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환경건설·산업 |
원자력(硏), 연구용 원자로 하나로 이용 8인치 고품질 NTD 반도체 생산 기술 개발 채민철 |
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대용량 고품질 실리콘 반도체를 세계에서 가장 큰 지름 8인치까지 생산할 수 있는 기술을 국내에서 개발해 양산 체제를 구축했다. 이번에 개발된 반도체는 하이브리드 자동차, 고속 전철, 풍력 및 태양광 발전소 등에 사용된다. 또한 8 인치 NTD 반도체 생산 기술 확보가 독일 호주에 이어 3번째로, 최근 빠르게 형성되고 있는 이 분야 세계 시장을 선점하고 관련 산업 발전에 기여할 수 있게 됐다.
한국원자력연구원 하나로운영부 박상준 책임연구원 팀에 따르면 연구원은 ‘중성자 핵변환 도핑(NTD; Neutron Transmutation Doping)’ 기술을 이용, 연구용 원자로 하나로에서 지름 8인치의 실리콘 단결정(ingot)에 중성자를 조사해왔다. 이를 바탕으로 고품질 실리콘 반도체를 생산할 수 있는 기술 및 장치 개발을 완료하고 양산체제를 가동하기 시작했다.
NTD 반도체는 인(P)의 분포가 고를수록 더 높은 전압과 전류에 사용할 수 있어, 중성자 밀도가 매우 높은 연구용 원자로에서 중성자를 효과적으로 제어해서 실리콘과 중성자가 균일하게 반응하도록 하는 고도의 기술이 필요하다.
한국원자력연구원은 2년간의 연구개발 끝에 원자로 내 위치에 따라 차이가 있는 중성자 밀도를 균일하게 유지할 수 있는 기술과, 지름 8인치의 실리콘을 한번에 60 cm 길이까지 조사시킬 수 있는 장치를 개발해서 외국 제품에 비해 품질이 뛰어나고 효율도 높은 양산 체제를 구축하는데 성공했다.
지구 온난화와 화석연료 고갈 등으로 친환경적인 녹색 에너지 개발이 전세계적으로 활발하게 진행되고 있는 가운데, 폭발적으로 성장하고 있는 분야 중 하나가 하이브리드 자동차 시장이다.
하이브리드 자동차의 전기 모터의 제어를 위해서는 컴퓨터 등에 사용되는 저전력 반도체 소자가 아닌, 높은 전력과 전압에서 정상적으로 작동하는 대전력 반도체 소자가 필수적으로, NTD 실리콘 반도체는 이러한 대전력 소자를 만드는데 사용된다.
이번 8인치 NTD 반도체 생산 기술 확보는 국내 자력으로 건설하고 운영중인 하나로의 활용도와 국가경제 기여도를 높이고, 우리 원자력계의 세계적인 연구로 관련 기술 수준을 재확인하는 계기가 될 전망이다.
현재 NTD 반도체의 세계 시장 규모는 연간 약 150 톤, 200억 원 가량으로 한국원자력연구원은 하나로를 이용해 전 세계 NTD 반도체 수요의 약 10%를 담당하고 있다. 이번 8인치 NTD 반도체 생산기술 개발 및 양산체제 구축으로 연간 생산량을 2배 이상 증가시킬 수 있게 됐다.
임인철 한국원자력연구원 하나로운영부장은 “NTD 반도체는 지구온난화를 막기 위한 그린에너지 분야에 널리 활용돼 수요가 해마다 10 % 이상씩 빠르게 증가하고 있다”며 “이번 기술 개발로 올해부터 본격적으로 형성될 것으로 보이는 8인치 NTD 반도체 시장에서 우위를 점할 것”이라고 말했다.
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