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[IT뉴스]KERI, ‘펄스파워 제어용 대용량 스위치’ 해외도 주목

온카뱅크관리자

2025-02-24 17:07:30

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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="HqZcG6xpCD">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="681a7503ff4957cb669ba23bba996fa6576a6f1cef4edc24e7cd1c4fec4a5b06" dmcf-pid="XB5kHPMUWE" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="KERI 장성록 박사(가운데)팀이 소수의 저전력 반도체 소자들만으로 '펄스파워 제어용 대용량 스위치' 제작에 성공했다." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202502/24/joongang/20250224170521586cqjc.jpg" data-org-width="560" dmcf-mid="GLD8ct0Chw" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202502/24/joongang/20250224170521586cqjc.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            KERI 장성록 박사(가운데)팀이 소수의 저전력 반도체 소자들만으로 '펄스파워 제어용 대용량 스위치' 제작에 성공했다.
           </figcaption>
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          <p contents-hash="4c1b06eef74d8ec0c345a714a2d9b4d0935a324e69f1c4b47849e5618a271aa0" dmcf-pid="Zb1EXQRuTk" dmcf-ptype="general"> 한국전기연구원(KERI)이 개발한 ‘펄스파워 제어용 반도체 기반 대용량 스위치’ 기술이 글로벌 최정상급 연구기관들의 많은 주목을 받고 있다. </p>
          <p contents-hash="39fe65d1c9be6ae934ad1c5d0d5ff7a125b11fb0f19d4716e74ae125277cc44a" dmcf-pid="5KtDZxe7Cc" dmcf-ptype="general">‘펄스파워(Pulse Power)’는 낮은 전력으로 에너지를 충전한 후, 높은 전력으로 순간 방전하는 기술이고, 이를 제어하는 것이 대용량 스위치다. 대용량 스위치는 순간적인 힘(전자기력)으로 입자를 빠르게 움직이는 가속기, 탄환을 쏘는 레일건(코일건), 먼 지역까지 전파를 쏘는 레이더 등의 분야에서 주로 활용되고 있다. 이 외에도 차세대 전력전송 방식인 직류(DC)를 차단하는 기기를 비롯해 핵융합, 반도체 공정 등 다방면에서 주목받는 기술이다. </p>
          <p contents-hash="2cfab832882f8c1e492277e809760c433b53eb3a5433a3bfae515986eb067311" dmcf-pid="13TLlKVZhA" dmcf-ptype="general">현재 산업계에서 활용되는 대용량 스위치의 대부분은 기계적 가스를 이용한다. 가스 스위치는 최대로 견딜 수 있는 정격 전압·전류가 높다는 장점이 있다. 그러나 주요 응용 분야인 가속기에 적용할 경우, 2~3년마다 70억 이상의 교체 비용이 발생했고, 고장에 취약하며 펄스파워를 제어하는 정밀도에도 한계가 있었다. </p>
          <p contents-hash="00856af18fb7219acfb4d6c57a493a1d5d41be9d0f758339e8d92c0935661cfc" dmcf-pid="t0yoS9f5Wj" dmcf-ptype="general">이에 반영구적 수명을 가지면서도, 펄스파워 제어를 세밀하게 할 수 있는 ‘반도체 소자 기반 대용량 스위치’가 대안으로 떠오르고 있다. 해당 기술은 정격 전압·전류가 낮은 반도체 소자를 하나하나씩 쌓고(스택킹), 이들을 동시에 구동해 하나의 대용량 스위치처럼 사용하는 방식이다. 하지만, 정밀한 설계가 요구되고, 각 소자에 전압과 전류를 고르게 분포시키는 밸런싱 기술, 여러 소자를 동시에 켜고 끄는(동기 구동) 기술 등의 난이도가 높아 전 세계적으로도 기술 개발 및 실증에 많은 어려움을 겪고 있었다. </p>
          <p contents-hash="ece5833deccfd2dc23072197b246ccaacb873530892d88c16a717a89df698ef9" dmcf-pid="FpWgv241CN" dmcf-ptype="general">지난 20년 넘게 관련 분야를 꾸준히 연구해 온 KERI 전기물리연구센터는 반도체 대용량 스위치 기술을 국내 최초로 개발하고 실증까지 하는 데 성공했다. 이번 성과의 핵심은 수천 개의 반도체 소자를 사용한 해외 기술과 달리, 단 수십 개의 저전력 스위칭 소자만 활용했다는 것이다. 소자 개수가 적은 만큼 유지·보수가 용이하며, 시중에서 쉽게 구매할 수 있는 소자로 개발해 상용화에도 유리하다. 또한 소자들을 다양한 직·병렬 구조로 조합할 수 있어 수요자 요구사항에 따른 맞춤형 설계가 가능하다. </p>
          <p contents-hash="f4aeba357f32849109d7f1fedc735bf5447636b53ac5e702a9613a3e5b3568d9" dmcf-pid="3UYaTV8tWa" dmcf-ptype="general">스위치가 견딜 수 있는 최대 전압과 전류는 각각 50kV, 10kA로 세계 최고 수준을 자랑하면서도, 개발 기간을 세계 유수 기업들보다도 1년 반 빠르게 단축했다(총 2년 소요). 연구진은 국산화 개발한 스위치를 기술 수요처인 포항가속기연구소 및 동남권원자력의학원과 협력해 실증까지 마쳤다. </p>
          <p contents-hash="f9e066284226a43e0dc785116d873cad3f117574cc12490b855127440c499753" dmcf-pid="0uGNyf6FSg" dmcf-ptype="general">이러한 KERI의 성과는 세계 유명 가속기 연구기관들의 큰 관심을 받고 있다. 장성록 박사팀은 지난해 8월, 미국 시카고에서 열린 최고 권위의 ‘선형가속기컨퍼런스(LINAC) 학회’에 참석해 논문을 발표하는 등 기술의 해외 홍보에도 힘썼다. 그 결과 미국 ‘오크리지국립연구소(ORNL)’와 ‘스탠퍼드대학 국립 가속기연구소(SLAC)’가 기술 협력을 제안했고, 현재 국제 공동 연구가 활발하게 논의되고 있다. KERI는 개발한 대용량 스위치를 3월 중 미국 현지로 보내 실증을 진행하고, 기술에 대한 신뢰도를 한층 더 높인다는 계획이다. </p>
          <p contents-hash="cfa5d21432abdb150eafc1dcebef63a207b5740c0ce2f7f7d655aba368528cc6" dmcf-pid="p7HjW4P3ho" dmcf-ptype="general">KERI 장성록 전기물리연구센터장은 “전 세계 대용량 스위치의 시장 규모는 무려 9조 4천억원에 이를 정도로 적용 범위가 무궁무진하다”라고 밝히며 “우리의 성과가 국내를 넘어 해외에서도 큰 주목을 받는 상황으로, 좋은 결과를 얻을 수 있도록 노력해 해외 시장을 선점하겠다”라며 포부를 전했다. </p>
          <p contents-hash="1213818b287ea1c393bde79222ed80938252dbe8cf61de71281e1a33f8609ef3" dmcf-pid="UzXAY8Q0hL" dmcf-ptype="general">한편, KERI는 과학기술정보통신부 국가과학기술연구회 산하 정부출연연구기관이다. 이번 연구는 KERI 기본사업(반도체 소자 기반 대용량 스위치 모듈 국산화 개발)으로 진행됐다. </p>
          <p contents-hash="4bd3f461a862a8ad3431763b2ef3f6572dde1cb81faabd246671581e8eb52037" dmcf-pid="uqZcG6xpvn" dmcf-ptype="general">이현지 인턴기자 lee.hyunji2@joongang.co.kr</p>
         </section> 
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