▲ ‘탄화규소(SiC) 전력반도체 상용화 라인 구축’ 기념식에서 참석 귀빈들이 기념촬영을 하고 있다.

국내 연구진이 개발한 SiC 전력반도체 기술이 기업의 상용화 라인 구축을 통해 본격 양산화를 앞두게 됐다.

과학기술정보통신부 산하 전기전문 정부출연연구기관인 한국전기연구원(KERI, 원장 최규하)과 파워테크닉스(대표 김도하)는 19일 경북 포항에서 국내 최초 ‘탄화규소(SiC) 전력반도체 상용화 라인 구축’ 기념식을 개최했다고 밝혔다.

전기연은 1999년부터 전력반도체 과제를 시작해 2013년 SiC 전력반도체 제조의 핵심기술인 고온 이온주입 기술, 2015년 칩 면적과 전력 소모를 크게 줄인 다이오드 기술, 2018년 프리미엄 제품인 1,200V급 트랜지스터(MOSFET) 기술 등을 차례로 개발하는 성과를 거뒀다.

전기연 연구팀은 개발한 일련의 SiC 전력반도체 원천기술을 ㈜파워테크닉스에 이전하고, 장비구매부터 양산화 라인 구축까지의 전 프로세스를 지원했다.

파워테크닉스는 이번 생산화 라인 준비를 위해 120억원 규모의 자금 투자로 SiC 전력반도체 전용 장비(Implanter, Activator, Oxidator, Trench ICP)를 포함한 양산 인프라를 구축했다.

그 노력의 일환으로 지난 5월29일 SiC 양산전용 고온·고에너지 이온주입장비를 국내 민간기업 최초로 도입했다.

이 생산 라인을 통해 올해 SiC 다이오드 제품군 양산부터 SiC MOSFET 제품까지 확대해 나갈 예정이다.

파워테크닉스는 올해 월 300매 생산을 목표로 가동을 시작해 양산 안정화 및 투입량 확대로 2019년 월 550매로 확대할 계획이다. 이후 시장의 안정적 매출 확보와 핵심 장비 증설을 통해 2020년 이후에는 약 1,500매 이상 양산을 계획하고 있다. 이를 기반으로 2020년 연 매출 600억원 이상을 달성하고 국내외 수출 증대를 통해 국가경제 활성화에도 기여한다는 목표다.

파워테크닉스의 김도하 대표는 “SiC 전력반도체 상용화 라인 구축에 절대적인 역할을 한 전기연의 아낌없는 지원에 진심으로 감사드린다”며 “전기연의 원천기술과 우리의 양산 기술 및 경험을 바탕으로 독자 생산체제를 구축해 선진국과도 경쟁이 가능한 상용품을 출시하겠다”고 밝혔다.

한편 전력반도체는 전력을 변환, 처리, 제어하는 반도체다. 전기자동차의 배터리와 전기모터를 연결하는 고성능 인버터에 필수적인 부품이다.

기존 전력반도체의 대부분을 차지하는 실리콘(Si) 전력반도체는 동작 온도나 속도, 효율 등에서 정점에 이르러 한계를 드러내고 있어 이제는 재료 특성이 우수한 SiC 전력반도체가 차세대 전력반도체로 각광 받고 있다.

전기연이 개발한 SiC 전력반도체 기술을 전기자동차에 적용하면 성능을 획기적으로 끌어 올릴 수 있다. SiC 전력반도체는 기존 실리콘 전력반도체 보다 물성이 뛰어나 전력을 덜 사용하고, 열도 거의 발생하지 않는다. 배터리의 전력 소모를 덜고 차체의 무게와 부피를 줄여 최대 10%의 에너지효율 개선을 기대할 수 있다.

▲ ㈜파워테크닉스 SiC 전력반도체 제조설비 및 현장사진