◇ 부산 차세대 전력반도체 공급망 거점된다…국비 415억 지원

3일 부산시에 따르면 산업통상자원부는 부산 기장군 동남권방사선의과학 산업단지에 있는 전력반도체 특화단지에 국비 415억원을 투입해 파워반도체상용화센터의 기능을 확대하는 등 차세대 전력반도체 소재·부품·장비(소부장)의 국내 공급망을 강화한다.

산자부는 오는 2027년까지 총 400억원을 들여 실리콘 카바이드(SiC·탄화규소)와 산화갈륨(Ga2O3) 등 차세대 핵심 소재를 활용한 8인치 화합물 전력반도체 생산을 위한 테스트베드를 구축한다.

현재 기장군에 있는 파워반도체상용화센터에는 6인치 기반의 화합물 전력반도체 생산시설이 있다.

부산시는 이곳에 국비 200억원과 시비 200억원을 들여 8인치 기반 화합물 전력반도체 생산장비와 클린룸을 추가로 설치한다.

◇ ETRI, 국내기업 ‘질화갈륨 반도체칩’ 제작 돕는다

한국전자통신연구원(ETRI)은 4일 과학기술정보통신부 ‘통신용 화합물반도체 연구 파운드리 구축사업’으로 개발한 150나노 질화갈륨 마이크로파집적회로(MMIC) 설계키트(PDK) 공개발표회를 개최했다고 밝혔다.

ETRI는 연구성과를 기반으로 K-방산 등 반도체 관련 기업을 적극적으로 지원할 예정이다. 칩 설계에 꼭 필요한 설계환경까지 만들어 배포해 줌으로써 칩 제작을 더욱 쉽게 도와주기로 했다.

파운드리 서비스를 제공하기 위해서는 공정에 맞도록 개발되어 고객들에게 제공되는 프로세스 설계키트(PDK)가 필수적이다. ETRI는 올해부터 기업에 시범서비스를 통해 무료로 본격 지원을 시작한다.

먼저 연구진은 멀티프로젝트웨이퍼(MPW) 서비스를 위해 4월 중 제안서 접수를 통해 4개 기업을 선정한 후 설계를 신청받아 하반기 1차 파운드리 서비스를 시작한다. 2025년과 2026년에도 각 4개 기업을 선정, 3년 동안 총 12개 기업에 대한 수요를 받아 칩 생산까지 무료로 책임지기로 했다.

◇ “전력소모 15배 낮췄다” KAIST, 뉴로모픽 메모리 반도체 소자 개발

카이스트(KAIST)는 전기및전자공학부 최신현 교수 연구팀이 디램 (DRAM) 및 낸드(NAND) 플래시 메모리를 대체할 수 있는 초저전력 차세대 상변화 메모리 소자를 개발했다고 4일 밝혔다.

연구팀은 상변화 메모리의 소비전력 문제를 해결하기 위해, 상변화 물질을 전기적으로 극소 형성하는 방식으로 기존의 값비싼 초미세 노광공정을 이용한 상변화 메모리 소자보다 소비 전력이 15배 이상 작은 초저전력 상변화 메모리 소자 구현에 성공했다.

최신현 교수는 “이번에 개발한 초저전력 상변화 메모리 소자는 기존의 연구 방향과는 완전히 다른 방식으로 기존에 풀지 못하였던 큰 숙제인 제조비용과 에너지 효율을 대폭 개선한 소자를 개발했다는 의의가 있다”면서 “물질 선택이 자유로워 고집적 3차원 수직 메모리 및 뉴로모픽 컴퓨팅 시스템 등 다양한 응용을 가능케 하는 등 미래 전자공학의 기반이 될 것으로 기대한다고 말했다.

◇ 중앙대, 자유형상 반도체 기술 '고신축성 트랜지스터·집적회로' 개발

중앙대는 전자전기공학부·지능형반도체공학과 박성규 교수와 강승한 박사과정생으로 구성된 연구팀이 차세대 자유 형상 반도체 소자와 디스플레이에 적용하기 위한 ‘고신축성 무기 반도체 트랜지스터·집적회로’ 기술을 개발했다고 4일 밝혔다. 

기존 반도체 소재의 한계를 극복하기 위해 새로운 산화물 반도체를 활용한 연구들이 주목받았지만, 많은 제약이 존재했다. 서로 다른 탄성률을 지닌 재료를 기판에 통합하는 것이 쉽지 않은 일이었기 때문이다. 기계적 변형에 취약한 소자 영역을 구조적으로 보호하는 전략이 사용됐지만, 부분적으로 집중되는 인장 스트레스, 소재 간 물성 차이로 인해 발생하는 층 분리 문제에서 벗어나기 힘들었다. 밀도가 높은 산화물 반도체 소자와 회로를 외력으로부터 보호하면서 변형을 가능하게 만드는 새로운 기술과 구조가 필요한 상황이었다. 

박성규 교수 연구팀은 분자 맞춤형 기판 소재와 액상 금속 배선을 활용해 만든 고신축성 산화물 트랜지스터와 집적회로를 개발해 문제를 정면 돌파했다. 신축 기판과 강성 섬유 분자 맞춤형 소재를 도입해 강한 결합력을 갖도록 함으로써 층 분리 문제를 해결했고, 이중 보호막구조의 트랜지스터를 기판 내부에 위치시켜 소자 안정성도 확보했다.

◇ 안성시, 반도체 소부장 특화단지에 5년간 국비 411억원 투입

안성시는 산업통상자원부 주관으로 개최된 '소재ㆍ부품ㆍ장비 경쟁력강화위원회' 회의에서 동신산단 맞춤형 지원 방안이 확정됐다고 3일 밝혔다.

동신산단은 안성시 보개면 동신리 일원 157만㎡에 2030년까지 조성되는 산업단지로, 지난해 7월 정부로부터 반도체 소부장 특화단지로 지정됐다.

동신 소부장 특화단지는 국내 반도체 장비ㆍ소재ㆍ인력 공급망 자립을 목표로 조성되며, 장비 업계 기술 경쟁력을 지닌 케이씨텍, 코미코 등 반도체 관련 40여개 기업이 입주하게 된다.

정부는 소부장 경쟁력 강화를 위해 동신산단에 2028년까지 기술 경쟁력 제고를 위한 연구개발비(200억원), 실증 평가를 위한 테스트베드 구축비(200억원), 지역 대학과 연계한 재직자 교육 등 인력양성 사업비(11억원) 등 411억원을 지원하기로 했다.

◇ 日, 자율주행 우선 차로 만든다…"2033년 고속도로 목표"

일본 정부가 자율주행 우선 차로를 도입한다. 올해 자동차도로에서 시작해 2033년까지 고속도로로 확대한다는 계획이다.

29일 마이니치신문 등에 따르면 일본 경제산업성은 전날 발표한 '디지털 전원도시 국가구상'에 이같은 내용을 담았다. 2026년까지 혼슈 동북부 도호쿠(東北) 자동차도로 등에, 2033년까지는 도호쿠 지역부터 서남부 규슈(九州)에 이르는 고속도로에 자율주행 우선 차로를 도입한다는 계획이다.

하지만 구체적인 도로와 지역명은 밝히지 않았다.

차로를 달리는 차량의 자율주행 수준은 운전자 개입이 필요한 레벨2부터 완전 자율주행 수준인 레벨4까지를 상정하고 있다.

◇ 처치 곤란 탄소섬유 복합소재, 물만으로 재활용한다

한국과학기술연구원(KIST)은 RAMP융합연구단 정용채 단장 연구팀이 초임계 상태 물만으로 수십 분 내로 CFRP 소재를 99% 이상 재활용하는 기술을 개발했다고 5일 밝혔다.

CFRP는 최근 사용량이 늘면서 폐기물 문제가 부각되고 있다. 하지만 자연분해가 되지 않아 고온 소각방식으로 처리하면서 독성물질 배출 문제가 불거져 재활용 기술 개발이 필요한 상황이다.

연구팀은 별도 촉매제나 산화제 등을 쓰지 않고, 아미노산의 일종인 글라이신만 초임계 상태 물에 첨가해 CFRP를 질소 원자가 달라붙은 탄소섬유로 새활용(업사이클링)하는 기술도 개발했다.

기존 재활용 CFRP 섬유는 성질이 불균질해 복합소재의 양을 늘리는 충진제 정도로 활용 방향이 제한됐지만, 새활용 섬유는 전기전도성이 높아 배터리 전극재로도 활용할 수 있다고 연구팀은 설명했다.

◇ 서울대 연구팀, 체온으로 개인정보 숨길 수 있는 기술 개발

한국연구재단은 서울대 고승환 교수 연구팀이 체온에 반응해 정보를 사라지거나 나타나게 하는 정보 패턴 제작 기술을 개발했다고 1일 밝혔다.

이에 연구팀은 상전이를 통하면 투명해지는 성질의 액정탄성체를 활용, 이 탄성체의 위상을 국소적으로 제어할 수 있는 공정을 개발했다.

상전이는 물질이 온도, 압력 등 일정한 외적 조건에 따라 한 상에서 다른 상으로 바뀌는 현상이다.

연구팀은 레이저의 높은 해상도를 활용해 부분적으로 위상을 제어해 투명도를 조절함으로써 QR코드와 같은 정보 패턴을 빠르게 제작할 수 있는 기술을 확보했다.

또 상전이 온도를 사람 체온 수준으로 낮춰 탄성체가 피부 체온에 닿으면 투명해지는 현상으로 정보 패턴이 사라지게 할 수 있음을 입증했다.

◇ 적은 양의 전기로 수소 대량 생산한다

한국에너지기술연구원은 수소연구단 유지행 박사 연구팀이 차세대 수전해 기술로 주목받는 고체산화물 수전해 전지(SOEC) 스택 제조 기술을 개발했다고 4일 밝혔다. 

단일 스택 기준 국내 최대인 8킬로와트(kW) 용량으로, 하루 5.7kg의 수소를 생산할 수 있다.

고체산화물 연료전지(SOFC)의 역반응으로, 고온의 수증기를 전기 분해하는 SOEC 기술은 원자력발전소나 제철소, 석유화학 플랜트, 암모니아공장과 같은 대량의 수소 수요처에 적용할 때, 다른 전기분해 방식보다 25% 이상 전력 소모를 줄일 수 있다. 

이에 따라 적은 양의 전기로 대량의 수소를 생산할 수 있는 SOEC가 미래 수전해 분야와 탄소중립을 선도할 기술로 주목받는다.

◇ 한국기술교육대 연구팀, 혁신적 고분자 나노복합체 센서 개발

한국기술교육대는 에너지신소재화학공학부 배진우 교수 연구팀이 전남대, 경희대 연구팀과 함께 사람의 움직임으로 발생하는 마찰에너지를 이용해 몸동작을 정밀하게 감지할 수 있는 고분자 나노복합체 기반 센서를 개발했다고 29일 밝혔다. 

연구팀은 금속-유전체 물질인 'NaYF4:Yb,Er'에 금 나노입자를 코팅한 나노복합체를 합성하고 이 물질을 유연 고분자에 첨가해 마찰전기 출력을 극대화하는 센서를 개발했다.

배 교수는 "이번 연구로 단순히 전원뿐만 아니라 웨어러블 센서도 구현할 수 있어 의료, 스포츠, 가상현실(VR) 등 다양한 분야에서 혁신적인 웨어러블 기기의 상용화가 가능해질 것"이라고 말했다.