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[IT뉴스]“韓, 15년 만에 오류 잡았다”…전기차 반도체 ‘불량 기준’ 새 확립

온카뱅크관리자

2026-10-25 13:37:25

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 전기연, 탄화규소 전력반도체 판별기준 오류 규명 빛 신호와 원자구조 연결, 적층결함 빛파장 새로 확인 15년간 사용되던 국제표준 바로 잡아...전력반도체 품질강화 기여 
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 연구성과를 제미나이로 생성한 이미지.
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 국내 연구진이 전기차의 핵심 소자인 ‘탄화규소(SiC) 전력반도체’의 불량을 판별하는 오류를 15년 만에 바로 잡았다. 지난 15년간 국제표준으로 활용돼 오던 기존 불량 판별 기준을 원자 단위에서 정밀 검증해 새롭게 확립한 것이다.
 한국전기연구원은 나문경 박사 연구팀이 홍순구 충남대 교수팀, 호리바에스텍코리아, SK실트론 등과 공동으로 기존 파장을 원자 단위에서 정밀 검증해 탄화규소 반도체 내부 결함의 진짜 빛깔(특성 발광 파장)이 424나노미터(㎚)가 아닌 459㎚라는 사실을 규명했했다고 25일 밝혔다.
 탄화규소 전력반도체는 고온·고압의 가혹한 환경을 견디며 전류 방향과 전력 변환을 제어할 수 있는 차세대 반도체다. 전기차와 신재생에너지 설비 등 높은 전압과 열을 버텨야 하는 첨단 산업에 널리 쓰인다.
 하지만 반도체 적층 과정에서 원자들이 겹겹이 쌓이다가 미세하게 어긋나는 ‘적층결함’이 생기면 전류의 흐름을 방해해 반도체 칩 전체의 성능과 신뢰도를 떨어 뜨려 이를 사전에 확인하는 절차가 필수적이다.
 산업계에서는 반도체 웨이퍼를 손상시키지 않고 결함을 찾기 위해 ‘광발광(PL) 검사’를 활용하고 있다. 웨이퍼에 빛을 비춘 뒤 결함 부위에서 방출되는 빛의 파장을 측정해 불량을 찾는 방식이다. 결함마다 서로 다른 빛을 낸다는 점에서 ‘빛의 지문’의 이용한 셈이다.
 연구팀은 상용 웨이퍼 207장에 담긴 10만여 개의 결함 데이터를 분석한 결과, 프랭크형 적층결함이 주요한 결함군으로 나타났다.
 프랭크형 적층결함은 탄화규소 전력반도체에서 흔히 발생하는 대표적인 적층결함으로, 웨이퍼 전체의 품질을 좌우하는 주요 불량 원인으로 꼽힌다.
 그동안 프랭크형 적층결함은 약 15년간 424㎚의 빛을 내는 것으로 알려져 국제전기기술위원회(IEC) 기준에 반영돼 있었으나 빛의 신호와 실제 결함 원자 구조를 직접 연결해 얻어낸 결과가 아니라는 한계를 안고 있었다.
 연구팀은 빛으로 결함 위치를 찾은 뒤 해당 위치의 결함 시편을 나노 단위로 정밀하게 잘라내어 원자분해능 주사투과전자현미경으로 실제 원자 배열을 분석했다.
 그 결과, 해당 결함의 진짜 지문은 기존 424㎚가 아닌 459㎚의 빛을 낸다는 사실을 슈퍼컴퓨터를 활용한 교차 검증을 통해 증명했다.
 지난 15년간 탄화규소 전력반도체의 국제적 결함 판별 기준의 오류를 찾아낸 성과라는 게 연구팀의 설명이다.
 이 연구결과는 금속·무기재료 분야 국제 학술지 ‘악타 머티리얼리아’에 게재됐다. 앞서 연구팀의 연구결과가 같은 학술지에 실린 지 4개월 만에 또다시 게재 승인을 받은 것이다.
 연구를 주도한 나 박사는 학술적·연구적 가치를 인정받아 일본 분석·계측분야 전문기업인 호리바가 주관하는 ‘2026 호리바 마사오상’의 아너블 멘션(Honorable Mention)을 수상했다. 국내 연구자가 이 상을 수상하기는 나 박사가 처음이다.
 나 박사는 “빛의 신호와 실제 원자구조를 한 치의 오차 없이 직접 연결해 지난 15년간 유지해 온 글로벌 판별 기준의 오류를 바로 잡았다는 데 의미가 크다”며 “앞으로도 국내 전력반도체 산업의 품질 경쟁력 향상을 위한 연구에 매진하겠다”고 말했다.
 이준기 기자 bongchu@dt.co.kr
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