↑↑ 질화갈륨 기반 엑스밴드 고주파 반도체 소자의 개념도

[대민포커스N=권용근기자]우주환경에서 정보통신기술(ICT) 부품은 방사선에 대한 내성을 확인하는 것이 중요한데, 이는 방사선에 따른 오작동 발생 시 막대한 물적 ․ 인적 손실을 초래할 수 있기 때문이다. 현재까지 우주환경에서 반도체 및 전자부품의 오작동 발생 사례의 약 30%가 우주방사선의 영향으로 파악되고 있다.

한국원자력연구원 양성자과학연구단은 한국전자통신연구원 장성재 박사 연구팀이 개발한 위성용 송수신 모듈의 핵심부품인 질화갈륨(Gallium Nitride, GaN) 기반 엑스밴드(X-band) 고주파 반도체 소자에 대한 양성자가속기 빔조사 실험을 시행했으며, 그 결과 개발한 소자가 우주방사선에 대해 우수한 내성 능력을 가지고 있음을 확인했다고 밝혔다. 또한 양성자가속기 조사에너지를 조절해 우주방사선 에너지 변동에 따른 소자 특성 변화 메커니즘도 정립했다.

질화갈륨 기반 소자는 고출력 및 고주파 특성을 가지면서도 소형화해야 하는 위성통신용 송수신 모듈의 전력증폭기(Power Amplifier, PA)의 핵심부품으로 많은 관심을 받고 있다.

위성이 동작하는 우주환경 내의 양성자 등 고에너지 방사선 입자와 같은 우주방사선이 반도체 소자와 충돌하면 특성이 저하되어 오동작이 발생할 수 있으므로, 이에 대한 사전 영향평가가 반드시 필요하다.

이번 성과는 2021년부터 과학기술정보통신부의 BRIDGE융합연구개발사업의 지원을 받아 진행했으며, 연구 결과는 응용 물리 분야 SCIE 저널인 나노머터리얼즈(Nanomaterials, IF: 5.719) ISSUE No.5에 게재됐다.

이재상 양성자과학연구단장은 “최근 우주산업에 대한 관심이 높아짐에 따라 우주환경에서 사용하는 반도체 및 전자부품에 대한 우주방사선 사전 영향평가의 중요성도 함께 높아지고 있으며, 이와 관련하여 경주 양성자가속기의 활용도도 계속 증가할 것”이라고 밝혔다.