GaN반도체 국내 첫 양산..장비소형화 촉진

배터리장비 에이프로 임종현대표
갈륨나이트 웨이퍼 국내 생산
싱가포르 파운드리서 칩 양산
배터리 장비용 칩 50만개 대체
실리콘칩 보다 경량화 유리
2차 전지 생산량 22% 확대

"국내 최초로 양산에 들어갈 갈륨나이트라이드(GaN) 반도체를 장착한 배터리 제조장비를 내놓겠다."

배터리 장비 업체인 에이프로 임종현 대표는 "갈륨나이트라이드 전력반도체용 웨이퍼(반도체 집적회로를 만드는 데 사용하는 재료) 생산을 위한 에피웨이퍼 생산장비(MOCVD)를 도입했다"며 "웨이퍼 생산과 갈륨나이트라이드 반도체 설계 작업은 우리가 하고 갈륨나이트라이드 반도체 대량생산은 싱가포르 소재 파운드리(반도체 위탁생산) 업체에 맡길 예정인데, 이르면 올해 2분기부터 생산된 제품이 국내에 들어올 것"이라고 말했다.

갈륨나이트라이드 반도체는 반도체를 생산할 때 일반적으로 사용하는 소재인 규소(실리콘·Si) 대신 갈륨(Ga)이 들어간 화합물인 갈륨나이트라이드로 만든 반도체다. 기존 실리콘 반도체에 비해 에너지 변환 효율이 높아 갈륨나이트라이드 반도체를 탑재한 장비의 소형·경량화가 가능해진다.

임 대표는 "배터리 제조사가 2차전지 조립을 끝내면 충·방전을 통해 배터리에 숨을 불어넣는 활성화 과정이 들어가는데, 우리 회사가 주력으로 생산하는 것은 이 같은 활성화 공정에 사용하는 장비"라며 "활성화 공정 충·방전기 장비에 갈륨나이트라이드 반도체를 장착하면 장비 설계가 단순해지고, 사용되는 전자부품 크기도 소형화할 수 있다"고 설명했다. 그는 "우리가 배터리 장비를 제작하는 데 한 해 필요한 전력반도체는 30만~50만개에 달한다"며 "충·방전 장비에 들어가는 실리콘 반도체를 우리가 위탁생산한 갈륨나이트라이드 반도체로 교체하면 2차전지 배터리 충·방전기 효율이 10% 이상 개선되고 공간 대비 2차전지 생산량은 22% 증가한다"고 강조했다.

에이프로는 갈륨나이트라이드 전력반도체를 배터리 활성화 장비 외에 자율주행용 라이다, 무선충전, 데이터센터 등 다양한 분야에서도 사용할 수 있을 것으로 보고 있다. 임 대표는 "8인치 에피웨이퍼 생산장비가 국내에 들어오는 것은 처음이기 때문에 기업들이 관심을 보이고 있다"고 전했다.

임 대표는 "에이프로는 전력 변환 원천 기술을 바탕으로 활성화공정 라인 전체를 턴키로 공급할 수 있다"며 "강력한 원가 경쟁력을 갖추고 있는 데다 일반 충·방전기와 고온가압 충·방전기를 모두 생산하는데, 고온가압 충·방전기 양산 라인의 납품 실적을 보유하고 있는 곳은 우리가 유일하다"고 강조했다. 고온가압 충·방전기는 활성화 공정에 들어가는 세 가지 공정을 통합한 설비로, 공정 시간을 단축시키고 충·방전 공정 효율을 높여 전지의 출력 성능을 향상시킬 수 있다.

폐배터리 재활용도 에이프로가 신사업으로 준비하고 있는 분야다. 전기차가 많아지면서 폐배터리가 많이 나올 텐데 에이프로가 보유한 진단 기술을 이용해 에너지저장장치(ESS)로 활용 가능한 배터리를 구분할 수 있다는 게 임 대표의 설명이다. 에이프로는 지난해 3분기 누적 매출 464억원, 영업이익 37억원을 올렸다. 2019년 매출은 673억원, 영업이익은 101억원이었다. 임 대표는 "지난해 코로나19 때문에 수주가 많이 지연됐는데 올해는 밀린 수주가 집중돼 들어올 것"이라고 기대했다.

에이프로는 LG화학 협력사로 일해 왔고 LG화학이 중국 난징과 폴란드에 생산시설을 늘리면서 동반 해외 진출을 했다. LG화학이 미국에서 GM과 합작하게 되면서 미국에도 법인을 세울 계획이다. 다음달 초 경기도 시흥시 시화공단에도 3층 규모 기술연구센터 문을 연다. 연구개발(R&D) 인력이 전 직원 111명 중 약 45%를 차지할 정도로 연구 역량을 갖췄다.

[이덕주 기자]

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