차세대 반도체 실용화와 생태계 구축에 총력
오픈팹·인재 양성으로 미래 전략기술 주도
기술원은 '화합물반도체 메가클러스터 조성사업'과 '차세대 소자개발', '양자팹 구축' 등 국가 R&D 과제를 다수 수행 중이며, 맞춤형 실험 인프라와 교육 프로그램으로 중소기업과 연구현장을 유기적으로 연결하고 있다.
공공성과 전문성을 겸비한 기술원이 '초격차 기술'과 '현장 중심 교육'을 유기적으로 결합한 시스템으로 미래 반도체 생태계의 지속가능한 성장을 이끌 기반을 어떻게 다져가고 있는지 박노재 원장 직무대행을 통해 살펴본다.
한국나노기술원은 나노기술의 국가경쟁력 제고와 관련 산업 발전을 목표로, 과학기술정보통신부와 경기도의 지원을 받아 수원 광교 테크노밸리에 설립됐다. 2006년 4월부터 산학연 공동 활용이 가능한 화합물반도체 중심의 나노 인프라를 구축해왔으며, 150대의 반도체 연구 장비와 클린룸 시설을 보유하고 있다.
한국나노기술원은 △나노소자 연구개발 지원 △나노소자 산업화 지원 △나노기술 전문 인력 양성 △산학연 나노기술 거점 형성 등 4가지 주요 기능을 수행하며, 국가 나노기술 발전에 기여하고 있다. 2019년 2월에는 연구개발목적기관 및 국가연구시설(N-Facility)로 지정되어 관련 역할을 더욱 확대하고 있다.
한국나노기술원은 시스템반도체 경쟁력 강화를 위해 8인치 후공정(Back End Of Line) 및 다품종 집적 웨이퍼(MPW) 제작 지원 체제를 구축하고, 관련 연구 장비를 확충했다. 이를 통해 시스템반도체 및 차세대 패키지 핵심 공정 기술개발, 5G·6G 시대에 필요한 질화갈륨(GaN) 기반 전자소자, 고주파(RF) 소자 개발 등 첨단 분야 연구개발과 산학연 지원을 강화하고 있다.
화합물반도체는 두 종류 이상 원소로 구성돼 실리콘반도체의 물성 한계를 극복할 수 있다. 소형화·고효율화가 가능해 2025년 430억 달러(60조3075억원) 이상 시장이 전망된다. GaN 반도체는 고출력·발광 특성이 뛰어나 5G 중계기, 국방용 레이더, 고속 무선 충전기, 전기차 인버터 등 다양한 분야에 활용되고, 인듐 갈륨 비소화합물(InGaAs) 기반 고전자이동 트랜지스터(HEMT)는 6G 통신, 양자컴퓨터 등 초고속 응용에 적합하다.
'차세대 화합물반도체 개발사업'(2022년~2026년)을 통해 GaN 고전력소자, 인듐 인화물(InP) 초고속 통신소자, 위성용 III-V 태양전지 등 국가 중요과제의 핵심 소자 개발에 집중하고 있다. 수원을 화합물반도체 기술 거점으로 발전시키고, 전문가 중심의 협의체를 구성해 전주기(R&D-실증-분석) 지원, 산업 생태계 자생력 강화에 앞장서고 있다.
나노스쿨은 국내 유일 화합물반도체 인프라를 기반으로 통신, 전력, 센서, 우주·국방 등 4대 전략 분야 맞춤형 인재를 육성한다. 설계~소자~측정 등 전주기 교육과 장비 직접 사용 교육에 집중해 화합물반도체 생태계 조성과 오픈팹 활성화에 기여할 계획이다.
이용자 중심 개방형 팹 운영은 연구 장비를 직접 사용할 수 있도록 개방해 활용도를 높이고, 무료 장비 교육을 통해 연간 100명 이상 전문인력을 배출한다. 스타트업·연구기관은 원하는 시간에 장비를 이용할 수 있어 연구개발 효율이 높아지고, 시생산(Pilot line) 지원 등 사업화에도 도움이 된다.
2024년 기준 약 1만8700건 공정·분석 서비스, 43건의 기술이전, 500건의 고도화 일괄공정 서비스를 제공했다. 시스템반도체 기업, 창업기업, 기술사업화 지원 등 다양한 맞춤형 지원으로 중소·중견기업의 역량 강화를 지속하고 있다.
우주·국방용 전략 소자를 위한 화합물반도체 인프라 고도화, 8인치 GaN 전력반도체 개발, III-V 태양전지 등 차세대 화합물반도체 개발에 집중하고 있다. 양자 기술 분야에도 전자빔(E-Beam) 노광장치 등 공정장비 구축, 양자팹 인력양성사업, 양자 정보과학 연구개발 생태계 조성 등 미래 기술 패권 확보에 주력하고 있다.
또 과학기술정보통신부와 반도체 소재·부품·장비 국산화, 시스템반도체 산업 육성 등 국가 핵심 정책에 적극 대응하고, 기초·원천 연구 결과를 산업현장까지 전파할 수 있도록 R&DB 거점기관으로서 정부와 긴밀히 협력하고 있다.
미·중 기술 분쟁, 미국의 관세정책 등으로 반도체의 산업·안보·보안 중요성이 커지고 있다. 국내 산업이 살아남으려면 산·학·연 협력을 통한 혁신적 발전이 필수다.
고품질 에피웨이퍼 소재 개발은 차세대 화합물반도체 경쟁력의 핵심으로, 국산화가 시급하다. 현재 과기정통부 지원으로 약 450억원 규모 차세대 화합물반도체 기술개발 사업을 진행 중이며, 수원에 에피센터를 설립해 산학연 지원을 강화하고 있다.
1인 창조기업 지원센터를 통해 예비창업자와 1인 창조기업에 입주 공간, 연구 장비, 전문가 컨설팅을 제공한다. 외주 패키징 및 테스트(OSAT) 분야 기술개발 지원, 전주기 컨설팅, 기술이전, 패밀리기업 사업화 지원 등 연구자와 창업자의 성과 확산을 적극 지원하고 있다.
앞으로도 반도체 소재·부품·장비 국산화, 시스템반도체 산업 육성 등 국가 핵심 정책에 적극 대응하고, 기초·원천 연구의 결과를 산업현장까지 직접 전파할 수 있도록 R&DB 거점기관의 역할을 강화해 나가겠다.
올해도 장비 고도화, 연구역량 강화, 연구성과 확산을 통해 나노 산업을 육성하고 공공기관으로서 사회적 가치 실현에 최선을 다하겠다.
수원=김동성 기자 estar@etnews.com
