ETRI, 능동안테나용 강유전체 위상 변위기 개발

- 기존 외산 제품에 비해 성능 및 가격 경쟁력이 뛰어나 능동안테나
핵심부품의 국산화에 기여 -

 차량, 선박, 비행기 등이 이동중 지역에 관계없이 실시간으로 고품질, 고선명의 위성방송을 수신 할 수 있는 길이 열렸다.

차세대 이동 무선 멀티미디어 서비스 구현을 위한 이동체 탑재용 능동 안테나 시스템의 핵심 부품인 고성능의 강유전체 위상변위기 기술이 국내연구진에의해 개발되었다.

한국전자통신연구원(ETRI, http://www.etri.re.kr) 유전체RF소자팀(이수재 박사)은 정보통신부 선도기술개발사업인 ‘위상배열시스템 제어용 강유전체 위상변위기(phase shifter, 능동안테나의 핵심부품으로서 위성 수신이 가능하도록 수신신호들의 위상차를 없애주는 반도체 칩의 일종) MMIC(microwave monolithic integrated circuit,초고주파 반도체) 기술 과제’의 일환으로 능동 안테나 시스템의 핵심부품인 “강유전체 박막을 이용한 전압제어형 위상 변위기 기술”을 개발했다고 밝혔다.

● 기존 위상 변위기에 비해 성능 및 가격 경쟁력 뛰어나

이번에 개발한 기술은 외부 전압에 따라 물질의 유전율이 변화하는 물리적 특성을 갖는 강유전체 박막을 이용한 전압 제어형 강유전체 위상변위기 기술이다. 기존에 사용되고 있는 기계적, 반도체, 자성체를 이용한 변위기에 비해 성능이 뛰어나며, 가격이 10배 이상 저렴한 장점이 있다.
특히 초고속, 저전력, 광대역, 소형 경량화, 고성능 전자 스캔이 가능한 특징을 가지고 있다. 따라서 안테나의 기계적/물리적 회전이 필요없는 미세 제어기와 전압증폭기만을 사용하여 안테나 빔의 초고속 전자 스캔과 조향, 추적이 가능한 능동안테나의 구현이 가능하다.

● 개발 결과의 의미 및 시장 전망

차량, 선박, 비행기 등의 이동체에 탑재되는 능동안테나 시스템 가격의 45%이상을 차지하는 위상변위기는 현재 전량 해외수입에 의존해 오고 있는 실정이다. 고성능, 저가격의 강유전체 위상 변위기 기술 개발로 국내 고유 기술에 의한 원천 핵심 부품 국산화를 통해 수입 대체 및 세계적으로 큰 규모의 소재/부품 신시장 창출이 기대된다.

연구개발자인 이수재 박사는 “본 강유전체 위상 변위기 기술은 NASA, NRL, 루슨트 테크놀로지, Paratek 마이크로파사 등의 RF(radio frequency, 초고주파)부품 전문기관에서 민․군수용 응용을 위한 핵심 원천 기술 및 상용화 기술 개발 연구를 하고 있으나 아직 상용화된 부품은 없다”며, “ETRI에서 강유전체 박막 RF 소재, 소자 설계 및 제작 등의 전반적인 핵심 원천기술 확보로 선진국과의 기술 격차를 크게 줄여 대외 기술 경쟁력을 확보할 수 있게 되었다”고 말했다.

[용어설명]

□ 강유전체 박막(Ferroelectric thin film)
외부 인가 전압에 따라 물질의 유전율이 변화하는 물리적 특성을 갖는 재료

□ 위상 변위기(Phase shifter)
위상 변위기는 물리적 경로를 변화시키지 않고 마이크로파 신호경로에서 삽입위상의 변화를 가능하게 해주는 소자이며 위상배열 안테나의 각 복사 소자에 연결되어 마이크로파 전자빔의 스위칭 및 조향(scanning/steering)을 가능하게 해주는 역할을 하는 핵심 부품