탄화규소 반도체, 전기차 핵심소재로 부각

2011년 이후 관련 출원건수 증가세

전기차 등 친환경차에 적합한 것으로 알려진 탄화규소(SiC) 재질의 반도체 관련 출원이 늘어나고 있다.

특허청은 탄화규소 관련 출원 건수가 최근 10년간 총 117건이며, 지난 2011년 급격히 증가한 후 최근 완만한 성장세를 보이고 있다고 30일 밝혔다.

탄화규소 관련 출원 건수는 지난 2006년 4건, 2007년 10건, 2008년 10건, 2009년 12건, 2010년 9건이 출원됐다. 또 지난 2011년은 22건, 2012년 9건, 2013년 23건으로 관련 출원건수가 두자릿수 이상 유지되고 있다.

탄화규소 전력반도체는 전기차 등에서 약 5% 이상의 연비 절감 효과를 주는 것으로 알려져 에너지 효율성이 높은 것으로 알려졌다. 토요타의 경우 하이브리드 모델 프리우스에 탄화규소 전력반도체를 적용해 차량의 전력손신을 약 80% 줄이고, 연비를 5% 이상 개선시켰다.

수소융합스테이션에서 동시충전중인 투싼 ix 수소차(사진 왼쪽)와 쏘울 EV 전기차(사진 오른쪽) (사진=지디넷코리아)

탄화규소 단결정 성장방법 출원동향을 살펴보면, 승화법 59.0%(69건), 고온기상증착법 7.7%(9건), 용액성장법 33.3%(39건)로 나타나고 있으며, 상업화 초기부터 광범위하게 사용되고 있는 승화법이 과반수 이상을 차지하고 있다.

현재 승화법은 높은 성장온도에 따른 탄화규소 결정결함제어의 어려움으로 인해 정체추세에 있다. 용액성장법은 비교적 낮은 온도(2100℃이하)에서 결함이 현저히 감소된 고순도 및 고품질의 단결정을 제조할 수 있다는 장점 때문에 지난 2013년부터 급격히 증가하고 있다.

국가별 출원건수 현황을 보면 한국(64건, 54.7%)과 일본(48건, 41.0%)이 지난 10년(06~15)간 주를 이루고 있다. 다출원 순위는 포스코그룹(21건), 토요타(20건, 신닛테츠스미킨과 공동출원 8건 포함), 동의대학교(13건), SK이노베이션(8건) 순으로 조사됐다.

반용병 특허청 정밀화학심사 과장은 “초고순도 탄화규소 재료는 고난이도 기술을 요구하지만, 반도체 산업을 한 단계 성장시키기 위해서는 반드시 확보해야하는 원천소재기술이다”라며 “향후 전기자동차 및 태양광용 에너지 소자, 고순도 반도체 부품 분야로의 지속적인 시장선점을 위해서 차별화된 자체 기술보유는 물론이고 지재권의 확보에도 관심을 가질 필요가 있다”라고 밝혔다.