[투어코리아=김교환 기자] 차세대 6G 이동통신과 위성통신 시대에 필요한 핵심 반도체를 잉크를 바르듯 간단한 공정으로 제작할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
UNIST 전기전자공학과 김명수 교수 연구팀은 액체 형태의 반도체 소재를 기판 위에 직접 코팅하는 방식으로 제작한 이차원 반도체를 이용해 초고주파(RF) 스위치를 구현했다고 밝혔다. 연구 결과는 세계적인 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 게재됐다.
RF 스위치는 스마트폰이나 통신기지국, 위성, 레이더처럼 전파를 사용하는 장비에서 신호의 흐름을 켜고 끄는 역할을 하는 핵심 부품이다. 특히 앞으로 등장할 6G 통신은 훨씬 높은 주파수를 사용하기 때문에 신호 손실은 최소화하면서도 필요하지 않은 신호는 확실히 차단할 수 있는 고성능 스위치가 필수적이다.
연구팀이 개발한 스위치는 초당 670억 번 진동하는 67GHz의 고주파 환경에서도 입력 신호의 대부분을 손실 없이 전달했고, 스위치를 끈 상태에서는 새어 나가는 신호를 극히 적은 수준으로 억제했다. 전원을 꺼도 스위치 상태가 그대로 유지돼 대기전력을 거의 사용하지 않는 것도 특징이다.
이번 기술의 또 다른 강점은 제조 방식이다. 기존에는 반도체 박막을 별도로 만든 뒤 다른 기판으로 옮겨야 했지만, 연구팀은 액체 형태의 반도체를 기판 위에 직접 코팅하는 방식을 적용했다. 복잡한 전사 공정을 생략할 수 있고 넓은 면적에도 쉽게 적용할 수 있는 것이 특징이다.
연구진은 개발한 스위치를 실제 통신 회로에 적용해 성능도 확인했다. 하나의 안테나를 송신과 수신에 번갈아 사용하는 회로와, 여러 안테나의 전파 방향을 자유롭게 바꾸는 위상변위기에서도 정상적으로 동작했다.
김명수 교수는 "복잡한 전사 공정 없이 만든 이차원 반도체로도 밀리미터파 대역에서 높은 성능을 구현할 수 있다는 점을 확인했다"며 "6G 통신과 위성통신은 물론 레이더와 방산 분야의 전파 제어 시스템을 더욱 작고 에너지 효율적으로 만드는 데 도움이 될 것으로 기대한다"고 말했다.
