국내 연구진이 고전압 스위치용 전력반도체를 개발했다. 군수용 고에너지 기폭장치, 전기차 등에 활용되는 전력반도체로 전기차 배터리나 전력부품 등의 국산화에도 기여하는 효과가 기대된다. 

국가과학기술연구회(NST) 융합연구단 사업의 일환으로 설립된 DMC융합연구단(주관기관 ETRI)은 펄스파워 분야 고전압 스위치용 1,400V급과 2,500V급 실리콘 MCT 전력반도체 기술을 개발했다.

낮은 전력으로 일정 시간 전기에너지를 저장·압축했다가 매우 짧은 시간 내 대량의 에너지를 폭발적으로 내뿜는 펄스파워 기술은 레일건, 군함, 전투기, 미사일 등 국방 분야와 전자가속기, 가스·수처리, 플라즈마 발생기, 레이저 시스템 등 다양한 산업 분야에 활용된다.

펄스파워의 높은 순간 전류를 제어하는 장치가 고전압 스위치이며, 고전압 스위치의 핵심부품은 MCT 전력반도체다. 하지만 1,400V급 MCT 전력반도체는 외국 독점생산되고 있으며, 수출입 제한품목으로 지정돼 있다.

DMC융합연구단은 국내 최초로 1,400V/2,500V급 MCT 전력반도체를 개발해 국방 부품용 반도체 국산화에 성공했다.

연구진은 이번에 개발한 MCT는 각각 1,600V와 3,000V 이상의 높은 전압을 견딜 수 있고, 3kA 이상의 펄스전류와 40kA/㎲ 이상의 전류상승기울기 성능으로 외국에서 독점생산하고 있는 제품과 대등한 성능을 보였다고 설명했다.

연구진은 개발한 MCT 전력반도체를 활용해 민수용의 800V급 프리차지 릴레이와 정전기방전 시험 발생기 시제품도 함께 개발했다. 프리차지 릴레이는 전기차, 에너지저장장치 등 고전압 배터리 시스템이 적용된 모든 전기·전자제품의 전력 방출량을 안정적으로 제어하는 필수 부품으로, 기존 기계식 스위치·릴레이가 갖는 짧은 수명과 잡음 등의 문제를 해결할 수 있다. 

DMC 융합연구단 박건식 박사는 “실리콘 반도체 개발 노하우를 보유하고 있는 ETRI 반도체실험실과 NST 융합연구단사업을 계기로 국내 연구기관들의 우수 설비와 연구 역량 융합을 통해 고전압 MCT 전력반도체 기술을 확보했다. 이 기술이 국방분야 뿐만 아니라 민수분야의 다양한 전력부품 개발에 활용되기를 기대한다”고 밝혔다.

연구진은 4,000V 이상의 고전압 스위치, 양방향 고전압 스위치 등과 이를 활용한 응용부품을 개발하는 후속연구를 진행하고, 펄스파워용 고전압 스위치 기술을 더 높이는 동시에 산업체로의 기술이전, 연구소기업 추진 등을 통해 상용화를 위한 지원에 나설 예정이다.