우주에서 견디는 내방사선 반도체 개발 박차

원자력연, 미 텍사스대학과 공동연구 협력 추

지구대기권 내부는 쏟아지는 우주방사선을 지구자기장이 막고 있다.

하지만 대기권 밖에서는 우주방사선에 그대로 노출되기 때문에 우주인이 방호복을 입듯 전자제품도 이에 대한 보호가 필요하다.

실제 인공위성이나 우주정거장에 탑제된 반도체 고장 중 30%가 우주방사선 때문에 발생한다.

내방사선 반도체는 우주방사선으로 인한 손상이나 오류를 견딜 수 있어 항공우주뿐 아니라 국방, 자율주행 자동차, 원전산업 등에서 사용이 증가하고 있다.

내방사선 반도체 구조

내방사선 반도체 개발을 위해서는 소재, 설계, 공정, 특성평가 등이 중요하다. 

우주방사선의 85%가 양성자로 구성되며, 대기권과 충돌하면서 감마선 등 2차 방사선이 발생한다. 

때문에 내방사선 반도체소자 개발을 위해서는 지상에서 우주방사선과 유사한 환경에서 신뢰성평가를 거쳐야 한다.

반도체 방사선 영향평가 모습. 한국원자력연구원

내방사선 반도체 개발 국제협력

한국원자력연구원(이하 원자력연)은 연구로 ‘하나로’, 사이클로트론, 고﹑저준위 감마선 조사장치, 양성자가속기 등 방사선 조사시설과 반도체 설계 및 소자 제작이 가능한 방사선기기팹을 보유하고 있다. 

이를 활용하면 중성자, 양성자, 감마선 등 방사선에 특화된 반도체 연구를 수행할 수 있다.

원자력연은 가소형 방사선기기 기업육성을 위해 2016년 전북 정읍 소재 원자력연 첨단방사선연구소에 방사선기기팹센터를 설립했다.

방사선기기팹센터. 한국원자력연구원

이곳은 반도체공정을 위한 진공장비, ﹑클린룸 등과 고에너지 방사선 테스트를 위한 차폐시설을 갖추고 있어, 향후 이곳을 중심으로 내방사선 반도체 연구개발을 위한 방사선 영향평가, 성능검증 등을 체계적으로 수행할 예정이다.

이를 위해 원자력연 첨단방사선연구소는 17일 미국 텍사스대 댈러스캠퍼스 다기능 유연소자 분야 공동연구센터, 미국 광소자 전문기업 머스탱 옵틱스와 내방사선 반도체 기술확보 및 공동연구를 위한 협력의향서(LOI)를 체결했다.

17일 정읍 첨단방사선연구소에서 열린 내방사선 반도체 기술확보 및 공동연구를 위한 협약식. 한국원자력연구원

정병엽 첨단방사선연구소장은 “내방사선 반도체는 우주항공, 국방, 자율주행 자동차, 원전산업 등과 연계되는 파급효과가 매우 큰 분야”라며 “연구소의 인프라를 적극 활용해 우리나라 내방사선 반도체의 중심이 되겠다”고 밝혔다.

대덕특구=이재형 기자 jh@kukinews.com