ETRI가 4인치 질화갈륨(GaN) 기판상에 공정이 완료된 GaN 전력소자를 측정하는 모습. (ETRI 제공)
대전 대덕연구개발특구 내 한국전자통신연구원(ETRI)은 반도체 소자인 질화갈륨(GaN)으로 칩을 개발해 크기는 줄이고 효율은 높인 국방 및 통신용 전력 증폭기를 만드는데 성공했다고 19일 밝혔다.
GaN을 이용한 국내 연구는 그동안 많이 진행돼 왔으나, 연구에 성공해 칩 형태로 개발한 것은 ETRI가 처음이다. ETRI가 개발에 성공한 내용은 차세대 국방 및 다양한 분야의 레이더에 적용되는 GaN 전력증폭 모듈기술이다.
이번에 개발된 칩은 기존 반도체인 실리콘(Si)이나 갈륨비소(GaAs) 대신 질화갈륨(GaN)을 사용해 전력 밀도를 최대 10배, 증폭소자 교체주기는 16배, 전력 효율은 최대 30% 이상 우수한 게 특징이다.
ETRI는 지난 7월 현대중공업과 손잡고, 질화갈륨 기반 고출력 반도체 전력증폭기를 이용해 '선박용 디지털 레이더'를 개발하고 시연하는 데 성공했다.
해상도가 기존 제품보다 2배 이상 뛰어나 악천후 속에서도 10km 밖에 있는 70cm 정도의 소형 물체까지 탐지할 수 있다. '배의 눈' 역할을 하는 핵심 기자재인 레이더는 그동안 원천기술 미 확보와 높은 진입장벽으로 인해 일본과 유럽 국가로부터 수입에 의존해 왔다.
이번에 내비게이션 기능을 보강함으로써 선박의 안전한 항해를 위한 근거리 및 원거리 탐지가 더 정확해질 것으로 기대된다.
ETRI GaN전력소자연구실 문재경 실장은 "그동안 해외기업의 기술력에 의존하던 것을 탈피, 순수 국산기술로 개발에 성공해 기술독립을 이룰 수 있게 됐다"면서 "향후 첨단 산업분야로의 활용에 경제적 산업적 파급효과가 매우 클 것으로 기대된다"고 말했다. '선박용 레이더 스캐너 및 트랜시버 개발' 과제의 일환으로 지난 2010년부터 3년 동안의 노력 끝에 개발된 이번 기술과 관련해 국내외 특허 20건이 등록됐고, 중소기업 3곳에 기술이 이전됐다.
질화갈륨(GaN)을 이용한 국내 연구는 그동안 많이 진행되어져 왔으나 연구에 성공, 칩 형태로 개발한 것은 ETRI가 처음이다. ETRI가 개발에 성공한 내용은 차세대 국방 및 다양한 분야의 레이더에 적용되는 GaN 전력증폭 모듈기술이다.
질화갈륨(GaN) 소자는 전력밀도가 높고 열 전도도가 뛰어나며 전력변환 효율이 좋다. ETRI는 이를통해 원내의 팹(Fab)시설에서 소자를 설계하고 제조공정기술을 개발해 고성능을 갖는 칩개발에 성공할 수 있었다. 또 칩을 패키징하고 모듈에 심어 고출력 모듈로 만들어 레이더의 신호를 내보는 쪽에 적용했다고 밝혔다.
이로써 고전압에서도 동작이 가능해 고출력·고효율 전력증폭기 소자로 적합했다. 따라서 기존 선박레이더에 전파증폭을 위해 사용하던 진공관 을 대체, 향후 GaN 반도체 소자를 이용한 고출력 전력증폭기가 핵심소자로 부각되고 있다.
연구진은 반도체를 기반으로 레이더를 디지털화 한 것이다. 기존 진공관방식은 부피도 크고 부품 수명도 짧아 유지보수에도 비용이 많이 든다. 또 출력소자 수명도 짧아 부품교체도 6개월마다 해야한다. 하지만 ETRI는 진공관 대신 GaN 반도체를 이용, 고출력 전력소자를 개발했고, 이 소자는 고출력 반도체 전력증폭기(SSPA)로 선박용 레이더에 적용되었다. 부피도 줄고 효율도 높아졌고 출력소자 수명은 16배나 긴 5만시간, 부품교체도 5년동안 하지 않아도 된다.
아울러 연구진은 개발된 기술을 바탕으로 우리나라 최고의 조선업체인 현대중공업과 손잡고 스마트십 2.0 기술개발에 참여, 지난 7월 시연에도 국내 최초로 성공했다. 선박의 안전항해가 가능케 된 것이다. 선박에 들어가는 디지털레이더에 ETRI가 개발한 GaN기반 고출력 반도체 전력증폭기(SSPA)가 탑재되었다. 따라서 향후 3~4년내에 ETRI의 고출력 레이더가 우리가 건조한 고부가가치 선박에 탑재, 5대양을 누비며 전 세계 바다를 훤히 비춰줄 전망이다.
ETRI는 현대중공업을 통해 선박에 탑재한 결과, 디지털레이더는 감지 대상 식별력이 우수하고, 악천후에도 10km 밖에 있는 70cm 소형 물체를 탐지할 수 있을 정도로 해상도가 월등히 좋아진 것으로 시험결과 밝혀졌다. 또 30m 이내의 바위섬들도 또렷이 보여줬다. ICT와 전통산업인 조선이 손잡아 세계 최고수준과 동등해진 것이다. 여기에는 ETRI를 비롯, 현대중공업, 울산경제진흥원, 중소기업 등 10개기관의 협력이 이룬 성과라고 ETRI는 설명했다.
즉 선박의 ‘눈(eye)’에 해당하는 디지털레이더(Digital Radar)를 장착, 내비게이션 기능을 보강했다. 선박의 안전항해를 위한 근거리와 원거리 탐지를 위한 센서 기술이 한층 더 강화되는 것이다.
ETRI가 개발에 성공한 결과물은 △GaN 전력소자 △GaN 전력소자용 저손실 패키지 △GaN SSPA 전력모듈이다. 연구진은 국내 최초로 △GaN 소자부터 레이더 시스템까지 국내 토종 원천기술을 통해 개발에 성공했다. GaN 전력소자 칩을 SSPA 모듈로 만들어 레이더 시스템 탑재시험까지 성공한 것이다. 이는 세계 최고수준과 동등한 것으로 평가받고 있다.
ETRI GaN전력소자연구실 문재경 실장은 “그동안 해외기업의 기술력에 의존하던 것을 탈피, 순수 국산기술로 개발에 성공해 기술독립을 이룰수 있게되어 기쁘다. 향후 첨단 산업분야로의 활용에 경제적 산업적 파급효과가 매우 클 것으로 예상한다”고 말했다.
한편, ETRI는 전 세계 레이더 시장규모는 오는 2018년까지 약 830억불에 달한다고 설명하며 이중 약 30%가 전력증폭기 가격에 해당한다고 밝혔다. 아울러 많은 사용이 예상되는 이동통신용 전력증폭기 시장도 올해 기준으로 세계시장은 약 6.6억불, 국내시장 규모는 790억원에 달한다고 시장조사 전문기관을 인용, 설명했다.
ETRI는 ‘선박용 레이더 스캐너 및 트랜시버 개발’ 과제의 일환으로 지난 2010년부터 3년간의 노력 끝에 개발되어 졌으며 개발된 칩의 핵심기술은 기가레인, RF코어, 성산전자통신 등에 기술이전 되었다고 설명했다.
과제를 통해 ETRI는 국내외 특허 20건, 논문 5편 등의 성과와 함께 향후 다른 응용을 위한 핵심 칩개발, 전력소자 성능향상, 신뢰성 등에 힘쓰고 있다고 말했다.
또한 현재 개발된 GaN 전력소자는 트랜지스터 형태라서 향후 저항, 인덕트, 전송선로 등으로 구성된 수동소자와 함께 동일한 반도체 기판상에서 단일 집적회로(MMIC) 형태로 개발하는 것이 새로운 당면 과제라고 설명했다.
일단 제가 찾아보니 GaN 웨이퍼는 8인치급까지 상용생산중이며(웨이퍼당 모듈수 즉 매핑된 트랜지스터 수는 대충 198개) 사파이어나 다이아몬드 결정위에 증식시키는 방법으로 제조되며 이미 100GHZ/1200V/20W급의 제품들이 생산중이고 미국과 일본의 9개 제조업체(Fab)에서 독점하고 있더군요 유럽의 AESA레이더는 미국서 GaAS 소자(12인치 웨이퍼로 양산중이라 상대적으로 쌉니다)를 수입하는 방법으로 만들다가 필립스 등 업체가 유럽독자생산을 준비하는 것으로 아는데 아직 목표인 모듈당 10불의 생산원가는 달성 못한 것으로 보입니다
그런데 우리손으로 AESA를 만든다면 유럽처럼 GaAS를 수입하지는 않을테고 GaN으로 500모듈급 AESA를 만들었다고 하는데 하드웨어적으로는 어느 정도 수준일까요 모듈당 가격은 2인치 웨이퍼일때 100불이하였고 3/4/6/8인치 를 거치면서 계속 내려가고 있습니다
소재가 고전압에 강하고 신호이득이 크고 GaAS 보다 10배 좋고 같은 AESA라도 GaN으로 만들면 실시간 지형지도 생성 등 초당 300기가비트 이상의 정보를 생성한다고 하는데 우리 기술로 전량 하드웨어를 만드는 기반이 있으니 소프트 웨어도 이스라엘과 협력으로 갖춰진다면 빅센 도입좌절때처럼 미국과 일본의 눈치를 안 보고 만들 수 있을지 전문가들의 전망이 궁금합니다
왜 이 이야길 하냐면 애로우2 블록5 도입 논의가 있었다고 하는데 사실 이스라엘은 미사일을 원하는 수량만큼 적기에 납품해줄 산업적 기반이 없고 특히 애로우2는 수퍼그린파인레이더와 통합은 되어 있으나 수직발사기랑 통합이 안 되어서 해상함정에 적용하기 어렵습니다 반면 sm-3는 원하면 즉시 대량생산이 가능할 만큼 산업기반이 미국에 있는 상태이고 지상의 수직발사관에서 발사가 가능한 체계이므로 애로우체계가 많은 불리한 점이 있습니다
그런데 이런 산업기반이 없는 점을 윈윈전략으로 풀도록 애로우 2를 지상기지용으로 도입할때 이스라엘이 도입하고 있는 GaAS/GaN를 우리가 대주기로 하고 치크어레이 등 스마트스킨 안테나 기술이나 미사일 탄두용의 안테나소형화 기술을 교류하면 어떨까요
In Sweden, Saab Microwave Systems (the former Ericsson) is following a similar path, also without government funding. Saab, which hopes to start flight demonstrations this summer, aims to have an active antenna radar on Gripen by 2015, slightly later than the offer European programmes but with more ambitious technology goals. The antenna for its so-called Not Only Radar (NORA) concept would be mounted on a vertical axis allowing the scan angle (120[degrees] in pure electronic mode) to be extended to 200[degrees]. Nora would also offer jamming and data link functions, similar to what the Americans are testing today on the F-22's APG-77.
개발 연구를 2010년도부터 수행하고 있다. 그동안 MMIC 공정 서비스를 제공하는 국내외 업체가없었으나, 2010년도에 미국의 Triquint사가 우리 ETRI에 GaN MMIC 제조 공정을 제공하겠다고 하여 연구가 시작되었다.
현재 수행된 결과로는 이동통신 기지국용 20W급 고출력 증폭기 MMIC, X-대역 8W급 고출력 MMIC, 20GHz 위성 단말기용 3W급 고출력 증폭기 MMIC가 1차 제작되었으며, 측정결과에 있어 X-대역과 20GHz 대역 증폭기는 설계 결과보다 다소 열화된 특성을 보이고 있지만, S-대역 이동통신 기지국용은 설계결과와 유사한 특성으로 측정되었다.
제작된 S-대역 GaN 전력 증폭기 MMIC는 20W 출력 전력에 40% 이상의 효율이 구현되었으며, X- 대역 고출력 증폭기 MMIC는 8W 출력에 25% 정도의 효율이 구현되었다. 20GHz 대역 고출력 증폭기 MMIC는 3W 출력에 20%의 효율이 구현되었다.
마운팅 이전에 패키징과 모듈러도 남았습니다.
MMIC라이브러리도 남았고, CPW믹서나 프리퀀시 더블러등의 부가적 기술도 남았기 때문에 그다지 어렵지 않다는 건, MMIC만 만들면 레이더 다 만들었다는 성급한 일반화의 오류밖에 안 됩니다. 패키징 자체도 칩을 만드는 것 만큼이나 어려운 일입니다.
여기에 MEMS기술(필터, 커플러)이 딸려서 국산레이더 개발엔 아직도 많은 해외기술협력이 절실하게 필요합니다. 특히 이제까지 큰 도움을 준 미국측 회사들의 도움이 아직도 필요하지요.(ETRI, 서울대 NRL, MINT등의 국공립,대학연구소측의 기초기술 연구자료와 관련 라이브러리 구축은 Cree등의 미국회사 지원이 절대적이었음.)
물론 캐리어 유닛(몰리브데넘 기판위에 컨덕티브 에폭시로 MMIC를 고정접합하고, 듀로이드 구조물위에 골드밴딩, 와이어 본딩을 하는등, 기존 반도체 산업에서 필수적인 패키징 기술은 미국측을 뛰어넘긴 했지만.)과 같은 패키징 기술이야 이미 자립했지만, RF모델링이나 칩 라이브러리는 여전히 미측이 간간히 뿌리는 기술자료에 의존중입니다.
뭐, 상관없죠... 저정도도 사실 기대이상 입니다. 현업에 종사하지 않는 사람들이 간혹, 주변에 흘린 소문에 근거로 해서 부정적 내용을 퍼트리기도 합니다.
실제는 아무도 알수 없는 겁니다.
향후,3년내 어떤 변화된 소식이 전해질지 모르겠으나 .. 개인적 경험은 기대보다 빠르다는 거지요. ETRI측이 저 소자를 발표한것이 벌써 3년이전 입니다. 이제 모듈레벨로 나왔다는 것은 집적화가 이뤄진것을 의미합니다. 즉, 기본적 기술구현은 거의 완성단계로 봐야 하지요.
ETRI가 능동위상배열레이더 관련 원천기술 확보라는 쾌거를 이루면서 이 같은 문제가 해소할 전망입니다.ETRI는 X-대역 능동위상배열 레이더와 고해상도 영상 레이더의 핵심 부품인 'MMIC(송수신 다기능 칩 및 고출력 증폭기)와 T/R 모듈'을 개발하는데 성공했습니다.
이번에 개발된 송수신 다기능 칩 MMIC는 레이더에서 방출되는 송신 전파와 수신 전파의 진폭, 위상, 경로를 하나의 칩으로 제어할 수 있는 마이크로파 집적 회로입니다. 이 기술은 미국과 프랑스 등 전 세계에서 2개 국가만 보유하고 있었습니다.
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이번에 개발된 고출력 증폭기 MMIC는 레이더에서 방출되는 송신 전파의 세기를 키워 레이더의 탐지 거리를 넓히는 역할을 합니다. 하나의 칩에 부가 정합 회로가 내장되어 있기 때문에 보다 작고 가벼운 레이더를 만들 수 있습니다. T/R 모듈은 이번에 개발된 송수신 다기능 칩 MMIC와 고출력 증폭기 MMIC를 사용해 레이더에서 방출되는 송신 전파와 수신전파의 강도, 위상, 경로를 제어하는 모듈로, 고성능레이더의 성능을 좌우하는 핵심 부품입니다.
ETRI는 이번 개발을 통해 고성능 레이더에 사용되는 국가 전략 원천 핵심 기술을 확보하는 기반을 마련했습니다. 이는 선진국으로부터 기술 이전이 불가능한 능동위상배열 레이더와 고해상도 영상 레이더의 국산화를 가능케 해 자주국방의 실현을 한층 더 앞당길 것입니다. 안도섭 2011.1.15일 ETRI 위성무선융합 연구부장은 이 기술로 고성능 레이더의 국산화가 가능할 뿐만 아니라 향후 이동통신 대역을 포함한 다양한 주파수 대역의 MMIC와 응용 기술을 개발할 수 있다고 밝혔습니다.
송수신 다기능 칩 MMIC와 고출력 증폭기 MMIC, T/R 모듈 기술은 ETRI가 천리안 위성 개발과정을 통해 확보한 인공 위성 품질 보증 절차를 통해 개발하고 검증한 것으로 RF 전문업체인 (주)에이스테크놀로지 등에 기술이전되어 제품 상용화를 추진 중입니다.
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“다기능 AESA 레이더에 적용되는 반도체 송수신모듈 기술에 있어서는 X밴드, S밴드용으로 설계 및 제작 능력을 확보한 단계에 있으나, 송신 출력과 효율 면에서 선진국에 비해 다소 미흡한 실정이다. 신호처리 분야에서는 다기능 AESA 레이더에 적용할 수 있는 분산/다중처리 및 연산소자 사이의 원활한 고속통신 기술 확보가 필요하며, 아직까지 항공기탑재 레이더용 신호처리 기술과 DB 구축이 미흡하여 이에 대한 확보가 과제로 남아 있다.”
“기술 구현측면에서는 수동 위상 배열 레이더의 핵심 소자인 집중형 고출력 진행파관증폭기(TWTA : Traveling Wave Tube Amplifier), 능동 위상배열 레이더용 분산형 반도체전력증폭기(SSPA : Solid State Power Amplifier) 및 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit) 집적회로 기술기반의 송수신모듈(TRM : Transmit and Receive Module)의 설계/제작 기술을 상당부분 확보한 상태이다.”
ESA레이다-MMIC칩 설명(신탁의 사공 조회/2006.07.28. 14:38)
지난 번에 T/R 모듈은 3개의 MMIC 칩과 1개의 VLSI 칩으로 구성되어 있다고 설명드렸습니다. MMIC 칩은 Monolithic microwave integrated circuit 의 약자이지요. 다음과 같은 3 부분으로 T/R 모듈을 구성합니다.
- High-power Amplifier(HPA) - LNA plus protection circuit (receiver front-end)
- Variable gain-controlled Amplifier and variable phase shifter
T/R 모듈 관련하여 한 번 설명을 드렸었는데 많은 분들이 이 MMIC 칩에 대해서 궁금하게 생각하여, 이번 기회에 자세히 설명을 하겠습니다. 먼저 능동소자와 수동소자에 대한 설명부터 시작하지요. 전자 회로를 구성하는 부품들은 크게 능동소자(Active Components) 와 수동소자(Passive Components)로 나뉘지요.
(1) 능동소자 - 자체적으로 전기 에너지를 발생시킬 수 있는 소자입니다. 전력증폭, 발진 회로 등을 만들 수 있지요. 여러분도 잘 아는 트랜지스터나 다이오드가 여기 해당합니다.
(2) 수동소자 - 자체적으로 전기 에너지를 증가시키지 못하는 소자입니다. 저항,케퍼서티, 인덕터 등이 이에 해당하지요.
능동소자의 대표는 단연 트랜지스터입니다. 여러분도 잘 아시는 실리콘 게르마늄 반도체 트랜지스터들이 벌써 오래전에 전자혁명을 이끌었지요. 허나 이 실리콘으로 만든 트랜지스터는, 군사분야, 특히 레이더나 전자전 장비, 유도체계의 시커 등을 개발하던 엔지니어들에게는 골치 아픈 문제들을 남겼습니다.
일반 민수용 전자장비와 달리 군사용 트랜지스터는 다양한 주파수대를 커버할 수 있을 것과 고출력을 발생시킬 것을 요구하는데, 실리콘 트랜지스터로는 도저히 이런 요구를 맞출 수가 없었지요. 재료적 한계에 다다르자, 새로운 재료를 찾기 시작합니다. 그래서 찾은 것이 여러분도 잘 아는 갈륨비소 또는 비화갈륨(GaAs - Gallium Arsenide) 이라고 부르는 반도체였지요. 이걸로 트랜지스터를 만드는데 성공합니다.
그것이 갈륨비소 트랜지스터입니다. 전기가 전자의 흐름이라는 건 다 알 겁니다. 이 트랜지스터는 실리콘 트랜지스터 보다 전자(electron)을 6배까지 더 많이 운반시킬 수 있는 특성을 지녔지요. 말할 것도 없이 전기적으로 많은 장점을 갖게 되지요. 이같은 특성을 electron mobility 라고 합니다.
그래서 HEMT 라고도 부릅니다. High Electron Mobility Transistor 의 약자지요. 허나 이 갈륨비소 트랜지스터는 과전류나 자체 발생하는 열에 대단히 취약한 약점이 있습니다. 트랜지스터는 실리콘 반도체의 경우와 같이 좁은 면적에 많은 양을 집적시켜 사용해야 효과적입니다. 바로 IC(Intergated Circuit, 집적회로) 이지요. 헌대 이 갈륨비소 반도체는 이러한 재료적 취약성 때문에 실리콘 집적회로를 만드는 단순한 드로잉 기법으로는 집적회로를 완성시킬 수 없지요. 많은 시행착오를 거친 후에 IC 화가 가능하게 됩니다.
이제 MMIC 칩으로 돌아옵시다. 이 갈륨비소 트랜지스터와 수동소자인 저항, 인덕터, 캐퍼서티 등을 아예 하나의 반도체 기판위에 일괄공정으로 집적하여 칩을 만들게 되는데, 이걸 바로 MMIC 라고 부릅니다. 제조공정은 복잡하고 어렵지만, 소형 경량화와 생산수율을 크게 높일 수 있게 됩니다.
MMIC 칩에서 주의해야 할 점은 민수용과 군사용을 구별해야 한다는 것이지요. 민수용 제품들은 대게 일본 업체들이 시장을 장악하고 있는데, 휴대폰의 전력증폭기, 위성통신기, 위성방송 수신기, 디지털 TV 등에 주로 사용됩니다. 민수용 MMIC 재료로는 GaAs, InP(Indium Phosphide, 인화인디움) 그리고 저가 제품으로 시장을 확장중인 SiGe(실리콘 게르마늄) 등이 이용됩니다.
반면 군사용은 미국계 업체들이 장악하고 있는데, 일본, 유럽 등이 생산한 MMIC 칩보다 훨씬 앞선 기술력을 자랑합니다. 군사용 MMIC 칩 재료는 아래와 같지요.
(1) GaAs
(2) GaN (Gallium Nitride, 질화갈륨)
(3) SiC (Silicon Carbide, 탄화실리콘)
재료적 특성은 GaN, SiC 계열이 기존의 GaAs 보다 뛰어나서 이 두 재료가 최신 T/R 모듈제조에 집중적으로 사용되고 있으며 관련 기술개발도 활발히 이루어지고 있지요. 아울러 극히 최근의 연구로는, 아직 연구실 수준이지만 polymer 재료를 이용한 MMIC 제조가 연구되고 있다고 합니다.
MMIC 칩 관련하여 주의해야 할 점은 일본의 능력이 지나치게 과장 보도된 점입니다. 무기체계에 대한 전문지식이 부족한 일부 정치외교학 교수 분들이 일본의 군비증강을 강조할 목적으로, 몇몇 일본 업체의 MMIC 칩이 미국의 레이다, 미사일 등에 사용되고 있으면, 이들 칩을 공급하지 않으면 미국의 첨단무기 생산에 큰 차질은 빚게 된다는 얘기까지 보도되기도 했었지요. 왜 이런 목적의 설명을 했는지는 모르지만, 사실과는 전혀 다릅니다.
민수용 보다 훨씬 높은 난이도를 요구하는 군사용 MMIC 칩은 미국이 석권하고 있으며, 여러분도 잘 아는 방산업체들, 예를 들자면, 레이세온, 노드롭그루만, 록히드마틴, TI(Texas Instruments), TRW Telecom, Cree 사 등 독자적 연구나, 국방성의 프로젝트 입찰에 혼자 혹은 공동으로 응찰하여 여러 연구를 진행하고 있고, 이렇게 어느 정도 공개된 MMIC T/R 모듈관련 주요 프로젝트도 15 -16 건에 이를 정도로 물적, 인적 투입에 있어 다른 나라들과 비교하기 어려울 정도입니다.
일본이 F-2 전투기 관련하여 개발한 J/APG-1 또한 전체적인 성능, 소프트웨어는 말할 것도 없고 T/R 모듈의 성능에 있어서도 당시 미국제품의 1/3 정도에 불과했던 것으로 알려졌었지요. 물론 일본은 자체적으로 개량을 하여 성능향상을 이루고 있는 것은 사실이나, “미국의 기술에 많이 근접했다”는 등의 정보는 사실이 아닙니다. 왜냐하면 미국이 도망가는 속도가 일본이 따라잡는 속도에 절대 뒤지지 않기 때문이지요. T/R 모듈 관련 기술 데이터 역시 1급 기밀로서 자료의 접근이 대단히 어려운 관계로, 좀처럼 격차를 좁히지 못하고 있는 게 현실입니다.
또 하나 MMIC 관련 주목할 만한 일은, 휴대폰 왕국이라는 우리나라의 MMIC 칩 수입액이 1년에만 수천억대에 이른다는 점입니다. 거의 전량 수입하지요. 퀠컴 칩만 문제가 되는 게 아닌데, 아직 공론화된 적도 없고..... . 여러 곳에서 MMIC 칩 수입대체를 위한 국내개발을 촉구하고 있으나, 별반 진전이 없는 상태입니다.
맨 아래 그림은 AESA 안테나의 Aperture Array를 구성하는 방식을 설명한 것입니다. Tile 방식과 Brick(Stick) 방식이 있지요.
그 다음 AESA 5부에서는 “AESA + 스텔스, 조합이 가져올 미래 공중전의 변화” 편으로, 향후 중거리 및 가시거리 공중전, 대지공격 등에서 어떠한 전술적인 변화들이 예견되는지 그림과 함께 자세히 설명할 예정입니다. (A4지 8-9 페이지 분량)
여러분들이 다른 관련 자료를 갖고 계시면 올려주시고, 부족한 점, 잘못된 점은 기탄없이 지적해주시기 바랍니다.
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항공기용 평면형 능동전자주사식 위상배열(AESA)레이더 프로토 타입개발(한국전자파협회, 2010년도 발행)
본 논문에서는 T/R(Transmit/Receive) 모듈을 이용한 항공기용 평면형 능동 전자주사식 위상 배열(AESA) 레이더 프로토 타입을 설계, 제작 및 시험하였다. LIG넥스원은 항공기용 레이더 개발에 필요한 핵심 기술 확보를 목적으로 AESA 레이더 프로토 타입을 개발하였다. 본 프로토 타입은 복사 소자 배열, 다수의 T/R 모듈, RF 급전기, 전원 분배, 빔 조향기, 아날로그/디지털 변환기(ADC)를 가지는 소형화된 수신기 및 액냉식 냉각과 지지 구조체로 구성되어 있다. 안테나 장치는 590 mm 직경에, 536개의 능동 소자를 배열할 수 있는 크기를 가진다. 각 T/R 모듈들은 삼각 배열을 적용하여 $14.7\;mm{\times}19.5\;mm$ 간격으로 배치하였다. 송신 최대 듀티 운용시 2,310 W의 전력이 입력되며, 발열은 1,554 W를 발산하게 된다. AESA 레이더 프로토 타입은 근접 전계 챔버에서 시험하였고, 그 결과 정확하고 유연한 제어에 의한 빔 조향과 빔 형성을 제공하는 빔 패턴을 확인할 수 있었다
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저번 에어쇼때 LIG넥스원은 전투기용 AESA 목업과 실제 T/R소자 안테나 모듈을 선보였는데요. 얼마전 전쟁기념관에서 열린 정보-감시정찰 장비 전시회에서는 그동안 연구한 AESA 모듈에 대해서 선 보였네요. 요겁니다.
AESA 레이더 프로토 타입인데요.일단 명확하게 표현해야 할것은 "AESA 레이더용 안테나 프로토 타입" 입니다. 무슨 이야기냐면, 본 레이더는 ADD가 연구용역으로 내놓은 AESA 레이더용 T/R모듈 개발에 LIG 넥스원이 참여한 다음에, 연구과업이 이미 끝난 후에도 자체적으로 추가 투자비용을 들여서 AESA 안테나를 개발중이라는 이야기입니다.
여기 쓰여 있다시피 GaAs 소자로 만들어진 전투기용 AESA 레이더 시제품이고요. T/R모듈의 배열방식은 Brick 방식입니다. F-22 랩터에 쓰이는 APG-77레이더랑 F-2에 쓰이는 J/APG-1 AESA 레이더가 쓰는 방식으로, 1세대입니다. F-35의 JPG-81은 2세대 타일 방식으로, 양자의 차이는 뭐 크게 대단한 것은 없고 안테나의 직접 방식에 차이를 두어서 안테나 모듈의 길이를 줄이고 냉각에 유리하게 만든 겁니다. 소자는 약 500개 미만이고요.
여기서 중요한 것은 "AESA소자 안테나" 만 만든 겁니다. 일단 ADD 연구 용역도 그쪽이었고, 지금 LIG넥스원이 개발하고 있는 것도 AESA 안테나입니다. 즉 T/R모듈과 냉각기가 결합된 안테나 조립체죠. 전투기 레이더의 백앤드, 즉 안테나 뒷부분은 아직 개발이 되거나 시작되지 않았습니다
"ETRi 연구원 말에 따르면.. 그건(MMIC화) 문제가 아니라고 하더군요.." (모 사이트 참조)
라고 하셨는데, 그게 큰 문제가 아니라서, WBGS-RF 프로그램의 페이즈3 단계가 만 3년을 끈거군요. 우리보다 앞서서 먼저 개발한 선도국가(정확히 미국)들이 만 3년을 끌고 있고, 레이더에 실적용을 2014년 10월까지로 봤는데 결국 소자자체의 개발에서 레이더까지의 적용이 만 8년이죠.
뭘 근거로 이리 자신 만만 합니까?
찬물을 부어요?
전 정확한 현주소를 말씀드린 것 뿐입니다.
GaAs와 GaN이 뭐 사촌쯤 되서 똑같은 기술 적용하면 금방 되는 걸로 착각하시는가 봅니다. 근데 미국이나 유럽이나 GaN이란 소재 자체를 68년부터 원천기술 발견해 여기까지 끌고왔고, 이미 통신칩등의 상용제품을 생산한지가 9년이 넘었는데, 아직도 레이더를 만들어내기 위한 연구중입니다.
소자만 만들면 MMIC가 뚝딱이라니 이 무슨 한심한 현실인식인가요?
그리고 현주소에 대한 근거요?
본인부터 자신의 의견에 대한 근거를 인터넷 블로그 말고 문헌자료로 밝혀보시죠?
날로 먹으려 들지말고.
제가 말씀드리는 현실동향에 대한 근거는...
ETRI발행 [전자통신동향분석 제27권 1호 2012년 2월]
GaN전자소재 글로벌 연구개발동향, 문재경 RF융합부품연구팀 팀장 외 4인이 작성
밀리미터파 신기술연구센터 국내 MMIC기술현황 신동훈.
이 2논문을 주로 인용했고. 기타 논문 4편을 참조했습니다.
자, 당신 근거는 뭡니까?
인터넷 블로그?
블로그 검색 했으면 해당 블로그가 참조한 레퍼런스 뒤져서 교차검증 안 한 모양인데. 나보고 근거를 가져오라느니 마라느니 하는 소린 하질 마시던가.
(딱 보니 해당 블로그에 나열한 내용조차 이해 못하면서 뭘 근거를 대라느니 마라느니 하는 겁니까? 본인 섭취하고 싶은 내용만 퍼오고선.)
=> 이 잡지는 요즘은 안보지만.. 10여년전에는 늘상 보던 잡지인데.. 이곳에 전문적이고 구체적인 논문이 적혀진것이 없는 잡지입니다. 주로 기술동향에 대한것을 나열 한것 뿐이죠. 정보지 수준정도이고 논문으로 볼것도 없는 수준임.(기술쟁이 입장에선 점심시간에 재미삼아 읽어보는 잡지 딱 그수준임)
GaN전자소재 글로벌 연구개발동향, 문재경 RF융합부품연구팀 팀장 외 4인이 작성
=>세계 GaN 개발관련 글로벌 현황에 대한 개괄적 설명일 뿐 이고 국내개발에 관련된 것이 없음
2. 밀리미터파 신기술연구센터 국내 MMIC기술현황 신동훈.
=> 이건, 판매하는 것이더군요.. 이것 읽어 봤나요? ㅋ 그냥 구글링해서 저게 나오던데? 제목만 나열한게 아닌가요? ㅋㅋㅋㅋㅋㅋ
그외 논문4편이란게 뭔가요? ㅋ
위중에 언급되 있는 어떤것이던, <국내 개발현황>을 발췌해서 이곳에 따로 발제해줌 고맙겠군요.
작성일 : 13-11-20 06:46
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