입에 있다. 일반적인 용도에 쓰이는 반도체들은 머리카락 굵기의 470분의 1에 해당하는 0.15마이크로미터(㎛) 공정에서 생산되는 것들이 많은데, 모바일용 저전력 반도체는 이보다 더 세밀한 0.13㎛ 공정이나 그 이하(0.09㎛)에서 생산된다. 반도체의 크기가 줄어들면 낮은 전압, 적은 전류에도 민감하게 동작하기 때문에 전력 소모가 자연스럽게 줄어든다. 이와 함께 '스피드스텝'(Speedstep), '파워나우'(Power Now), '지능형전력분산' 등의 장치들이 불필요한 전력 사용을 감지해 자동으로 차단해 주는 역할을 한다.
/정철환기자 plomat@hk.co.kr
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