5G 고속 통신을 위해 제작된 FCCL용 절연 필름

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한국전자기술연구원(KETI, 원장 신희동)은 5G 통신시 신호 손실을 최소화하는 소재 기술을 개발하고 이를 기반으로 하는 2층 구조의 FCCL(연성동박적층판)을 구현했다고 31일 밝혔다.

FCCL은 유연하게 휘는 동박을 입힌 회로기판으로, 전자제품에 사용되는 FPCB(연성회로기판)의 핵심 재료다. FCCL의 절연필름에 어떤 소재를 적용하느냐에 따라 무선 통신 신호의 손실률이 달라지기 때문에 5G 통신의 품질을 좌우한다.

일반적으로 고주파 대역(28GHz 등)의 5G 통신 방식은 기지국과 휴대폰 사이의 도달거리가 짧고 직진성이 강해 장애물 발생 시 전송 신호가 손실된다는 문제점이 발생한다. 이에 저유전 특성을 갖는 절연 필름의 필요성이 꾸준하게 제기된 바 있다. 유전율은 유전체의 전하가 외부 전기장에 반응하는 정도로서, 유전율이 낮으면 외부의 전기적 간섭이 적어 신호의 손실을 줄일 수 있다.

KETI 융복합전자소재연구센터는 저손실 구조의 고분자 소재를 활용한 중합(단일 화합물에 2개 이상의 분자가 결합해 고분자 물질이 되는 화학변화) 공정을 통해 두께 50㎛(마이크로미터) 이하의 얇은 절연필름을 개발했다. 5G 28GHz 대역의 통신에서 유전 손실이 0.005 이하이며, 유전율 2.3 이하인 특성을 구현했다.

센터에 따르면 기존 FCCL의 경우 폴리이미드 소재를 활용한 절연필름이 주류를 형성하고 있으나 5G 통신용으로 적용하기에는 신호 손실이 크다는 지적이 있었다. 일본이 주도하는 액정고분자(LCP) 기반 절연필름은 신호 손실이 적은 반면 높은 유전율과 고가의 제작 비용이 문제점으로 꼽혔다.

기술 개발을 주도한 KETI 유명재 박사(수석연구원)에 따르면 연구진은 저유전 특성이 우수한 폴리페닐렌옥사이드 고분자 소재를 개질해 다양한 중합 공정을 시행했다. 결과적으로 FCCL 내 절연 필름 적용이 가능한 저유전·저손실 특성의 소재 기술을 확보했다.

이번 개발 소재는 필름 형태로 제공돼 5G 고주파 대역 플렉시블 안테나 혹은 저유전 특성의 안테나 제작에 활용될 것으로 기대된다. 연구진은 향후 관련 기업으로의 기술 이전 등을 추진하여 국내 FCCL 공급망 안정화에 기여한다는 계획이다.

KETI는 지난 12월 이 기술에 대한 국내외 특허 출원을 완료했다. 31일부터 3일간 일본 도쿄에서 개최되는 JPCA(일본 전자회로산업박람회)에 해당 기술을 전시한다. 이 기술은 과학기술정보통신부의 재원으로 한국연구재단-나노 및 소재기술개발사업의 지원을 받아 개발됐다.

KETI 융복합전자소재연구센터 유찬세 센터장은 “KETI는 차세대 통신 분야의 핵심 전자소재부터 FCCL 제조 기술을 아우르는 폭넓은 연구를 진행하고 있다”며 “향후 전기·전자 정보 원천기술을 지속 확보해 5G 통신뿐만 아니라 국내 전자 산업의 자립화에 기여할 것”이라고 밝혔다.

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