DMC융합연구단, 최신형 전투기용 AESA 레이더 핵심부품 국산화
상태바
DMC융합연구단, 최신형 전투기용 AESA 레이더 핵심부품 국산화
  • 황민승 기자
  • 승인 2021.07.28 15:01
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

GaN 반도체 전력증폭기 칩 2종...국방기술 자립 ‘한발 더’

국내 연구팀이 AESA(능동위상배열) 레이더와 탐색기의 핵심부품 국산화에 성공했다. 특히 국산 반도체 기술을 기반으로 설계부터 개발까지 이뤄내면서 국방기술 자립을 통한 소·부·장 수출규제에도 적극적 대응이 가능할 것으로 전망된다.

국가과학기술연구회(NST) DMC융합연구단은 28일 AESA 레이더 핵심부품인 질화갈륨(GaN) 반도체 전력증폭기 집적회로(MMIC) 기술을 개발했다고 밝혔다.

최신형 전투기에 장착되는 AESA 레이더는 신속하고 정확하게 대상물까지의 거리나 위치, 모습을 탐지할 수 있어 전투기의 두뇌라고도 불린다. 이는 레이더 앞부분에 부착된 수천 개의 송·수신 모듈 덕분으로, 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-대역과 Ku-대역 레이더 송·수신기용 전력증폭기 집적회로 기술개발까지 성공했다. 전력증폭기는 송신 신호를 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 필수 기술로 떠올랐다. 이번 기술 개발로 군수용 반도체 수출규제에 대비한 에이사 레이더와 탐색기의 국산화, 군용·선박용 위성통신 레이더 및 탐색기 성능을 크게 높여 방위산업 발전에 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

연구진의 X-대역 전력증폭기는 25W급 출력과 대역폭 2GHz, 40% 최대 효율, 그리고 Ku-대역 전력증폭기는 20W급 출력과 대역폭 2GHz, 30% 최대 효율을 낼 수 있다. 고출력 전력증폭기 소자로 적합한 질화갈륨을 이용해 기존 갈륨비소(GaAs) 소재 대비 10배 이상 높은 출력과 우수한 신호변환 효율을 확보했다. 

또한 적은 부품으로도 신호를 많이 증폭시킬 수 있어 레이더 경량화는 물론 더욱 정확한 목표물 탐지가 가능하다는 설명이다. 

특히 미국과 유럽 상용제품과 대등한 성능 수준을 발휘하면서도 크기가 더 작아 상용화에 유리하다. 실제로 연구진이 개발한 X-대역 전력증폭기 칩의 부피는 3.5x3.6x0.1mm로 유럽 제품의 60%에 불과하다. Ku-대역 전력증폭기 칩도 3.1x3.6x0.1mm로 미국 제품 대비 부피를 약 23% 줄였다.

연구진은 다년간 질화갈륨 등 다양한 화합물 반도체 소자를 설계·제작해 온 연구 노하우로 이번 성과를 낼 수 있었다고 밝혔다. 이 과정에서 국내 최초로 자체적으로 집적회로 설계부터 제작까지 성공하며 해외 파운드리나 수입품에 의존해온 군수 분야 질화갈륨 집적회로 부품을 국산화하는 기틀을 만들었다는 점에서 의미가 더욱 깊다는 평가다.

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

향후 DMC융합연구단은 관련 분야 산업체에 기술을 이전하면서 상용화 지원에 나서는 동시에 군수 부품 요구성능을 만족하는 신뢰성 시험을 추진할 계획이다. 또한 오는 2022년까지 이번 기술을 바탕으로 3개 주파수(C-·X-·Ku-) 대역별로 스위치·전력증폭기·저잡음증폭기 MMIC 등을 하나의 칩으로 집적시키는 송·수신 단일칩 집적회로 후속 연구도 진행할 방침이다.



댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
0 / 400
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.