차세대 소재 활용한 전력반도체 분야 선두 그룹
“소형화, 고효율, 고전력이 관건”
▲차호영 교수는 우리나라 전력반도체 연구수준을 한 단계 끌어올리며 많은 주목을 받고 있다. |
바야흐로 반도체도 소재전쟁이다. 이제까지 실리콘 소재의 반도체가 점령해왔다면 앞으로 실리콘의 물리적 한계를 극복하는 차세대 소재들이 등장하면서 다양한 영역에서 실리콘의 아성을 넘볼 것으로 보인다. 실리콘 기반 메모리 반도체 쪽에만 치중해 있는 우리나라에서 차세대 소재를 활용한 반도체 연구로 두각을 나타내는 그룹이 있다. 바로 홍익대 전자전기공학부 차호영 교수가 이끄는 차세대 반도체 연구실이다.
질화갈륨(GaN)과 탄화규소(SiC)가 차세대 전력반도체 소재
서울대 전기공학부 출신으로 엘리트코스를 밟은 차호영 교수는 석사 2년차 때 국제학회에 참여하면서 자신이 우물 안 개구리였다는 걸 깨달았다고 한다. “제가 좁은 세상에 만족하며 살았던 것 같아서, 바로 유학을 준비했어요. 미국 아이비리그 소속의 코넬대에서 박사학위를 받고 미국 산업체 경험을 쌓을 겸 GE 글로벌연구소에서 2년 정도 일했어요”라며 그 후 교수가 되기 위해 한국에 들어와 2007년 9월 홍익대에 부임했다고 전했다. 올해로 10년차인 그는 앞으로 걸어 온 길보다는 걸어갈 길이 더 많이 남았다며 연구에 매진하겠다는 포부를 보였다. 차 교수는 현재 많이 사용되는 실리콘보다 내구성이 강하고 고온동작이 가능한 소재를 활용한 고효율 전력반도체를 연구하고 있다. ‘넓은 에너지 밴드갭 반도체’가 차세대 반도체 연구실의 주 내용이다. 지금도 차세대, 몇 년이 지난 후에도 차세대 반도체만 하시는 거 아니냐고 기자가 우스갯소리로 묻지만 차 교수는 항상 최첨단 기술의 선봉에 서서 반도체발전의 흐름을 주도할 것으로 보인다. 그는 “최근 들어 질화갈륨(GaN)과 탄화규소(SiC) 물질 기반의 전력반도체가 주목을 받고 있습니다. 이 소재들이 차세대 전력반도체의 주 소재가 되리라 믿고 연구에 매진하고 있습니다”라고 소개했다.
“전력소자 분야 모놀리식 집적화 기술 처음 선보여”
질화갈륨 전력소자가 지닌 고속, 고효율 특성을 최대한 살리려면 전력모듈에서 실리콘 기반의 구동회로와의 연결부를 최소화하는 집적화 기술이 중요하다. 이러한 문제점을 해결할 수 있는 궁극적인 방법이 바로 ‘모놀리식’ 집적화 기술이다. 차호영 교수는 서울대, 한양대와 컨소시엄으로 2012년 미래창조과학부의 나노소재기술개발사업단으로 선정돼 이 모놀리식 집적화 기술을 질화갈륨 전력소자 분야에 처음 도입해 주목을 받았으며 최근 사업이 마무리 단계에 있다. 현재까지 모놀리식 회로가 집적된 형태의 ‘Clamped GaN 전력소자’ 개발 및 특허등록, 세계 최초 Si(110) 기판 위 고전압 동작 상시불통형 질화갈륨 전력소자 제작, SCI 국제학술지 논문 90여 편, 국제학술대회 발표 100건 이상, 2014년 한국반도체학술대회 최우수 논문상 수상, 2011년과 2012년 페어차일드코리아 논문상 동상과 금상 수상 등의 성과를 올렸다. 또한 2년 전에는 메타물질전자소자연구센터에 ‘스마트 RF 부품 연구팀’으로 참여해 RF(Radio Frequency) 분야에 메타물질 개념을 접목한 질화갈륨 소자 연구에 새롭게 도전하고 있다. 그밖에도 국방과학연구소 한미공동연구개발과제에도 참여하는 등 다양한 연구 과제를 수주해 진행하고 있다.
▲‘작은 성과에도 기뻐하는 연구자’가 되자는 생각으로 항상 초긍정의 마인드로 연구에 임하는 차호영 교수 주변에는 웃음이 끊이지 않는 듯하다. 그와 함께 하는 학생들 또한 밝은 미소로 힘들고 끝이 없는 연구에 임하고 있다. |
“앞으로 커질 차세대 전력반도체 기술 선점해, 국익에 도움 되고파”
차호영 교수가 보유하고 있는 기술은 차세대 전력반도체의 핵심이 될 수 있는 최고의 기술력이다. 전력반도체 분야에서 미래 새로운 시장은 전기자동차와 신재생에너지 분야다. 아직까지 수요가 많지 않아 대기업을 비롯한 기업들의 적극적인 움직임이 없어 아쉽다는 차 교수는 산업자원통상부에서 미래성장동력사업으로 전력반도체에 관심을 갖고 투자하기로 한 부분을 고무적으로 내다봤다. “중국은 정부차원에서 많은 관심을 갖고 지원해주고 있는데 우리나라는 전력반도체가 다품종 소량생산이다보니 기업체에서 쉽게 투자하지 않는 것 같아요. 다른 나라가 원천기술을 선점하기 전에 우리나라 기업들도 좀 적극적으로 나서줬으면 좋겠어요”라며 “기회가 된다면 특허를 통해 학생들이 창업하는데도 도움을 주고 싶어요. 우리나라에서 관련 분야 연구자가 몇 안 되다보니 나름대로 희소성도 있고 경쟁력이 있는 분야입니다. 기술이전이나 창업을 통해 관련분야를 선도하는 것도 교수로서 사회에 환원하고 봉사할 수 있는 부분이라고 생각해요”라고 차 교수는 소개했다. 전 세계적으로 활동하는 연구자들과 네트워크를 형성하고 있는 그는 우리나라가 산업적인 측면에서 더 발전하면 더할 나위가 없을 것 같다고 덧붙였다. ‘작은 성과에도 기뻐하는 연구자’가 되자는 생각으로 항상 초긍정의 마인드로 연구에 임하는 차호영 교수 주변에는 웃음이 끊이지 않는 듯하다. 그와 함께 하는 학생들 또한 밝은 미소로 힘들고 끝이 없는 연구에 임하고 있다.
차 교수는 자신이 교수의 길에 들어서게 된 첫 시작점인, 석사과정 때 지도교수였던 서울대 서광석 교수에게 감사의 말을 전하기도 했다. 현재 같은 사업단에 소속 돼 스승과 제자가 같이 연구하는 흐뭇한 모습을 선보이고 있기도 하다. 그밖에도 연구실에서 열심히 연구에 매진하고 있는 제자들도 지금의 자신을 있게 해 준 장본인들이라며 고맙다는 말을 전한 차 교수는 “감사드릴 분들은 너무 많아요. 미국에서 공부할 때의 제 지도교수님들도 계시고, 제 가족들도 있어요. 그 분들 덕에 지금에 제가 있는 것 같아요”라고 인터뷰를 마무리 지었다. 대한전자공학회 반도체 소사이어티에서 ‘반도체 소자 및 소재 연구회장’을 맡고 있기도 한 그는 안팎으로 바쁜 활동을 통해 우리나라 전력반도체 연구를 이끌 젊은 차세대 연구자로 주목받고 있다. 이제는 차세대 연구자에서 리더 연구자로 거듭날 차호영 교수의 행보를 기대해본다.
