ETRI, 차세대 레이더용 반도체 기술 개발

국내 연구진이 차세대 레이더용 반도체 고출력 증폭기술을 개발했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 기존 반도체인 실리콘(Si)이나 갈륨비소(GaAs) 대신 질화갈륨(GaN)을 사용해 전력 밀도를 최대 10배, 증폭소자 교체주기 16배, 전력 효율을 최대 30%이상 내는 우수한 반도체 개발에 성공했다고 18일 밝혔다.

ETRI는 GaN을 이용한 반도체 연구에 성공, 칩 형태로 개발한 것은 국내 최초라고 강조했다. 만들어진 칩들은 국방기술의 레이더에 탑재뿐만 아니라 중계기 및 기지국 등의 통신용 증폭기, 선박 레이더, 우주 및 항공, 자동차, 기상 등에 활용 가능하다.

GaN 소자는 전력밀도가 높고 열전도가 뛰어나며 전력변환 효율이 좋다. 고전압에서도 동작해 고출력, 고효율 전력증폭기 소자로 적합하다. 때문에 기존 선박레이더에서 전파증폭을 위해 사용하던 진공관을 대체, 향후 질화갈륨 반도체 소자를 이용한 고출력 전력증폭기가 핵심소자로 부각되는 추세다.

ETRI는 진공관 대신 GaN 반도체를 이용, 고출력 전력소자를 개발했고, 이 소자는 고출력 반도체 전력증폭기(SSPA)로 선박용 레이더에 적용됐다. 부피가 줄고 효율이 높아졌을 뿐만아니라 출력소자 수명은 16배나 긴 5만 시간이다. 부품교체도 5년 동안 하지 않아도 된다.

구체적인 개발 결과물은 ▲GaN 전력소자 ▲GaN 전력소자용 저손실 패키지 ▲GaN SSPA 전력모듈이다. GaN 전력소자 칩을 SSPA 모듈로 만들어 레이더 시스템 탑재시험까지 성공한 것이다.

연구진은 개발된 기술을 바탕으로 현대중공업과 손잡고 스마트십 2.0 기술개발에 참여한 상태다. 선박에 들어가는 디지털레이더에 ETRI가 개발한 GaN 기반 SSPA가 탑재됐다.

문재경 ETRI GaN전력소자연구실장은 “그동안 해외기업의 기술력에 의존하던 것을 탈피, 순수 국산기술로 개발에 성공해 기술독립을 이룰 수 있게 돼 기쁘다”며 “향후 첨단 산업분야로의 활용에 경제적 산업적 파급효과가 매우 클 것”이라고 기대했다.