- 방사선기기팹 지원받은 ㈜포셈, 국내 최초 ‘양자 센서용 초정밀 레이저’ 개발 -

- 첨단 인프라 활용 산·연 협력 사례… 양자 소부장 기술 자립 견인 -

□ 한국원자력연구원(원장 정우식) 첨단방사선연구소(소장 정병엽) 방사선기기팹(이하 기기팹)의 첨단 인프라 지원을 바탕으로, 원자력연 패밀리기업인 광반도체 전문기업 ㈜포셈(대표 장호진)이 국내 최초로 양자 센서 핵심 광원인 ‘795nm※ VCSEL※(수직 공진 표면 발광 레이저)’ 소자 및 모듈 개발에 성공했다.

   ※ nm: 나노미터, 10-9m

   ※ VCSEL : 기판 수직방향으로 빛을 내는 레이저로 양자 상태 제어용 광원으로 활용 가능

사진1. 795nm VCSEL 소자(칩) 이미지

□ 이번 성과는 기업이 자체적으로 구축하기 어려운 반도체 공정 장비와 클린룸 등 기기팹의 인프라를 전폭 활용하여 결실을 맺은 대표적인 ‘연구지원 성공 모델’이다.

ㅇ ㈜포셈은 ’18년 ARTI실용화연구동에 입주하여 ’23년부터 연구원 패밀리기업※으로 지정되었다. 이후 기기팹은 보유 중인 방사선 센서 및 반도체 공정 관련 인프라와 원천기술 노하우를 바탕으로 ㈜포셈의 공정 개발을 밀착 지원했다.

   ※ 패밀리기업: 원자력연에서 성장 가능성을 갖춘 중소·중견기업을 선정해 장비·시설 공동활용, 기술 자문, 상용화 지원 등으로 강소기업으로 육성하는 제도 

ㅇ 그 결과, ㈜포셈은 795nm VCSEL 개발에 성공했을 뿐만 아니라 단일광자 검출기(SPAD), 초고속 광통신 소자(25Gbps APD) 등 차세대 광반도체 핵심 제품군까지 구축하며 양자 및 광통신 시장을 아우르는 기술 경쟁력을 확보했다.

사진2. 795nm VCSEL 패키지

□ 795nm VCSEL은 빛을 이용해 원자의 양자 상태를 극도로 정밀하게 조작하는 ‘초정밀 미세 레이저’로, 초정밀 양자시계와 양자센서 구현을 위한 필수 핵심 부품이다.

   ※ 양자(원자)시계: 원자를 이용해 시간을 정확히 측정, GPS통신망, 위성, 국방 분야에서 시간을 정밀하게 동기화하는데 사용 가능

   ※ 양자센서: 원자 상태 변화 특성을 이용해 자기장, 가속도, 회전 등을 정밀하게 측정 가능, 항법 위치 측정 및 위성 자이로스코프로 활용 가능

ㅇ 세계적 수준의 정밀도와 안정성을 갖춘 이번 VCSEL 소자 및 모듈 국산화 성공으로, 그동안 해외 수입에 의존하던 초정밀 양자 센서 시스템의 소형화 및 기술 자립이 가능해졌다. 이를 통해 향후 국방·우주·자율주행 등 미래 첨단 산업 분야에서 국가 기술 주권을 확보하는 계기가 될 것으로 기대된다.

□ 연구원 정병엽 첨단방사선연구소장은 “이번 성과는 연구소에서 운영 중인 방사선기기팹의 공공 인프라와 기업의 기술력이 결합해 양자 소부장 국산화를 이뤄낸 모범 사례”라며, “앞으로도 국내 기업들이 기술적으로 도약할 수 있도록 연구소의 융복합 인프라를 활용한 다각적인 지원을 아끼지 않겠다”고 밝혔다.