군사용 레이더용 `고출력 전력소자` 국산화

ETRI 질화갈륨 전력소자 개발
5G·민간선박 등 활용범위 넓어


군사용 레이더나 5G 이동통신 기지국 등에 쓸 수 있는 고출력 전력 소자를 국내 연구진이 설계부터 제작까지 국산화에 성공했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 4㎓ 주파수(S-대역) 200W(와트)급 질화갈륨(GaN) 전력소자를 개발했다고 5일 밝혔다.

S-대역 주파수는 주로 레이더 장비에 많이 사용되며, 민간에서는 5G 이동통신, 와이파이, 블루투스 통신 등에 쓰인다. 레이저 장비는 장거리 표적을 정밀 탐지하기 위해 실리콘이나 탄화규소 기반 전력소자를 활용하고 있지만, 높은 출력을 내는 데 한계가 있었다.

연구팀은 차세대 반도체 소재로 고출력·고전압·고효율 특성을 지닌 질화갈륨을 이용해 200W급 출력으로, 가로 0.78㎜, 세로 26㎜ 크기의 전력소자 칩을 제작했다.

질화갈륨은 고온·고압에서 안정적으로 작동해 전력효율 향상 및 소형화·경량화 등 기능을 획기적으로 개선할 수 있는 장점이 있다. 다만 공정 구현이 어렵고, 비용이 많이 들어 상용화가 쉽지 않았다.

연구팀이 개발한 고출력 전력소자 성능은 미국 울프스피드, 일본 스미모토 등 세계 최고 반도체 회사 기술과 대등한 수준으로 150W급 이상 높은 출력을 필요로 하는 군사용 고출력 레이더와 민간 선박, 위성통신 레이더 등에 활용될 전망이다. 아울러 5G 등 차세대 이동통신 기지국 및 중계기, 선박용·차량용 레이더, 위성통신 등 다양하게 적용할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

강동민 ETRI RF/전력부품연구실장은 "25년 이상 화합물반도체를 연구해 온 경험과 노하우를 바탕으로 전력소자를 설계·제작할 수 있었다"며 "반도체 핵심 부품 국산화 및 외산 장비 대체 등 산업적·경제적 파급효과가 클 것으로 기대한다"고 말했다.

이준기기자 bongchu@dt.co.kr