DMC 융합연구단, AESA 레이더 핵심 기술 개발…부피 450배 줄여

▲C-대역, X-대역 GaN 스위치 집적회로 사진과 기존 서큘레이터와 ETRI 스위치 비교. (사진제공=한국전자통신연구원)

국내 연구진이 레이더 송ㆍ수신기에 쓰이는 핵심 부품을 국산화할 수 있는 기술을 개발했다.

국가과학기술연구회 융합연구단사업의 일환으로 설립된 ETRI DMC융합연구단(주관기관 ETRI)은 24일 ‘특정 주파수 대역에서 활용 가능한 레이더 반도체 송ㆍ수신기용 질화갈륨(GaN GaN) 스위치 집적회로’ 기술을 국내 최초로 개발했다고 밝혔다.

레이더는 원거리를 탐지하고 정찰하기 위해 높은 출력을 내고 정보 전달 과정에서 신호 손실을 최소화하는 전파통제 기술력이 필요하다. 연구진은 전투기 능동위상배열(AESA) 전단부 등에 쓰일 수 있는 레이더 기술을 개발했다. AESA는 기존 기계식 레이다처럼 송신부와 수신부가 따로 있지 않고 송수신 통합 모듈 수천 개가 붙어 있는 형태로 이뤄진다.

DMC 융합연구단은 C-대역 및 X-대역 레이더 송수신기용 스위치 집적회로를 개발했다. 연구진은 고출력을 견디는데 유리한 질화갈륨을 활용해 집적회로를 개발하면서 각각 40와트(W)급과 30와트(W)급 출력과 30dB 이상의 격리도 성능을 낼 수 있었다. 선도 연구기관인 미국이나 유럽의 상용 제품과 대등한 수준이다.

연구진이 만든 질화갈륨 스위치는 1.3 x 1.55 x 0.1 mm 수준으로 0.2mm³ 크기다. 이를 기반으로 만든 상용 제품 서큘레이터 크기가 98mm³로 기존보다 부피를 450배 줄였다. 모듈 무게도 최대 10% 이상 감량이 가능하다. 레이더 송수신기용 스위치 집적회로가 기존 서큘레이터를 대체하면서도 같은 성능을 내기 위해서는 저손실 및 고출력 스위치 반도체 소자 설계 기술과 고격리 스위치 설계 기술이 필요하다.

연구진은 다년간 질화갈륨 등 화합물 반도체 소자를 설계ㆍ제작해온 인적, 물적 연구 노하우와 국가과학기술연구회(NST)의 융합연구단사업을 계기로 참여기관 간 기술력 융합을 통해 성과를 낼 수 있었다고 밝혔다.

이 기술은 AESA 레이더 송수신기 모듈 크기를 줄이는 데 많은 도움이 될 것으로 기대된다. 특히, 군용 고출력 레이더 송ㆍ수신기뿐 아니라 민간 선박, 기상 레이더 송수신기 모듈 등 다양한 분야에도 응용할 수 있어 많은 활용이 예상된다.

연구진은 본 기술을 응용해 송수신용 개별 집적회로를 한 칩에 통합해 집적하는 후속 연구를 진행하며 레이더 기술력을 더욱 높이고 방산업체 등에 기술이전을 통해 상용화를 위한 지원에 나설 예정이다.