KF-21 전투기·위성용 레이다 핵심 부품 국산화 성공

국방반도체융합연구단, 질화갈륨(GaN) 반도체 송·수신 단일 집적회로(MMIC) 기술 국내 최초 개발

[이미지출처=연합뉴스]

[아시아경제 김봉수 기자] 국내 연구진이 한국이 독자 개발 중인 KF-21 등 최첨단 전투기의 두뇌에 해당하는 고성능 에이사(AESA) 레이더 및 고해상도 영상레이더(SAR) 핵심부품을 국산화하는 데 성공했다. 국방기술 자립화에 한 발짝 더 다가가고 있다.

국가과학기술연구회는 국방반도체(DMC) 융합연구단이 질화갈륨(GaN) 반도체 송·수신 단일 집적회로(MMIC) 기술을 국내 최초로 개발했다고 8일 밝혔다.

연구단이 개발한 질화갈륨 반도체 송·수신 단일 직접회로는 우리나라가 독자 개발 중인 KF-21 등 최신형 전투기에 장착되는 에이사(AESA) 레이더에서 신호의 위상·진폭을 조정해 표적을 탐지·추적하는 핵심 부품이다. 앞서 연구단은 2020년 송·수신기용 스위치 집적회로 기술과 지난해 X-대역 레이더 송·수신기용 전력증폭기 집적회로 기술을 개발에 성공하는 등 에이사 레이더 기술 전면 국산화에 박차를 가하고 있다.

이번 성과는 ▲고출력증폭기, ▲저잡음증폭기, ▲스위치 MMIC를 하나의 칩으로 집적한 X-대역 레이더 송·수신기용 단일 프론트엔드(Frontend) 집적회로 기술이다.

연구팀은 또 이번 개발에 성공한 질화갈륨 기반 송·수신 MMIC가 위성 탑재체의 주요 시스템인 고해상도 영상레이더(SAR) 안테나에도 적용 가능하다고 설명했다. 안테나 신호의 송신 및 수신 역할을 담당하는 구성품인 송·수신 모듈에도 사용할 수 있기 때문이다.

한국전자통신연구원(ETRI) 소속 국방반도체융합연구단 연구원들이 고성능 에이사(AESA) 레이더 핵심 부품인 질화갈륨 반도체 송·수신 단일 집적회로(MMIC)를 개발해 성능을 시험하고 있다. 사진제공=ETRI

이로써 우수한 전력 특성과 높은 효율 특성을 바탕으로 위성용 송·수신 모듈의 소형화 및 경량화에 큰 도움이 될 것으로 보인다. 질화갈륨 기반 송·수신 단일 프론트엔드 MMIC는 해외 선진국에서만 확보한 기술이며, 국내 확보기술의 경우 해외 및 국내 파운드리를 이용한 개발 실적이 전무한 실정이었다. 국내 설계 및 제작을 통해 개발한 송·수신 MMIC는 현재 전량 수입에 의존하는 송·수신 MMIC 시장을 대체할 수 있는 경쟁력을 갖는 제품이 될 전망이다.

연구진의 X-대역 단일 프론트엔드 MMIC는 대역폭 1.5GHz 대역에서 36dB의 송신이득, 19와트(W)급 출력과 28% 수준의 송신효율, 그리고 38dB의 수신이득, 2.8dB 이하의 수신잡음지수 성능을 낼 수 있다. 송신이득, 송신출력 및 수신이득은 세계 최고 수준이며, 수신잡음지수 및 송신효율은 동등 이상이다.

다만 연구단은 이제 시작품 단계 수준을 개발했다. 향후 MMIC의 성능 고도화, 신뢰성 및 수율 향상을 통해 군수 레이더용뿐만 아니라 SAR 위성용 우주 환경시험 등의 연구를 통해 상용화 지원에 나설 예정이다.

연구에 참여한 한국전자통신연구원(ETRI) 임종원 DMC 융합연구단장은 "지난 20년 넘게 화합물 반도체 소자를 설계·제작해 온 연구 노하우로 이번 성과를 낼 수 있었다"면서 "국내 최초로 자체적으로 집적회로 설계부터 제작까지 해내며 해외 파운드리 및 수입품에 의존해온 군수 분야 질화갈륨 집적회로 부품을 국산화하는 기틀을 들었다. 국방기술 자립을 통해 소·부·장 수출규제 및 위성 환경 검증에도 적극 대응이 가능할 전망"이라고 말했다.