비닐처럼 얇고 유연하면서도 뜨거운 열을 견딜 수 있는 차세대 고성능 통신 반도체 스위치를 개발한 김명수 울산과학기술원(UNIST) 전기전자공학과 교수. UNIST제공

비닐처럼 얇고 유연하면서도 뜨거운 열을 견딜 수 있는 차세대 고성능 통신 반도체 스위치가 국내 연구진에 의해 개발됐다.

울산과학기술원(UNIST) 전기전자공학과 김명수 교수팀은 단국대학교 김민주 교수팀과 공동으로 고성능 유연 무선 주파수(RF) 스위치를 개발했다고 8일 밝혔다.

RF 스위치는 신호 간섭을 막고 전력을 효율적으로 배분하는 통신 부품이다. 상용화된 RF 스위치는 딱딱하고 접히면 파손되기 쉬운 무기물을 기반으로 한다. 이 때문에 RF 스위치로 돌돌 말리거나 입을 수 있는 수준의 통신 기기에 적용하는 데는 한계가 있다.

연구팀이 개발한 RF 스위치는 비닐처럼 얇고 유연한 고분자를 기반으로 하면서도 내열성이 뛰어나고, 무기물 RF 스위치와 맞먹는 통신 성능을 지닌 것이 특징이다. 128.7도 고온 환경에서도 10년 이상 데이터가 유지될 수 있는 수준의 안정성을 보였다고 연구팀은 소개했다.

통신 성능 검증 실험에서는 5G와 6G 통신의 주요 주파수 대역인 밀리미터파(mmWave) 대역을 포함해 최대 5.38테라헤르츠(㎔)까지 신호를 안정적으로 전달하고 차단할 수 있는 것으로 확인됐다. 이는 고분자 기반 스위치가 처리할 수 있는 주파수 대역 중 가장 넓은 범위로, 현존하는 유기 고분자 스위치 중 최고 수준 성능이라고 연구팀은 설명했다.

또 3600회 이상 반복해서 굽혀도 성능 저하 없이 작동했다고 한다. 연구팀은 “3차원 그물망 구조라서 열에 강한 특수 고분자 소재인 ‘pV3D3’를 이용해 이 같은 RF 스위치를 만들었다”며 “차세대 웨어러블 통신 기기나 사물인터넷(IoT) 센서, 자율주행차량의 통신 시스템에 폭넓게 적용될 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단과 정보통신기획평가원 지원을 받아 수행됐으며, 재료 과학 분야 저널인 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’에 실렸다.