연구용 원자로 하나로를 이용해서 8인치 NTD 반도체를 생산하기 위해 작업을 준비하고 있는 모습.

연구용 원자로를 이용해 하이브리드자동차, 고속전철, 풍력발전소 등에 쓰이는 실리콘반도체를 세계에서 가장 크게 만들 수 있는 생산체제가 국내에 갖춰졌다.

18일 한국원자력연구원에 따르면 이 연구원 하나로운영부 박상준 박사팀은 연구용 원자로인 ‘하나로’에서 지름 8인치의 실리콘 단결정(잉곳)에 중성자를 쪼여 고품질 실리콘 반도체를 만들 수 있는 기술과 장치개발을 마치고 양산에 들어갔다.

실리콘반도체는 인(P)이 고르게 분포될수록 더 높은 전압과 전류에서 쓸 수 있게 된다. 실리콘 단결정에 중성자를 쪼이면 실리콘내 원자핵 중 극미량이 인으로 핵변환(핵변환 도핑) 된다.

이 중성자 핵변환 도핑반도체(NTD반도체)는 실리콘에 인을 직접 넣는 일반적인 공정보다 인이 고르게 퍼져 고속전철, 하이브리드자동차의 인버터(inverter) 등 고가의 대전력용 반도체 소자를 만들 때 쓰인다.

이번에 양산되는 8인치급 NTD반도체는 독일, 호주에 이은 세 번째로 세계에서 가장 큰 크기다.

연구용 원자로 하나로에서 생산한 8인치 NTD 반도체를 살펴보고 있는 모습

임인철 원자력연구원 하나로운영부장은 “8인치 NTD반도체의 양산체계를 갖춰 NTD반도체의 한해 생산량을 두 배 이상 늘릴 수 있을 것으로 본다”면서 “하이브리드자동차 등 그린에너지분야에서 널리 쓰일 수 있을 것”이라고 말했다.

한편 원자력연구원은 2002년 ‘하나로’를 이용해 지름 5인치의 NTD반도체를 만들기 시작한 데 이어 2005년부터는 6인치 NTD반도체를 생산, 수출해 전세계 NTD반도체 시장의 10%쯤을 차지하고 있다.

NTD반도체는 프랑스, 네덜란드, 호주, 미국 등 15개 나라 연구용원자로에서 만들어져 공급되고 있으며 한해 시장규모는 200억여원(150t)에 이른다.

노형일 기자 gogonhi@asiae.co.kr
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