전기연, 탄화규소 전력반도체 방사선 내성 평가
고에너지 우주환경 모사...전압변화, 손상 등 분석
고에너지 우주환경 모사...전압변화, 손상 등 분석
한국전기연구원은 서재화 박사 연구팀이 우주환경을 모사한 환경에서 탄화규소(SiC) 전력반도체 소자의 방사선 내성을 평가하는 기술을 개발했다고 17일 밝혔다.
전력반도체는 전기·전자기기의 핵심 부품으로, 전류 방향을 조절하고 전력 변환을 제어하는 역할을 한다. 현재 전력반도체 소재로 실리콘이 가장 많이 활용되지만 탄화규소, 다이아몬드 등 높은 성능과 내구성을 지닌 두 종류 이상의 원소 화합물로 구성된 와이드밴드갭(WBG) 전력반도체가 주목받고 있다.
다만 전력반도체는 우주방사선에 심각한 영향을 받아 성능 저하나 작동 불량이 발생하기도 한다. 이 때문에 미국과 유럽을 중심으로 전력반도체와 방사선 영향 연구를 진행하고 있다. 우리나라는 아직 실리콘 전력반도체 단계에서 방사선 내성을 정량적으로 분석하는 수준에 머물러 있다.
연구팀은 한국원자력연구원이 보유한 고에너지 양성자를 이용해 전력반도체가 우주방사선에 노출되는 환경을 구현한 뒤, 탄화규소 전력반도체의 전압 변화, 피폭으로 인한 누설 전류 증가, 격자 손상 등 방사선 내성을 평가하는 데 성공했다. 또한 탄화규소 전력반도체가 실제 우주부품으로 사용될 때 신뢰성을 보장할 수 있는 설계 기준도 마련했다.
연구팀은 초고에너지급 방사선 조건에서 탄화규소 전력반도체에 대한 신뢰성 평가와 함께 차세대 내방사 전력반도체 소자 개발을 후속 연구를 통해 추진할 게획이다.
서재화 전기연 박사는 "우주항공뿐 아니라 의료용 방사선 기기, 원자력 발전 및 방사선폐기물 처리 설비, 군수·국방 전자제품 등에 관련 기술을 적용할 수 있다"며 "앞으로 지구상에서 가장 우수한 반도체 물성을 갖는 '다이아몬드를 활용한 미래형 전력반도체 연구'를 진행하겠다"고 말했다.
이 연구결과는 핵·방사화학 분야 국제 학술지 '방사선 물리학 및 화학'에 실렸다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr
[ 저작권자 ⓒ디지털타임스, 무단 전재 및 재배포 금지 ]
