▲ 김현탁 박사 실험모습.. 김현탁 박사 실험모습.

‘절연체(부도체)는 전기가 통하지 않는다’는 기존의 일반상식을 깨고, ‘절연체를 전기가 통하는 금속체로 바꿀 수 있는 새로운 물질 속 자연현상’인 ‘모트(Mott) 금속-절연체 전이(MIT) 현상’을 세계 최초 실험으로 규명한 ETRI MIT연구팀이 기술 이전 계약에 성공했다.

ETRI(한국전자통신연구원 원장 최문기)는 지난 2005년 ‘모트(Mott) 금속-절연체 전이(MIT) 현상’을 세계 최초로 실험으로 규명한 ETRI MIT연구팀(김현탁 박사)이 MIT 소자를 활용한 ‘고효율 저발열 소형의 30W급 전력 트랜지스터(이하 MIT-트랜지스터)를 개발’해 동원시스템즈(주)에 착수기본료 20억원에 러닝로얄티를 부과하는 기술이전 계약 체결 조인식을 개최했다고 지난 5일 밝혔다.

이번 개발품들은 응용제품의 규격에 따라 다양하게 제조될 수 있으며, 동원시스템즈(주)는 2010년부터 MIT 소자 연간 5,000만개 생산을 시작으로 향후 5년안에 연간 6억개까지 생산할 수 있는 라인을 구축할 예정이다.

또한 개발품의 홍보, 신뢰성 시험, 상용소자 규격 확보, 시장선점을 위하여 국내 업체를 상대로 이미 적용시험을 개시하고 있어 향후 큰 규모의 로열티 수입이 예상된다.

더욱이 본 개발품은 ETRI가 그동안 받아 온 기술료를 재투자하여 모험성이 강한 핵심 시드기술(Seed Tech.)이나 원천기술 확보를 위한 선도개발기술을 ETRI 내부에서 발굴 및 HR(High Risk High Return)사업의 지원을 받아서 창출된 ‘ETRI 기술료 선순환 프로젝트’의 핵심 결과물로서 큰 의의를 가진다고 밝혔다.

MIT 연구결과는 올해 10월 김현탁 박사 연구팀과 미국 샌디에이고 캘리포니아대 드미트리바소프 교수팀, 미국 듀크대 스미스 교수팀 등 메타물질 분야의 연구자 10명이 공동 참여한 ‘투명망토 개발’의 기반이 되는 ‘메모리 메타물질 개발’ 연구논문과 2007년 미국 UCSD 디미트리 바소브(Dimitri Basov) 교수팀과 함께 한 ‘MIT 연구’가 세계 최고 권위의 미국 주간 과학잡지 ‘사이언스’에 연구결과를 발표했다.

또한 2004년부터 ‘피지컬 리뷰 레터’, ‘피지컬 리뷰 비‘와 ’어플라이드 피직스 레터' 등 물리학 및 응용물리학 분야에서 세계적 권위를 자랑하는 저널에 계속 등재 되었고, 특허청이 주관하는 2006년 4분기 특허기술상 최고상인 ’세종대왕 특허기술대상‘을, 2008년에는 특허청 최고 영예인 ’발명대왕상‘을 수상하는 등 이론적 확립기틀은 물론, 국내외적으로 높이 평가받아 왔다.

그동안 MIT연구팀은 MIT 현상을 적용해 휴대폰이나 노트북, LED 전구 등의 전지과열에 따른 폭발이나 부풀림을 막을 수 있는 소자를 상용화한 이래 꾸준히 시장과 고객의 요구에 맞는 제품을 상용화하는데 주력해왔다.

이번에 개발된 ‘MIT-트랜지스터’는 고신뢰성을 갖는 MIT 소자를 원칩으로 제조해 일반 전력용 트랜지스터의 큰 문제점 중에 하나인 고발열과 큰 알루미늄 방열판의 부피, 방열판의 온도를 낮추기 위한 냉각팬과 휴즈 단락 시스템 등 부품 10여개를 대체할 수 있기 때문에 부품원가, 공정비용, 공정시간, 전력이 절감되며 불량률이 없으며 크기도 작아진다는 큰 장점이 있다.

또한 ‘MIT-트랜지스터’는 열이 나서 특정 온도가 되면 스위치가 동작되어 트랜지스터를 제어하고 부족한 전류를 보상하는 기능을 가지고 있어 저발열이 가능하고 소형으로 제작도 가능하다.

특히 일반 전력용 트랜지스터보다 베이스 입력전류 대비 에미터(emitter) 출력전류가 큰 고효율이며, 특히 반도체 트랜지스터에서 없는 약 70~90oC에서 매우 안정적으로 동작하는 우수한 고온특성의 장점을 지니고 있다.

따라서 MIT-트랜지스터는 70oC 근방에서 동작하는 노트북용 폭발방지 소자, 화재감지 및 과열방지용 스위치, 콘덴서의 급격한 전하방전, 비접촉 적외선 감지센서뿐만 아니라 큰 시장으로 예상되는 1W(와트) 이상의 전력트랜지스터의 발열 제어용 히트싱크(heat sink) 등 다양한 응용이 가능하다.

또한 현재 기술이전된 MIT-트랜지스터는 구리에 은도금된 고급 패키지로 방열특성이 우수하며 딥(Dip)형으로 4x4 mm로 매우 작은 크기이다.

MIT 연구팀은 현재까지 MIT와 관련해 국내특허를 51개 출원과 28개 이상을 등록했으며 SCI 저널에 26편 이상의 논문을 게재됐으며 ‘구조상전이 없는 불연속 MIT 현상’에 관한 중요논문 5개는 190회 이상(9월 30일 기준) 인용됐고, 세계의 명문대학인 하버드, 프린스턴, 캘리포니아대학교(UCSD), 로마대학, Caltech, 중국 등에서 ETRI의 연구를 재증명해 줬다.

ETRI 김현탁 박사는 “현재 세계적으로 경쟁하고 있는 MIT 원천기술 및 응용 분야에서 ETRI가 주도권을 확보하였다고 확신하며, 경제적 측면에서 반도체 및 센서 산업에 큰 기여를 할 수 있다는 점에서 대단히 중요한 의미가 있다”고 말했다.

ETRI 최문기 원장도 “MIT기술의 이론을 세계 최초로 확립하고, 이론을 바탕으로 빠른 시간내에 상용화 제품을 만들어낸 R&D 선순환의 대표적인 본보기”이며 “특히 아이디어 착상 단계에서부터 연구비 투입이 어려운 현실에서 ETRI가 기 확보한 기술료를 연구비로 재투자하는 HR사업의 성공적인 사례로 ETRI의 연구능력이 세계적 수준에 도달되어 있다는 것을 증명하는 것이다”고 말했다.

동원그룹의 관계자는 “MIT 사업은 저전력 트랜지스터를 다양한 제품에 적용 가능한 녹색산업이며, 향후 그룹의 차세대 신성장 사업으로 육성할 것이다”고 밝혔다.