반도체공급망

[KERI TV]전기자동차의 근육, SiC전력반도체란?

전기차 시장의 급격한 성장과 함께 차세대 소재인 실리콘 카바이드(SiC) 기반 전력반도체의 수요가 전 세계적으로 폭증하고 있습니다. 전력반도체는 전기 기기 내에서 전력을 변환하는 스위치 역할을 수행하며, 특히 전기차에서는 배터리의 직류 전기를 모터 구동을 위한 교류 전기로 바꾸는 인버터의 핵심 구성 장치입니다. 현재 우리나라는 차량용 전력반도체의 약 98%를 수입에 의존하고 있어 국산화가 매우 시급한 실정입니다. 이는 단순한 부품 공급 문제를 넘어 신재생에너지와 5G 통신 등 미래 산업의 주도권을 결정짓는 핵심 기술로 손꼽히고 있으며, 국가 경제의 미래를 책임질 전략적 자산으로 평가받고 있습니다. SiC 소재는 기존 반도체 소재보다 저항이 낮아 전력 변환 과정에서 발생하는 발열을 최소화해 줍니다. 우수한 방열 특성 덕분에 전기차에 적용할 경우 최대 10%의 연비 향상 효과를 기대할 수 있어 에너지 효율 측면에서 매우 유리한 고지를 점할 수 있습니다. 하지만 이러한 장점에도 불구하고 제조 공정의 기술 장벽이 대단히 높아 현재까지 미국과 독일, 일본 등 소수의 국가만이 양산에 성공했을 정도입니다. 우리나라도 고효율 전력반도체 기술력을 독자적으로 확보하기 위해 소자 설계부터 제작 및 특성 평가에 이르는 전 과정에서 연구 역량을 집중하고 있습니다. 최근 한국전기연구원은 세계에서 세 번째로 트렌치(Trench) 구조의 모스펫(MOSFET) 기술 개발에 성공하며 기술 자립의 발판을 마련했습니다. 이 기술은 반도체 내부에 좁고 깊은 트렌치(Trench)를 만들어 전자가 채널을 수직으로 바로 통과하도록 설계함으로써 칩의 면적 활용도를 높여 크기를 10% 이상 줄인 혁신적인 방식입니다. 이러한 공정 기술은 만성적인 전력반도체 공급난을 해소할 뿐만 아니라, 미래 첨단 산업 분야에서 국가 경쟁력을 확보하는 데 매우 큰 역할을 할 것으로 주목받고 있습니다. 앞으로도 독자적인 기술력을 바탕으로 글로벌 시장을 선도하는 전력반도체 강국으로 도약하기 위한 노력이 계속될 것입니다.