[대전=뉴시스] ETRI 연구진이 개발한 반도체 송수신기용 질화갈륨 전력증폭기 집적회로 제작공정을 점검하고 있다. *재판매 및 DB 금지

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[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 힘을 모아 레이더 및 탐색기용 핵심부품을 국산화하는데 성공했다.

국가과학기술연구회(NST) DMC융합연구단은 에이사(AESA) 레이더 핵심부품인 질화갈륨(GaN) 반도체 전력증폭기 집적회로(MMIC) 기술을 개발했다고 28일 밝혔다. DMC융합연구단은 한국전자통신연구원(ETRI)을 주관기관으로 한국기계연구원, 나노종합기술원이 참여하고 있다.

최신형 전투기에 장착되는 능동위상배열(AESA) 레이더는 신속하고 정확하게 대상물까지의 거리나 위치, 모습을 탐지할 수 있어 전투기의 두뇌라고도 불린다. 레이더 앞부분에 부착된 수천 개의 송·수신 통합모듈 덕분이다.

송·수신 모듈은 스위치, 전력증폭기(PA), 저잡음증폭기(LNA) 등 반도체 칩을 집적해 제작된다. 연구진은 지난해 송·수신기용 스위치 집적회로 기술을 개발한 데 이어 올해 X-대역 및 Ku-대역(위성통신과 탐색기용에 쓰임) 레이더 송·수신기용 전력증폭기 집적회로 기술개발까지 성공했다.

이 중 전력증폭기는 송신신호를 증폭시켜 원활한 신호처리 및 표적 탐지·추적을 가능케 하는 장비다. 최근 레이더가 진공관형 증폭기(TWTA) 방식에서 반도체형 전력증폭기(SSPA) 방식으로 변경되는 추세에 따라 전력증폭기 집적회로는 반도체 전력증폭기 국산화 필수기술로 떠올랐다.

이번 기술개발로 군수용 반도체 수출규제에 대비한 에이사 레이더 및 탐색기 국산화와 군용, 선박, 위성통신 레이더 및 탐색기 성능을 크게 높여 우리나라 방위산업 발전에 큰 도움이 될 것으로 보인다.

연구진의 X-대역 전력증폭기는 25와트(W)급 출력과 대역폭 2㎓, 40% 최대 효율을 보이고 Ku-대역 전력증폭기는 20와트(W)급 출력과 대역폭 2㎓, 30%의 최대 효율을 낼 수 있다.

고출력 전력증폭기 소자로 적합한 질화갈륨을 이용해 기존 갈륨비소(GaAs) 소재 대비 10배 이상 높은 출력과 우수한 신호변환 효율을 확보했다. 적은 부품으로도 신호를 많이 증폭시킬 수 있어 레이더 경량화는 물론 더욱 정확한 목표물 탐지가 가능하다.

[대전=뉴시스] DMC융합연구단이 개발한 Ku-대역 질화갈륨 전력증폭기 MMIC 칩(왼쪽)과 X-대역 질화갈륨 전력증폭기 MMIC 칩을 측정지그에 적용한 모습. *재판매 및 DB 금지

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성능은 미국과 유럽 상용제품과 대등한 수준이면서도 크기는 더 작아 상용화에 유리하다.

X-대역 전력증폭기 칩 부피는 3.5x3.6x0.1㎜로 유럽 제품의 60%에 불과하며 Ku-대역 전력증폭기 칩 역시 3.1x3.6x0.1㎜로 미국 제품보다 부피가 약 23% 정도 작다.

이번 기술에 대해 연구진은 국내 최초로 자체적으로 집적회로 설계부터 제작까지 성공, 해외 파운드리 및 수입품에 의존해온 군수 분야 질화갈륨 집적회로 부품을 국산화하는 기틀을 만들어 의미가 크다고 설명했다.

향후 DMC융합연구단은 관련 분야 산업체에 기술을 이전하면서 상용화 지원에 나서는 한편 군수 부품 요구성능을 만족하는 신뢰성 시험을 계획 중이다.

또 2022년까지 이번 기술을 바탕으로 3개 주파수 C-/X-/Ku-대역별로 스위치·전력증폭기·저잡음증폭기 MMIC 등을 하나의 칩으로 집적시키는 송·수신 단일칩 집적회로 후속 연구도 진행한다.

ETRI 임종원 책임연구원(DMC융합연구단장)은 "국내 최초로 연구기관 자체의 설계 및 공정기술 등 연구를 통해 고출력 전력증폭기와 스위치 집적회로 기술을 확보했다"며 "이 기술은 우리나라 국방기술 확충과 소·부·장 대응에 큰 도움이 될 것"이라고 말했다.

☞공감언론 뉴시스 kys0505@newsis.com

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