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ETRI-웨이비스, 첨단 전투기 눈 'AESA' 핵심부품 국산화…"내년 생산"

첨단 전투기의 눈 'AESA(능동형위상배열레이다)'의 핵심 소재와 회로 제작 기술이 국산화됐다. 이르면 내년 께 양산될 것으로 예상됐다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 ㈜웨이비스와 공동으로 군수용 레이더(AESA) 및 고해상도 영상레이더(SAR)에 사용되는 핵심 부품인 질화갈륨(GaN) 기반 송수신 반도체 집적회로(MMIC)를 팹 기반 기술로 국내 처음 상용화했다고 27일 밝혔다. 이 MMIC는 고성능 군수용 반도체 핵심 부품이어서 수입도 어렵다. 그동안 국내에서는 KAI 등이 AESA용 MMIC를 해외 파운드리 공정서 제작한 뒤 국내로 가져와 모듈화해 사용했다. 임종원 RF/전력부품연구실 책임연구원은 "국가과학기술연구회(NST) 창의형 융합연구사업의 일환으로 지난 2023년부터 연구해왔다"며 "이번에 ETRI가 보유한 반도체 설계기술과 ㈜웨이비스 생산 공정기술을 접목해 X-대역에서 동작하는 송수신 칩 3종을 세계적인 수준으로 상용화했다"고 설명했다. 이번에 상용화한 주요 부품은 ▲전력증폭기(PA) ▲저잡음증폭기(LNA) ▲스위치(SW) 집적회로 등이다. 임 책임연구원은 "해외 파운드리 선도국인 미국이나 유럽의 상용제품과 동등한 성능 수준"이라며 "국내 유일의질화갈륨 양산 팹 시설을 이용한 최초 결과물"이라고 의미를 부여했다. 실제 전력증폭기와 저잡음증폭기, 스위치 집적회로 기술을 미국이나 유럽 제품과 비교한 결과 대부분 동등한 수준으로 나타났다. 저잡음증폭기 잡음지수나 스위치 삽입손실은 되레 ETRI 제품이 더 우수했다. ㈜웨이비스 최윤호 CTO는 “질화갈륨 반도체 양산이 가능한 국내 인프라를 바탕으로 군수용 핵심 부품을 자립화할 수 있는 기반을 마련했다"며 "향후 안정적인 시스템 개발과 실전 배치에 큰 도움이 될 것"으로 예상했다. 임 책임연구원은 "전력 증폭기 제작이 가장 어려운 기술인데, 이를 국산화했다"며 "내년께면 웨이비스를 통해 양산이 이루어질 것"이라고 덧붙였다.

2025.05.27 11:13박희범

전세계가 수십년간 연구만 하던 인화갈륨 반도체화합물 드디어 "발광"

차세대 반도체 화합물로 주목받는 인화갈륨(GaP)을 발광 소재로 사용할 수 있는 길이 열렸다. 인화갈륨은 고효율 발광 소재이지만, 효율이 떨어지는 단점으로 활용이 어려웠다. 전세계 과학기술자들이 효수십년간 연구만 하던 분야다. 한국연구재단은 KAIST 정연식 교수, KIST 김동훈 박사, 동국대 최민재 교수로 구성된 공동연구팀(제1저자 신홍주 박사, 홍두선 박사)이 황화아연(ZnS)을 핵으로 사용해 극도로 얇은 인화갈륨을 형성하는데 성공했다고 21일 밝혔다. 정연식 교수는 "인화갈륨은 전자가 간접 경로로 에너지 레벨을 바꾸는 밴드갭 구조로 인해 발광 소재로는 활용도가 낮았다"며 "수십년 간 아무도 못하던 연구결과"라고 설명했다. 정 교수는 "직접전이밴드갭을 구현하기 위해서는 1나노미터 미만의 밴드갭을 만들어야 하는데, 이를 만들지 못해 실험적 증명 조차도 어려웠다"고 부연 설명했다. 연구팀은 일반적인 초미세 반도체 입자(퀀텀닷)와는 다른 접근법인 퀀텀셀(얇은 껍질)로 인화갈륨 직접 전이 밴드갭 전환을 구현하는데 성공했다. 반도체 분야에서 사용되는 원자층증착법과 에피텍셜 성장의 원리를 콜로이달 합성에 접목하는 방법으로 화화아연 나노결정 위에 단일원자층 갭을 성장시켜 퀀텀셸을 만들어냈다. 에피텍셜은 기존 물질 표면에 원하는 물질을 성장시키는 방법이다. 정 교수는 "연구결과 45.4%의 높은 효율로 보라색 빛을 강하게 방출하는 특성을 확인했다"며 "별도의 보호층 없이도 200일 이상 발광 효율 감소 없이 우수한 성능이 유지되는 높은 안정성을 보였다"고 말했다. 정 교수는 또 "차세대 화합물 반도체 분야 및 광전자, 광학 분야에서 많은 응용이 가능할 것"으로 기대했다. 연구결과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'(9월16일)에 게재됐다.

2025.01.21 16:53박희범

시지트로닉스, 차세대 전력용 '산화갈륨 반도체' 개발 성공

화합물반도체 전문회사인 시지트로닉스가 차세대 전력용 반도체로 '산화갈륨(Ga2O3)을 활용한 초고속 스위칭용 쇼트키 다이오드(Schottky Barrier Diode, SBD)'를 개발했다고 22일 밝혔다. 산화갈륨 전력반도체는 미국과 일본 등 세계적으로 활발히 연구되고 있는 차세대 전력변환용 반도체의 핵심 소자로, SiC(실리콘카바이트)와 GaN(질화갈륨)보다 더 넓은 에너지 밴드폭과 높은 절연파괴전계 특성을 가졌다. 기존의 제품의 단점인 낮은 항복전압(VB)과 높은 누설전류(IL)의 난점을 극복해 고전압, 고전류, 고온, 고효율화 응용이 가능하다. 시지트로닉스는 산업통상자원부의 소재부품기술개발사업의 '저결함 특성의 고품위 산화갈륨 에피소재 및 1kV 이상의 항복전압을 가지는 전력소자 기술 개발' 프로젝트를 통해 국내 최초로 1200V급 산화갈륨 반도체를 개발했다. 이번 성과는 울트라 와이드 밴드갭(UWB, Ultra Wide Bandgap) 반도체로 알려진 산화갈륨 반도체를 활용해 반도체 소자의 누설전류와 온저항을 초소화했다. 이런 특징으로 일반 가전 및 IT 기기 인버터 및 컨버터용 뿐만 아니라 향후 전기자동차 충전 모듈에서도 응용이 확대돼 전력소모감소, 소형화, 경량화를 지원할 것으로 기대된다. 시지트로닉스 마케팅 김종원 이사는 "산화갈륨 반도체 개발로 차세대 전력반도체 산업에서 주도권을 확보할 수 있게 됐다"라며 "향후 다양한 산업계의 고객과 협의해 최적화된 제품으로 양산화를 추진하겠다"고 전했다.

2024.07.22 10:35이나리