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[IT뉴스]가속기 핵심 '대용량 스위치' 개발·실증…해외 최정상 연구기관 관심

온카뱅크관리자

2025-02-24 12:07:30

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="4wcUz4P3Qa">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="629433e92a35af29188222b0215d825d46b75895725e13b2c2acf406394db869" dmcf-pid="8rkuq8Q0Pg" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="한국전기연구원(KERI)이 개발한 '반도체 기반 대용량 스위치'. KERI 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202502/24/dongascience/20250224120618286ckvv.jpg" data-org-width="615" dmcf-mid="VbMxeNc6Qj" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202502/24/dongascience/20250224120618286ckvv.jpg" width="658"></p>
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            한국전기연구원(KERI)이 개발한 '반도체 기반 대용량 스위치'. KERI 제공
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="12beee72564020601bc0dd799f29927fae8d371422efb88ae78a10577b326307" dmcf-pid="6mE7B6xpQo" dmcf-ptype="general">국내 연구팀이 순간적인 전자기력을 가해야 하는 입자가속기나 레일건의 핵심 부품인 대용량 스위치를 개발·실증하는 데 성공해 해외 연구기관들의 관심이 쏠렸다.</p>
          <p contents-hash="2db8532379498f3d922ba59c6e1b288bee849c17c0e19e276ca19fa9b23ba654" dmcf-pid="PsDzbPMU6L" dmcf-ptype="general"> 한국전기연구원(KERI)은 장성록 전기물리연구센터장 연구팀이 '펄스 파워 제어용 반도체 기반 대용량 스위치'를 개발하고 실증에 성공했다고 24일 밝혔다. 미국 오크리지국립연구소(ORNL), 스탠포드대 국립가속기연구소(SLAC) 등 최정상급 연구기관에서 연구결과에 대한 기술 협력 제안이 와 공동 연구가 논의 중이다.</p>
          <p contents-hash="a4e6531ea89386a575253f8170244b095ab61edd9075576e5e0934b0c9dfc427" dmcf-pid="QOwqKQRu4n" dmcf-ptype="general"> 펄스 파워(Pulse Power)는 낮은 전력으로 에너지를 충전한 후 높은 전력으로 에너지를 짧은 시간 내에 방전하는 기술이다. 순간적인 힘으로 입자를 빠르게 움직이는 가속기, 탄환을 발사하는 레일건(코일건)부터 레이더, 핵융합, 반도체 공정 등 다양한 분야에서 활용된다. 펄스 파워를 제어하는 데는 대용량 스위치가 필수적이다.</p>
          <p contents-hash="bd0b77e33443f6ead8548d768e01d4803f1950657ee30b4b1ec73a4d8713b9e7" dmcf-pid="xEj0uV8t6i" dmcf-ptype="general"> 현재 산업에서 활용되는 대용량 스위치는 대부분 가스를 활용한 기계식이다. 가스 스위치는 최대로 견딜 수 있는 전압·전류 한도가 높지만 가속기에 적용할 경우 고장에 취약하고 펄스 파워를 제어하는 정밀도에 한계를 보였다. 실제로 2~3년마다 70억원 이상의 교체 비용이 발생해 왔다는 설명이다.</p>
          <p contents-hash="466e8d2fe3833a7173b0e8734f366f32a299772829bb0d03b10c8bcbb6fdd369" dmcf-pid="yzpNcIlo4J" dmcf-ptype="general"> 펄스파워를 세밀하게 제어하면서도 반영구적인 수명을 가지는 반도체 소자 기반 대용량 스위치가 대안으로 제시됐다. 반도체 스위치는 정격 전압·전류가 낮은 반도체 소자를 여러 개 쌓아 동시에 구동해 대용량 스위치로 활용하는 방식이다. 각 소자에 전압과 전류를 고르게 분포시키고 여러 소자를 동시에 끄고 켜야 하는 등 기술 구현 난이도가 높았다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="3d818ef8f10be131f989183a34148a4725d4a58939d46ae57fdf7381f4ebfb61" dmcf-pid="WqUjkCSgQd" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="장성록 KERI 전기물리연구센터장(가운데) 연구팀이 수십 개의 저전력 반도체 소자만으로 '펄스파워 제어용 대용량 스위치' 제작에 성공했다. KERI 제공" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202502/24/dongascience/20250224120619668wrlc.jpg" data-org-width="680" dmcf-mid="fxfIlX1m4N" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img3.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202502/24/dongascience/20250224120619668wrlc.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            장성록 KERI 전기물리연구센터장(가운데) 연구팀이 수십 개의 저전력 반도체 소자만으로 '펄스파워 제어용 대용량 스위치' 제작에 성공했다. KERI 제공
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="0a72d2dc3f30cfd2f5d2fcc1add4d4d34c287f76a81656ef405eeaa07269cd6f" dmcf-pid="YBuAEhva4e" dmcf-ptype="general">KERI 전기물리연구센터는 수천 개의 반도체 소자를 사용한 해외 기술과 다르게 단 수십 개의 저전력 스위칭 소자만 활용해 반도체 내용량 스위치 기술을 국내 최초로 개발하고 실증하는 데 성공했다. 소자 개수가 적기 때문에 유지·보수가 용이하며 시중에 나온 소자를 활용한 결과로 상용화 측면에서 유리하다. 사용자에 따라 직·병렬 구조로 조합할 수 있어 맞춤형 설계도 가능하다.</p>
          <p contents-hash="af29157eb1778da93cb8aa732d7d05f5dfa999e5dcd840a27c0f853c95696c1c" dmcf-pid="Gb7cDlTN6R" dmcf-ptype="general"> 연구팀이 개발한 스위치는 최대 전압 50킬로볼트(kV, 1kV는 1000V), 최대 전류 10킬로암페어(kA, 1kA는 1000A)를 견딜 수 있어 세계 최고 수준으로 확인됐다. 연구팀은 기술 수요처인 포항가속기연구소, 동남권원자력의학원과 실증까지 마친 상태다.</p>
          <p contents-hash="3bf5de9e2e45ce78aabc9fdbd6e0c2b12c6f543fc197f356a2c4545f4f789762" dmcf-pid="HKzkwSyj8M" dmcf-ptype="general"> 연구팀은 지난해 8월 미국 시카고에서 열린 '선형가속기컨퍼런스(LINAC) 학회'에서 연구결과를 발표했다. 이후 미국 오크리지국립연구소와 스탠포드대 국립가속기연구소에서 기술 협력을 제안해 국제 공동 연구가 논의 중이다. KERI는 대용량 스위치를 3월 중 미국 현지로 보내 실증을 진행할 계획이다.</p>
          <p contents-hash="9deec93776fbf3c0201b10116284f7843053730d7b42b6ec014aa9d0674b419f" dmcf-pid="X9qErvWA4x" dmcf-ptype="general"> 장 센터장은 "전세계 대용량 스위치의 시장 규모는 9조4000억원에 이를 정도로 적용 범위가 무궁무진하다"며 "해외에서도 큰 주목을 받는 상황으로 좋은 결과를 얻을 수 있도록 노력해 해외 시장을 선점하겠다"고 전했다.</p>
          <p contents-hash="c7b7edbb46015e68d7f2149cffc9b045a574eed02fa17e5873d3ff0414ba2214" dmcf-pid="Z2BDmTYc4Q" dmcf-ptype="general">[이병구 기자 2bottle9@donga.com]</p>
         </section> 
        </div> 
        <p class="" data-translation="true">Copyright © 동아사이언스. 무단전재 및 재배포 금지.</p>

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