한국전기연구원, SiC 전력반도체 ‘트렌치 모스펫’ 개발 성공

SiC 전력반도체 제조용 웨이퍼. © 뉴스1

(경남=뉴스1) 김대광 기자 = 한국전기연구원(이하 KERI)은 SiC 전력반도체 소자 최첨단 기술인 ‘트렌치 구조 모스펫(MOSFET)을 개발하고, 전문 제조업체와 20억원 규모의 기술이전 계약을 맺었다고 21일 밝혔다.

KERI는 개발한 ‘트렌치 구조 SiC 전력반도체 모스펫’ 제조 원천기술을 포함해 제품 상용화를 위한 각종 측정·분석 기술 등 종합적인 기술 패키지를 SiC 전력반도체 전문업체인 ㈜예스파워테크닉스(대표 김도하)에 기술이전했다.

기술이전 금액은 과제수탁 계약 포함 총 20억원에 이르는 대형 계약이다. 연구팀은 장비 구매부터 양산화 라인 구축까지의 전 프로세스를 지원하는 등 그동안 수입에 많이 의존했던 SiC 전력반도체의 국산화 및 대량 생산화를 적극 지원할 예정이다.

유럽 시장조사기관 IHS 마켓 등에 따르면 SiC 전력반도체 시장은 지난해 약 7억 달러(약 7800억원) 수준에서 2030년 약 100억달러(약 11조1400억원) 규모로 연평균 32% 높은 성장세를 나타낼 것으로 전망했다.

전력반도체는 전력을 제어하는 반도체로 가전기기, 조명을 비롯한 모든 전기·전자제품에서 반드시 필요하다.

SiC 전력반도체로 전기차 인버터를 만들면 지금까지의 실리콘(Si) 반도체 인버터를 사용했을 때보다 에너지 효율이 최대 10% 높아지고 인버터의 부피와 무게를 줄일 수 있어, e-모빌리티용으로 최적이다.

SiC 전력반도체 성능은 실리콘 반도체보다 훨씬 뛰어나다. 이는 물질 특성의 차이에서 비롯되는 것으로 SiC 전력반도체는 실리콘 반도체보다 10배 높은 전압을 견디고 섭씨 수백도 고온에서도 동작하며 전력 소모도 작아 에너지 효율을 높일 수 있다.

국내 기술진의 SiC 트렌치 모스펫 개발 성공은 SiC 기술 1부 리그에 후발국인 한국이 합류했다는 의미가 있다. SiC 트렌치 구조는 안정적인 동작 및 장기 내구성 확보 등 해결해야 할 난제가 많아 세계적으로도 독일과 일본만이 양산화에 성공할 정도로 기술 장벽이 높다.

개발된 트렌치 기술은 SiC 전력반도체의 생산량을 증가시켜 공급부족을 완화시킬 수 있어 주목된다.

핵심기술을 개발한 KERI 문정현 박사는 “SiC 전력소자에서 가장 난이도가 높은 이 기술이 적용되면 웨이퍼당 더 많은 칩을 만들 수 있어 공급량도 늘리고 소자 가격을 그만큼 낮출 수 있다”고 말했다

KERI 방욱 센터장은 “SiC 웨이퍼는 트럼프 행정부 시절부터 이미 미국 기업의 대중국 금수 품목일 정도로 산업적 중요성이 높다는 증거”라며 “전기차 시대 도래로 전 세계적으로 SiC 전력반도체의 공급난이 일어나고 있는 만큼, SiC 기술의 고도화와 양산 능력 확보가 국가 경쟁력 향상으로 이어질 것”으로 내다봤다.

한편 탄화규소(SiC)는 실리콘(Si)과 탄소(C)가 일대일로 결합된 화합물로, 다이아몬드 다음으로 단단한 물질이다. 단단한 특성을 이용하여 지금까지 반도체 재료보다는 주로 사포나 숫돌 등 연마용 재료로 사용돼 왔다.

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