터널링 효과

터널링 효과

현대 물리학에서 미세입자가 가지는 파동의 성질로 인해 넘을 수 없는 장벽을 넘어가는 현상을 '터널링 효과'라고 합니다. 최근에 몇 가지 시사뉴스나 과학뉴스를 보며 터널링 효과라는 용어를 접하게 되었습니다. 개념과 이해를 위해 간단히 정리해 보고자 합니다.

 

목차

1. 물리학의 터널링 효과

2. 실험물리학에서의 터널링 효과

3. 반도체 집적도와 터널링 효과

4. 주식시장에서의 터널링

 

1. 물리학의 터널링 효과

고전역학에서는 자신이 가지고 있는 에너지 보다 높은 에너지 장벽을 돌파해서 가는 것은 불가능합니다. 벽을 사이에 두고 사람이 벽을 통과해서 반대편으로 가는 것은 불가능한 것 처럼 말입니다.

하지만, 전자와 같이 양자역학의 지배를 받는 미시세계에서는 가능합니다. 작은 입자는 파동의 성질을 가지고 있습니다. 미세 입자들은 에너지 벽을 통과하면서 그 값이 줄어들긴 하지만 0이되지 않고 파동의 형태로 벽을 통과할 수 있습니다. 단, 에너지 장벽이 너무 두껍지 않고 입자 또한 어느정도 질량이 작아야 한다는 조건이 있습니다. 이러한 현상을 물리학에서 터널링 효과라고 합니다.

이 터널링 효과는 실험물리학과 최근 반도체 제조과정에서 매우 중요하게 다루어지는 현상중에 하나입니다.

 

 

 

2. 실험물리학에서의 터널링 효과

터널링 효과가 실험물리학에서 주목받는 이유는 STM(Scanning Tunneling Microscope)이라고 불리는 주사터널링현미경에 사용되는 원리이기 때문입니다.

주사터널링현미경으로 시료를 관찰하면 시료표면의 구조를 원자단위까지 알 수 있습니다. 이 현미경 Tip의 끝부분은 원자 1개로 이루어져 있습니다. 이 tip을 시료의 표면에 가깝게 가져가게 되면 공기층이 가로막고 있음에도 불구하고 터널링 현상에 의해 전자가 이동하며 Tip과 시료 표면의 원자들 사이에 터널링 전류가 흐르게 되고 이것의 변화를 측정하여 시료표면의 모양을 원자단위로 측정하고 볼 수 있게 됩니다.

 

3. 반도체 집적도와 터널링 효과

반도체 집적도가 계속 높아지면서 저장용량과 속도가 계속 증가한 반면, 내부 회로의 구성 구조물과 물질의 층도 계속 얇아지고 작아졌습니다. 그런데 어느 수준 이상으로 얇아지자 회로의 전자들이 산화물 반도체를 통과하는 현상이 발생하기 시작했습니다.

가드레일 역할을 하는 내부의 구조물들이 제 역할을 하지 못하게 된 것입니다. 반도체는 전자의 흐름을 자유롭게 조절하여야 그 기능을 제대로 발휘할 수 있는데 전자가 통제를 잃고 제 길을 벗어나면 그 기능이 떨어지게 됩니다.

이런 현상이 일어나는 이유 역시 터널링 효과 때문입니다. 터널링 효과로 인해 반도체의 전자가 장벽인 Oxide semiconductor를 넘어서 움직이기 때문에 더 이상 반도체의 집적도를 지속적으로 낮추는 것이 어려워 질 수 밖에 없는 것입니다.

 

4. 주식시장에서의 터널링

한편, 주식시장에서도 터널링은 존재합니다. 최근 사모펀드들의 주주행동주의 운동이 지속적으로 확대되고 있습니다. 최근에는 상시적으로 상장회사에게 공개 압박을 하는 경우가 늘어나고 있는데, 이는 과거 정기주주총회 시즌에만 공개압박을 하던 것과 달리 변화되고 있는 점입니다. 또, 주주를 위한 배당 확대뿐만 아니라 ESG 개선을 적극적으로 요구하고 있는 것도 달라진 점입니다. 특히, 한국 주식시장 특유의 대주주 이익 극대화를 위한 후진적인 지배구조(G)를 개선하는 데 촛점이 맞춰지고 있습니다.

이러한 과정에서 주목받는 개념이 터널링(tunneling)입니다. 터널링 이라는 것은 대주주 일가가 소유한 비상장사로 상장사의 이익을 내부거래를 통해 이전하는 수법을 말합니다.

터널링이 문제가 되는 것은 상장사에 내재 가능한 이익을 대주주가 편법을 통해 차등적으로 가져갈 수 있기 때문입니다. 비상장사에 배당이나 매출을 몰아주는 식으로 적법하게 보이는 방식으로 대주주에게 이익을 귀속시킵니다.