전력반도체는 전기차, 신재생에너지, 데이터센터, 우주·항공·국방 시스템 등 첨단산업의 핵심 부품으로, 이번 연구는 우리나라 차세대 반도체 경쟁력 강화와 첨단산업 공급망 안정에 기여할 것으로 기대된다.
김정식 교수 연구팀은 반도체 방사선 신뢰성 및 내방사선 소자 연구 분야에서 축적한 연구성과를 바탕으로 극한 환경용 전력반도체 핵심 기술 확보에 나선다.
이번 연구과제는 차세대 반도체 소재를 기반으로 고출력·고효율 전력반도체의 성능과 신뢰성을 확보하는 것을 목표로 한다.
특히 기존 실리콘 기반 전력반도체의 한계를 극복하기 위해 탄화규소(SiC), 다이아몬드 등 차세대 와이드 밴드갭 소재의 적용 가능성을 검토하고, 고전압·고온·고방사선 환경에서도 안정적으로 동작할 수 있는 전력반도체 소자 기술 개발에 중점을 둔다.
김정식 교수 연구팀은 그동안 반도체 소자 및 메모리 반도체의 방사선 신뢰성, 내방사선 소자·소재 개발, 차세대 DRAM 및 로직 소자의 열화 분석 분야에서 다양한 연구를 수행해 왔다.
특히 IEEE Electron Device Letters 2건, IEEE Transactions on Electron Devices 8건, IEEE Access 9건 등 SCIE 급 국제학술지에 30건 이상의 논문을 게재하며 관련 분야의 연구 역량과 전문성을 인정받고 있다.
현재 연구팀은 과학기술정보통신부 지원 과제로 '내방사선 반도체 방사선 영향평가기술 고도화 및 방사선 내성 소자/소재 개발', 'Schottky contact과 DRAM향 ONO 최적화를 통한 차세대 3D Charge Trapping DRAM 소자 개발', '우주/항공/국방/에너지 분야용 미래 반도체 소재: 다이아몬드 Diode 방사선 신뢰성 연구' 등을 수행하고 있다.
이를 통해 차세대 메모리 반도체 개발, 내방사선 반도체 평가 기술, 차세대 소자 신뢰성 분석 분야의 연구 기반을 축적하고 있다.
연구팀은 이와 함께 5나노 이하 로직 반도체 SRAM의 방사선 열화, 나노시트 트랜지스터의 방사선 영향, 무인항공 시스템 및 자율주행 자동차용 메모리 반도체 방사선 열화 해석 플랫폼 등 다양한 정부지원 연구도 수행해 왔다.
이러한 연구 경험은 우주·항공·국방 환경에서 요구되는 반도체 부품의 방사선 내성 평가와 고신뢰성 소자 설계 기술로 확장되고 있다.
이번 전략연구사업에서 김정식 교수 연구팀은 고출력 전력반도체의 전기적 특성 분석과 함께, 극한환경에서 발생할 수 있는 방사선 열화 및 신뢰성 저하 메커니즘을 규명할 예정이다.
이를 통해 차세대 소재 기반 전력반도체의 성능 안정성을 평가하고, 우주 데이터센터, 위성, 항공 전장, 국방 시스템, 에너지 변환 시스템 등 다양한 미래 응용 분야에 적용할 수 있는 핵심 기반 기술을 확보할 계획이다.
김정식 교수는 “고출력 전력반도체는 미래 우주·국방·에너지 산업의 핵심 부품으로, 단순한 성능 향상을 넘어 극한환경에서의 장기 신뢰성 확보가 무엇보다 중요하다.”라며 “그동안 축적해 온 반도체 방사선 신뢰성 및 내방사선 소자 연구 경험을 바탕으로 차세대 소재 기반 전력반도체의 실질적 적용 가능성을 높이는 연구를 지속해 나가겠다.”라고 밝혔다.
경상국립대학교 전기공학과 김정식 교수 연구팀은 이번 과제를 계기로 반도체 방사선 신뢰성, 차세대 전력반도체, 메모리·로직 소자 열화 분석 분야의 연구 경쟁력을 더욱 강화하고, 우주·항공·국방·에너지 산업에서 요구되는 고신뢰성 반도체 핵심 기술 확보에 기여할 것으로 기대된다.
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