한국공학대가 다이아몬드 기반 우주용 반도체 개발 연구로 국가 대형 연구개발 사업에 선정됐다.

한국공학대는 반도체공학부 남옥현 교수 연구팀이 추진하는 ‘다이아몬드 기반 우주용 반도체 개발’ 연구가 산업통상자원부 산업기술알키미스트 프로젝트 3단계 과제에 최종 선정됐다고 6일 밝혔다. 이번 연구는 향후 5년간 총 201억원 규모로 추진된다.

산업기술알키미스트 프로젝트는 실패 가능성이 높더라도 세계 최초·최고 수준의 원천기술 확보를 목표로 하는 도전형 국가 연구개발 사업이다. 이번 3단계 연구는 세계 최초의 다이아몬드 기반 우주용 반도체 통합 플랫폼 구현을 목표로 하는 실증 단계 과제다.

연구팀은 앞서 2024년부터 2025년까지 진행된 1·2단계 연구에서 8개 연구팀과 경쟁을 거쳐 기술 차별성과 연구 수행 역량을 인정받아 최종 수행기관으로 선정됐다.

이번 프로젝트는 한국공학대가 주관기관으로 참여하며 한국전자통신연구원, 한국에너지공과대, 홍익대, 한국세라믹기술원, 한국원자력연구원 등이 공동 연구기관으로 참여한다. 해외 협력기관으로는 미국 스탠퍼드대와 펜실베이니아주립대가 참여하며 산업계에서는 반도체 기업 칩스케이가 기술 사업화 협력기관으로 참여한다.

연구는 다이아몬드 웨이퍼 성장 기술과 반도체 소자 설계, 소자 개발, 신뢰성 평가, 우주 환경 모사 실험 등을 포함해 우주용 반도체 기술 전반을 개발하는 방식으로 진행된다.

최근 저궤도 위성군 구축과 심우주 탐사, 우주 기반 통신 시스템 확대 등 ‘뉴 스페이스’ 산업이 빠르게 성장하면서 극한 환경에서도 안정적으로 작동하는 차세대 반도체 기술 확보의 중요성이 커지고 있다.

기존 실리콘 기반 반도체는 우주 환경에서 고에너지 입자와 방사선 영향으로 단일사건효과(SEE)가 발생할 수 있으며 성능 저하와 시스템 신뢰성 문제를 일으킬 수 있다.

반면 다이아몬드는 초광대역 반도체 소재로 넓은 밴드갭과 높은 열전도율, 강한 전계 파괴 강도를 갖고 있어 방사선 환경에서도 안정적인 특성을 유지하는 차세대 반도체 소재로 평가된다.

연구팀은 다이아몬드 반도체와 질화물 반도체를 결합한 융합 플랫폼을 구축해 고출력·고주파 특성과 극한 환경 신뢰성을 동시에 확보하는 기술을 개발할 계획이다. 이를 통해 차세대 우주 전력 시스템과 통신 장비 등에 적용 가능한 핵심 반도체 기술을 확보한다는 목표다.

남옥현 교수는 “우주 시대에 반도체 기술은 산업 경쟁력을 넘어 국가 안보와 기술 주권을 좌우하는 전략 자산이 되고 있다”며 “다이아몬드 기반 우주용 반도체 기술을 통해 극한 환경 반도체 분야에서 세계적 경쟁력을 확보하겠다”고 말했다.

연구진은 향후 대면적 고품질 다이아몬드 소자 기술과 융합 반도체 기술을 개발해 우주와 국방, 양자기술 분야까지 확장 가능한 차세대 반도체 플랫폼 구축을 추진할 계획이다.