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[IT뉴스]韓 연구팀, 15년간 오류였던 전력반도체 국제기준 바로잡았다

온카뱅크관리자

2026-10-25 12:37:25

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 한국전기연구원 
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 국내 연구팀이 전력반도체의 결함을 판별하는 국제 기준에 오류가 있음을 규명했다. 게티이미지뱅크 제공
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 국내 연구팀이 전기차와 신재생에너지 설비 등의 핵심 부품인 'SiC(탄화규소) 전력반도체'의 불량을 찾아내는 국제 판별 지표에 오류가 있음을 약 15년만에 밝히고 새 지표를 제시했다. 
 한국전기연구원(전기연)은 나문경 차세대반도체연구센터 책임연구원이 홍순구 충남대 연구팀, 호리바에스텍코리아, SK실트론 등 공동연구팀과 함께 SiC 반도체 내부의 결함을 표시하는 지표를 규명했다고 25일 밝혔다. 약 15년간 전세계적으로 잘못 알려진 SiC 반도체 내부 결함의 ‘진짜 빛깔(특성 발광 파장)’을 새롭게 규명하는 데 성공한 것이다. 연구결과는 국제학술지 '악타 머티리얼리아' 9월 8일자에 게재됐다. 
 SiC 전력반도체는 고온과 고압의 가혹한 환경을 견디며 전류 방향과 전력 변환을 제어하는 부품이다. 특히 전기차와 신재생에너지 설비 등 높은 전압과 열을 버텨야 하는 첨단 산업에 널리 쓰인다. 
 반도체를 만드는 과정에서 원자들이 겹겹이 쌓이다가 미세하게 어긋나는 '적층 결함(Stacking Fault)'이 생기면 전력반도체가 제 성능을 낼 수 없어 꼼꼼한 품질 관리가 필수다. 
 산업계에서는 반도체 원판(웨이퍼)을 깨지 않고 불량을 찾아내기 위해 빛을 쏘아 검사하는 ‘광발광(PL) 검사’를 활용한다. 빛을 비췄을 때 결함이 있는 곳에서 방출되는 빛의 파장이 결함 없는 곳에서 방출되는 빛의 파장과 다르다는 점을 활용하는 방식이다. 
 연구팀은 상용 웨이퍼 207장에 담긴 10만여 개의 결함 데이터를 분석해 '프랭크형 적층 결함'이 주된 결함 종류라는 점을 밝혔다. 프랭크형 적층결함은 반도체의 결정 구조 내에서 원자의 한 층이 빠지거나 새로 삽입돼 발생한다. 시트와 크림이 겹겹이 쌓인 케이크에서 시트가 올라가야 할 차례에 크림이 한 겹 더 올라가는 식이다. 
 프랭크형 적층결함 중 하나인 ‘(4,1) 프랭크형 적층결함’에서는 424나노미터(nm·1nm는 10억분의 1m)의 빛이 방출되는 것으로 알려져 국제전기기술위원회(IEC) 기준에도 15년간 반영됐다. 이 기준은 빛의 신호와 실제 원자 구조를 1대1로 꼼꼼하게 대조해 얻어낸 결과가 아니었다.
 연구팀은 빛으로 결함 위치를 찾은 뒤 그 위치를 수 나노미터 단위로 정밀하게 잘라 원자분해능 주사투과전자현미경(HAADF HR-STEM)으로 직접 확인했다. 연구결과 (4,1) 프랭크형 적층결함의 지표는 424nm가 아닌 459nm라는 사실이 드러났다. 
 이번 성과는 눈에 보이지 않는 반도체 소재의 품질 검사 정확도를 획기적으로 높였다는 점에서 산업적 파급력이 크다. 불량의 원인을 정확히 추적해 제조 공정을 고치면, 궁극적으로 전기차와 전력 변환 시스템의 품질과 안전성을 크게 끌어올릴 수 있다.
 나 책임연구원은 “빛의 신호와 실제 원자 구조를 한 치의 오차 없이 직접 연결해 오랫동안 굳어져 있던 글로벌 판별 기준의 오류를 바로잡았다는 데 의미가 크다”라고 말했다.
 &lt;참고자료&gt; doi: 10.1016/j.actamat.2026.122747
 [김소연 기자 lecia@donga.com]
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