외국 독점 생산 `고전압 전력 반도체` 국산화 길 열어

ETRI, '1400V, 2500V급 MCT 전력반도체' 개발
전투기, 미사일 등 군수와 레이저, 가속기 등에 활용

ETR는 '펄스파워용 고전압 MCT 전력반도체' 기술을 개발했다. 사진은 MCT 전력반도체가 적용된 정전기방전 시험보드 모습 ETRI 제공

ETRI 연구진이 'MCT 전력반도체' 웨이퍼 특성을 측정하고 있다. ETRI 제공

국내 연구진이 군수용 고에너지 기폭장치 등 국방용 핵심 부품으로 쓰이는 고전압 전력 반도체를 국산화했다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 국가과학기술연구회 융합연구단으로 설립된 DMC(국방소재부품)융합연구단이 펄스파워용 고전압 스위치용 1400V(볼트)·2500V급 실리콘 MCT(전력소자) 전력반도체를 개발했다고 27일 밝혔다.

펄스파워는 낮은 전력으로 일정 시간 전기에너지를 저장·압축했다가 매우 짧은 시간 동안 대량의 에너지를 폭발적으로 내뿜는 기술이다. 주로 군함이나 전투기, 미사일 등 국방 분야와 전자가속기, 레이저 시스템, 플라즈마 발생기 등 다양한 산업 분야에 활용되고 있다.

펄스파워의 높은 순간 전류를 제어하는 장치는 고전압 스위치인데, MCT 전력반도체는 고전압 스위치의 핵심 부품이다. 하지만, 1400V급 MCT 전력반도체는 외국에서 독점 생산하고 있으며 수출입제한품목으로 지정돼 있다.

연구팀이 개발한 MCT 전력반도체는 각각 1600V, 3000V 이상의 높은 전압을 견딜 수 있고, 3㎄ 이상의 펄스 전류와 ㎲당 40㎄ 이상의 전류상승 기울기 성능으로 외국의 제품과 동등한 성능을 발휘한다. 특히 연구팀은 MCT 전력반도체를 활용해 민수용 800V급 프리차지 릴레이와 정전기방전 시험 발생기 시제품도 개발했다.

프리차지 릴레이는 전기차, 에너지저장장치 등 고전압 배터리 시스템이 적용된 모든 전기·전자제품의 전력 방출량을 안정적으로 제어하는 필수 부품이다. 정전기방전 시험 발생기은 전자제품의 정전기 내성 평가를 위해 순간적으로 높은 전류를 방출하기 위한 제어 부품이다.

MCT 전력반도체를 프리차지 릴레이에 적용하면 기존 짧은 수명과 잡음 등의 문제를 해결할 수 있고, 다른 전력반도체와 비교해 시스템 구성이 매우 간단할뿐 아니라 칩 크기도 3분의 1 수준으로 작아 경제성이 우수하다.

박건식 DMC융합연구단 박사는 "MCT 전력반도체에 대한 설계와 제작, 고전압 반도체 릴레이 시제품을 모두 우리의 기술로 개발했다는 데 의미가 있다"며 "고전압 스위치 기술을 더욱 고도화해 기술이전과 연구소기업 설립 등 상용화 지원에 나서겠다"고 말했다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr