전력반도체는 전기차, 신재생에너지, 데이터센터, 우주·항공·국방 시스템 등 첨단산업 전반에서 핵심 부품으로 활용되고 있다. 이번 연구는 차세대 반도체 기술 경쟁력 확보와 첨단산업 공급망 안정화에 기여할 것으로 기대된다.
김정식 교수 연구팀은 반도체 방사선 신뢰성 및 내방사선 소자 연구 분야에서 축적한 연구 성과를 바탕으로 극한환경에서도 안정적으로 동작할 수 있는 고신뢰성 전력반도체 핵심기술 확보에 나선다.
이번 과제는 차세대 반도체 소재를 기반으로 고출력·고효율 전력반도체의 성능과 신뢰성을 확보하는 것을 목표로 한다. 특히 기존 실리콘(Si) 기반 전력반도체의 한계를 극복하기 위해 탄화규소(SiC), 다이아몬드 등 차세대 와이드 밴드갭(WBG) 소재 적용 가능성을 검토하고, 고전압·고온·고방사선 환경에서도 안정적으로 동작 가능한 소자 기술 개발에 중점을 둔다.
김정식 교수 연구팀은 그동안 반도체 소자 및 메모리 반도체의 방사선 신뢰성, 내방사선 소자·소재 개발, 차세대 DRAM 및 로직 소자의 열화 분석 분야에서 다양한 연구를 수행해 왔다. 특히 IEEE Electron Device Letters 2편, IEEE Transactions on Electron Devices 8편, IEEE Access 9편 등 SCIE급 국제학술지에 30편 이상의 논문을 게재하며 연구 역량과 전문성을 인정받고 있다.
현재 연구팀은 과학기술정보통신부 지원 과제로 ‘내방사선 반도체 방사선 영향평가기술 고도화 및 방사선 내성 소자·소재 개발’, ‘Schottky contact과 DRAM향 ONO 최적화를 통한 차세대 3D Charge Trapping DRAM 소자 개발’, ‘우주·항공·국방·에너지 분야용 미래 반도체 소재: 다이아몬드 Diode 방사선 신뢰성 연구’ 등을 수행 중이다.
또한 5나노 이하 로직 반도체 SRAM의 방사선 열화, 나노시트 트랜지스터 방사선 영향 분석, 무인항공 시스템 및 자율주행차용 메모리 반도체 방사선 열화 해석 플랫폼 개발 등 다양한 정부지원 연구를 수행하며 기술 경쟁력을 축적해 왔다. 이러한 연구 경험은 우주·항공·국방 환경에서 요구되는 반도체 부품의 방사선 내성 평가와 고신뢰성 소자 설계 기술로 확장되고 있다.
이번 전략연구사업에서 연구팀은 고출력 전력반도체의 전기적 특성 분석과 함께 극한환경에서 발생할 수 있는 방사선 열화 및 신뢰성 저하 메커니즘을 규명할 예정이다. 이를 통해 차세대 소재 기반 전력반도체의 성능 안정성을 평가하고, 우주 데이터센터, 위성, 항공 전장, 국방 시스템, 에너지 변환 시스템 등 미래 산업 분야에 적용 가능한 핵심 기반기술 확보를 추진한다.
김정식 교수는 "고출력 전력반도체는 미래 우주·국방·에너지 산업의 핵심 부품으로, 단순한 성능 향상을 넘어 극한환경에서의 장기 신뢰성 확보가 무엇보다 중요하다”며 “그동안 축적해 온 반도체 방사선 신뢰성 및 내방사선 소자 연구 경험을 바탕으로 차세대 소재 기반 전력반도체의 실질적 적용 가능성을 높이는 연구를 지속해 나가겠다”고 밝혔다.
한편 김정식 교수 연구팀은 이번 과제를 계기로 반도체 방사선 신뢰성, 차세대 전력반도체, 메모리·로직 소자 열화 분석 분야의 연구 경쟁력을 더욱 강화하고, 우주·항공·국방·에너지 산업에서 요구되는 고신뢰성 반도체 핵심기술 확보에 기여할 것으로 기대된다.
진주=강연만 기자 kk77@kukinews.com
