레이더 송수신 스위치, 기존엔 서큘레이터 사용
연구진 개발한 GaN SPDT 스위치 집적회로,
부피 1/450, 무게 90% 수준으로 줄여


국내 연구진이 레이더 송수신기 핵심 부품 국산화 기술을 개발했다. 이로써 외산 기술에 의존하지 않고 국방, 민간 분야에서 레이더 기술 자립화와 소부장 수출규제에 적극적으로 대응할 수 있게 됐다.

ETRI가 주관하는 DMC융합연구단은 24일, 특정 주파수 대역에서 활용 가능한 레이더 반도체 송수신기용 질화갈륨(GaN) 스위치 집적회로 기술을 국내 최초로 개발했다고 밝혔다.

원거리를 탐지하고 정찰하기 위해 레이더는 높은 출력을 내고 정보 전달 과정에서 신호 손실을 최소화하는 전파통제 기술력이 필요하다. 연구진은 전투기 능동위상배열(AESA) 전단부 등에 쓰일 수 있는 레이더 기술을 개발했다.

레이더의 송수신기는 송수신 스위치, 전력증폭기, 저잡음증폭기 등 개별 칩을 모아 모듈 형태로 제작된다. 이 중 송수신 스위치는 안테나에 들어오는 수신 신호와 나가는 송신 신호를 분리하는 장치다.

하지만 기존에 이 역할을 하던 서큘레이터는 특성상 송수신 모듈 수천 개가 사용되어 큰 부피로 인해 레이더를 제작하는 데 부담이 돼왔다. 이에 서큘레이터 기능을 반도체 칩으로 구현하는 단극쌍투(SPDT) 스위치 집적회로 연구가 활발하다.

DMC융합연구단은 C-대역, X-대역 레이더 송수신기용 스위치 집적회로를 개발했다. 고출력을 견디는데 유리한 GaN을 활용하여 출력은 각각 40W급, 30W급이며, 격리도 성능은 30dB 이상이다. 미국이나 유럽의 상용 제품과 대등한 수준이다.

연구진이 만든 GaN 스위치는 1.3×1.55×0.1mm 수준으로 0.2mm³ 크기다. 이를 기반으로 만든 상용 제품의 서큘레이터 크기가 98mm³로, 450배 줄인 수준이다. 모듈 무게도 최대 10% 이상 감량이 가능하다.

이번 기술은 AESA 레이더 송수신기 모듈 크기를 줄이는 데 많은 도움이 될 것으로 기대된다. 특히, 군용 고출력 레이더 송수신기뿐 아니라 민간 선박, 기상 레이더 송수신기 모듈 등 다양한 분야에도 응용할 수 있어 많은 활용이 예상된다.

한편, 레이더 기술 고도화를 위한 연구로 스위치, 전력증폭기, 저잡음 증폭기 개별 집적회로 등을 동일 반도체 기판상에 단일 집적회로 제작하려는 시도가 늘고 있다.

연구진은 이 기술을 응용해 송수신용 개별 집적회로를 한 칩에 통합해 집적하는 후속 연구를 진행하며, 방산업체 등에 기술이전을 통해 상용화를 위한 지원에 나설 예정이다.