WGBS 심포지엄, ICSCRM 2025(부산) 행사 통해 산업 생태계 조성 노력

신훈규 교수의 직함은 여러 가지이다. 주요 활동만 꼽자면, 현재 포스텍 나노융합기술원 교수이면서 포스텍-프라운호퍼IISB실용화연구센터 센터장을 맡고 있다. 지난해에는 별도로 기업 활동[(주)네이처플라워세미컨덕터 대표이사]도 시작했다.

근데 자세히 들여다보면 또 그렇지도 않다. 여러 일을 겸하고 있지만 실상 한 가지 일에 매달려 있다는 점이다. 나노융합기술원 일도, 연구센터도, 회사 일도 모두 반도체, 그것도 전력반도체 분야로 모아지기 때문이다. 안팎으로 바쁜 신 교수가 인터뷰에 응할까 싶었는데, 오히려 전력반도체를 알리고 산업육성 및 발전 방안을 고민하는 기회를 줘서 고맙다면 흔쾌히 답변하였다.

다음의 질의응답은, 연구 활동과 기업 업무까지 두루 경험을 가진 신 교수의 전력 반도체에 대한 고민을 담았다.
 
"전력반도체는 소량 다품종이 많아 중소기업의 업종에 적합한 산업구조를 가지며 메모리 제품과 달리 대규모의 인프라 투자 없이도 소량 다품종을 위한 제품생산이 가능하므로 중소기업이 기술력으로 도전해 볼 수 있는 장점이 있습니다."


Q.  포스텍 나노융합기술원 소개가 먼저, 필요할 것 같습니다.

A.  포스텍 나노융합기술원은 설립된 2004년부터 전력반도체를 핵심 분야로 선정하여 연구개발 및 상용화 지원을 목표로 해 왔습니다. 산업체를 위한 전력반도체 인프라 지원은 Si(실리콘) 중심으로 시작되었으며 상용화를 위해서는 산업체 수요에 의해 제품개발에도 박차를 가해왔습니다. 그리고 2010년부터는 와이드밴드갭(WBG) 소재의 하나인 SiC(탄화규소) 연구가 시작되었으며, 2017년부터는 독일 프라운호퍼연구소와 SiC(탄화규소) 소재를 기반으로 한 국제공동연구를 시작하면서 전력반도체의 전문기관으로 거듭났다고 할 수 있습니다.


Q.  포스텍-프라운호퍼IISB실용화연구센터와 기업 활동도 모두 연결되어 있는 셈이군요.

A.  전력반도체는 Si(실리콘) 소재를 시작으로 SiC(탄화규소), GaN(질화갈륨) 소재까지 활용하면서 제품 개발 및 제조를 희망하는 산업체로부터 많은 관심의 대상이 되었습니다. 정부의 전력반도체 예타 사업인 “파워반도체상용화사업”이 2017년 시작되었는데 기획위원 참여와 한국전력소자산업협회(KPDIA) 발기인으로 참여하는 등 전력반도체 발전에 작은 기여를 하였다고 할 수 있습니다. 현재까지도 전력반도체 분야의 산업적 발전뿐 아니라 제품 국산화에 많은 관심을 가졌으며, 그 동안 개발된 기술의 제품화를 위하여 2022년 (주)네이처플라워 세미컨덕터를 창업하여 기업 활동도 시작하였습니다.


Q.  2021년 ‘한국전기전자재료 학회 대상’을 수상하셨습니다. OLED, 실리콘 카바이드 반도체 등 재료 분야에서 연구논문 100여 편을 발표했으며, 실리콘 카바이드 특허 15편, 연구개발과제 30여 개를 수행하셨다고 하는데요. 다른 학회나 협회 활동도 소개해 주시지요.

A.  2021년 ‘한국전기전자재료학회 대상’ 수상은 박사학위 수여 이후 20여 년간 전기전자재료분야에서 얻은 연구 성과를 학회에서 높이 평가해 주셔서 대상을 수상하는 영광을 얻었습니다. 초기의 연구는 유기재료분야를 중점으로 OLED 기술개발에 집중하였으며, 이후에는 각종 소재가 가지는 물성연구와 메커니즘 해석에도 연구를 진행하였습니다. 2017년부터 시작된 독일 프라운호퍼연구소와의 공동연구 주제가 SiC(탄화규소) 기술개발로 정해지면서 이와 관련한 연구논문 및 특허출원 등의 성과를 갖게 되었습니다.

이 밖에도 전기공학 전공자로서 ‘대한전기학회’ 종신회원이며 각종 학술 및 봉사활동을 하고 있으며, ‘한국전기전자재료학회’ 회원과 이사로서 활동을 꾸준하게 하면서 2021년부터 부회장(학계)으로서 활동도 겸하고 있습니다.

특히 1967년 창립된 ‘한국현미경학회’의 제36대 (‘23년~24년) 회장으로 봉사 중이며, 올해로 창립 56년을 맞이하는 전통을 가진 학회에서 봉사할 수 있어 개인적으로 매우 기쁘게 생각하고 있습니다. ‘한국현미경학회’는 2023년 ‘세계현미경총회’인 IMC20을 9월에 우리나라 부산에서 개최하는 큰 행사를 앞두고 있습니다. 이외에도 ‘한국표면분석학회’ 부회장. ‘3D프린팅산업협회’ 부회장, ISO TC 201 SC9의 Secretary도 맡아서 함께 봉사 중입니다.


Q.  특히 SiC 심포지엄도 꾸준히 참여하고 있습니다. 이 심포지엄이 만들어지게 된 배경과 의미를 설명해 주신다면요.

A.  2017년 독일 프라운호퍼연구소와의 국제공동연구를 시작하면서 와이드밴드갭(WBG) 반도체 소재의 하나인 SiC(탄화규소)의 국내기술력 확보를 위한 방안이 없을까? 많은 고민을 시작하였습니다. 그러다 국내 산업체에게 정보제공이 부족하다는 의견이 많았고 심포지엄을 개최하면 산업체에게 만남의 장을 제공할 수 있겠다, 라는 작은 의미로 시작된 것이 ‘SiC 2017’ 국제심포지엄입니다.

2017년 제1회를 시작할 때만 해도 150명 정도의 참석이었으나 2022년에는 300명이 참석하는 아주 큰 행사로 발돋움을 하는 결과를 얻었습니다. 2022년에는 SiC(탄화규소) 기술 중심에서 와이드밴드갭 소재로의 확대를 도모하고자 GaN(질화갈륨), Ga₂O₃(산화갈륨)까지 포함하여 심포지엄 명칭도 ‘WGBS’로 개정하였고, 2022년 ‘WBGS 2022’에 이어서 2023년 ‘WBGS 2023’ 개최 준비를 하고 있습니다.



Q.  국내외에서도 차세대 반도체인 SiC(탄화규소) 전력반도체의 수요가 확대되고 상용화가 활발해지고 있습니다. 말씀하신 것처럼 SiC 뿐만 아니라 GaN, Ga₂O₃ 등 와이드 밴드갭(Wide Bandgap) 전력반도체까지 연구, 상용화되고 있습니다. 이렇게 전력반도체를 중요하게 생각해야하는 이유가 무엇인지요.

A.  반도체 산업은 우리나라 기술경쟁력의 핵심이라고 할 것입니다. 특히 메모리 분야는 독보적인 기술력으로 세계시장 1위의 점유율을 유지하고 있습니다. 그러나 최근 중국의 기술추격은 가히 위협적이며 미국, 일본 등에서는 자국의 기술력 확보를 위한 대규모 반도체 분야투자가 이루어지는 새로운 상황을 맞이하고 있습니다.

향후 반도체 세계시장은 무한 경쟁의 시대로 한층 더 진행될 것이고 기술력이 뒷받침되지 않는다면 제품의 경쟁력을 지속적으로 확보하는 것은 상당히 어려울 것으로 예상됩니다. 그래서 반도체 산업의 세계 1위를 위해서는 메모리, 비메모리의 구분 없이 지속적인 투자 및 육성정책이 마련되어야하며 산학연관이 힘을 모아 제조투자, 기술개발, 인력양성 등이 동시에 이루어져야만 합니다.

과거 메모리 반도체에 집중했으니 이제부터는 시스템 반도체, 전력반도체 등에 투자와 관심을 가져 달라는 것이 저의 개인적인 생각입니다. 전력반도체의 90% 이상이 수입에 의존하고 있는 현실을 고려하면 제품 국산화를 통한 시장선점이 가능할 것으로 생각되며 전력반도체에 국한하지 말고 시스템반도체 전 분야의 투자가 필요하다고 생각됩니다.


Q.  그렇다면, 우리나라 반도체 산업에서 전력 반도체를 육성하기 위한 방법은 무엇이며, 현재 한국의 주력인 메모리 반도체에 비해 어떤 장점을 가졌는지요.

A.  미래 산업에서 반도체는 반드시 필수적인 핵심부품의 하나입니다. 코로나 팬데믹의 영향으로 반도체 품귀현상은 이곳저곳에서 나타나고 있으며 최근 관심이 집중되고 있는 전기차 시장의 성장을 보면 전력반도체의 중요성이 얼마인지를 가늠할 수 있을 것입니다.

또한 미국, 일본, EU뿐 아니라 중국까지 반도체 시장의 진입을 위해 투자가 이루어지고 있어 그동안 우리나라가 차지해왔던 반도체 시장의 유지와 확대를 위해서는 지속적인 정책 마련이 매우 중요할 것입니다. 반도체 시장 중에서도 국산화율이 매우 낮은 시스템반도체, 전력반도체의 시장 확대를 위해서는 정부정책에 의해 지속적인 투자가 기술경쟁력을 확보하는 방법의 하나일 것입니다.

반도체 산업은 대규모의 인프라 투자가 요구되는 것이 특징이고 기존의 메모리 제품을 생산하기 위해서는 대기업 중심의 기술집약적 산업구조를 갖는 것이 일반적입니다. 그러나 전력반도체는 소량 다품종이 많아 중소기업의 업종에 적합한 산업구조를 가지며 메모리 제품과 달리 대규모의 인프라 투자 없이도 소량 다품종을 위한 제품생산이 가능하므로 중소기업이 기술력으로 도전해 볼 수 있는 장점이 있습니다.


Q.  앞서 말씀하신 것처럼 전력반도체의 대부분을 수입에 의존하고 있는 현실에서, 한국의 경쟁력을 키우기 위해서는 차별성이 있어야 한다고 보는데요. 어떤 부분에서 차별성을 가져올 수 있다고 생각합니까.

A.  전력반도체는 소재, 소자, 패키지, 제품적용 등 산업적 밸류 체인 특징이 있습니다. 국내 전력반도체 부품의 90%이상이 수입에 의존하고 있지만 와이드밴드갭(WBG) 소재 분야는 아직 전 세계적으로 기술이나 제품을 독점적으로 보유한 기업이나 국가가 없는 것이 특징입니다. 따라서 우리나라도 와이드밴드갭(WBG) 소재는 신소재 분야로서 신시장 창출이 가능한 분야로 분류되고 있습니다.

미국, EU, 일본 등이 세계적 기술, 제품화 선점을 하고 있지만 우리나라도 늦었지만 투자를 시작하여 현재는 거의 동일한 수준으로 경쟁력을 확보하고 있다는 것입니다. 또한 우리나라의 강점인 반도체 산업이 기술력, 밸류체인을 가지고 있어 전력반도체 산업을 위한 영역으로의 확대가 용이하다는 것입니다. 소재, 소자, 패키지, 제품적용 등 모든 분야에서 충분한 경쟁력을 갖추고 있으므로 이를 전력반도체로 전환하는 일은 그다지 어렵지 않다고 할 수 있습니다.

또한, 산업이 발전하면서 새로운 제품에 적용 가능한 성능향상을 요구하고 있어 와이드밴드갭(WBG) 소재를 적용하면 전력반도체가 갖는 내압성, 고온구동, 소형화 등 다양한 장점으로 새로운 수요에 적합한 성능 확보가 가능합니다.




Q.  전력반도체를 제품화해서 상용화하는 것도 또 하나의 과제일 텐데요.

A.  우리나라는 산업경쟁력, 수출규모 등에서 6~8위의 경제대국이므로 전력반도체의 제품화가 되면 매우 다양한 분야에 제품적용이 가능한 장점이 있습니다. 전기차, 가전제품, 항공우주, 국방분야 등 기존 제품의 성능을 뛰어넘는 적용이 가능하여 신제품 개발을 위해서는 다양하게 요구될 것입니다. 이러한 산업적 장점을 활용한다면 저전압에서부터 고전압까지 다양한 제품군의 적용, 다양한 성능과 스펙의 테스트가 가능한 산업구조를 가지고 있어 국내 기술력만으로도 국외 제품과의 차별성 확보가 가능할 것입니다.


Q.  말씀하신 것처럼 기술 차별화와 적용 시장을 확대할 수 있는 여지가 많습니다. 하지만 현실은 또 다른데요. 전력반도체 시장이 커지고 있는 반면에 현재 국내 연구나 생산 활동을 보면 우려하는 점도 많습니다. 우선 관련 업체가 많지 않고, 정부 R&D 지원으로 그치는 일도 지적하는 의견도 많은데요.

A.  그렇습니다. 현실은 녹녹하지 않습니다. 선발주자인 경쟁국은 기술개발을 넘어 제품화에 집중하고 있고, 후발주자인 중국은 빠른 속도로 추격해 오고 있다는 것입니다. 그러나 우리나라의 과거 반도체 산업이 시작될 때를 생각해 보면 지금과 그다지 다르지 않았다고 생각됩니다.

대부분의 전문가들은 부정적인 의견이 많았고 산업 생태계도 없었습니다. 그러나 우리나라의 시스템은 이를 극복해 왔고 세계 1위의 경쟁력을 만들어왔습니다. 현재 우리나라는 전력반도체 투자가 R&D에 집중되어 있고, 제품 생산기업도 많지 않은 것이 사실입니다.

그래서 정부에서도 반도체 산업의 새로운 중흥을 위하여 ‘첨단전략산업 특화단지’ 지정, ‘소부장특화단지’ 지정 등 다양한 정책을 마련하고 있고, 예타 등을 통한 전력반도체 신산업을 지원하고자 준비하고 있습니다. 몇몇 지자체는 전력반도체의 중요성을 인식하고 신산업으로 육성하기 위해 인프라 구축, 산업단지 구축 및 기업의 투자유치를 위해 노력하고 있습니다. 이러한 산업생태계 구축 계획과 성과를 보면 우리나라도 전력반도체 산업의 선점 가능성이 높다고 할 것입니다.


Q.  그렇다면 이렇게 어려운 현실을 극복하기 위해서는 어떻게 대처해야 한다고 보시는지요.

A.  기존 반도체 산업의 기술력을 바탕으로 한 전력반도체 산업으로 전환을 한다면 단시간에 경쟁력 확보는 가능할 것입니다. 물론 앞으로의 많은 숙제도 있습니다. 지적하신 문제점과 현실을 극복하기 위해서는 정부의 지속적인 인프라투자, R&D와 더불어 상용화 과제의 지원이 필요하고 전력반도체를 특별히 지원하는 정책 마련도 필요할 것입니다.

정부도 이러한 상황을 잘 파악하고 있고 ‘전력반도체 산업육성’을 위한 정책과 예산지원을 마련하고 있는 것으로 알고 있습니다. 조속히 지원되기를 기대해 봅니다. 전력반도체가 갖는 소량 다품종의 특징을 위해서는 기술창업의 지원과 중소기업을 더 적극적으로 지원하는 정부정책도 중요한 사업의 한 부분이 될 것으로 생각됩니다.

기업의 제품생산, 제품 테스트 등을 통한 제품 경쟁력 확보에도 많은 관심이 필요한 시점이라 생각됩니다. 그래야 선발주자들을 추격하면서 후발주자와의 격차를 만들 수 있을 것으로 생각됩니다. ‘초격자’는 이런 조직적인 지원에서 만들어지는 것이 아닐까 합니다.


Q.  전력반도체 발전을 위해서 공급자와 수요자가 커뮤니케이션할 수 있는 자리와 환경이 지원되어야 한다는 목소리도 있습니다. SiC 심포지엄이나 ICSCRM(International Conference on Silicon Carbide and Related Material: 국제 SiC 학회)과 같은 이벤트도 그러한 사례라고 생각하는데요.

A.  당연하고 반드시 필요한 부분이라고 생각합니다. 제가 개인적으로 SiC 심포지엄을 만들고 ICSCRM 2025를 한국에 유치한 것도 바로 이러한 내용의 중요성을 인식한 것에서 시작되었습니다. 우리나라는 경쟁에 아주 익숙해 있지만 협업에 대해서는 많이 부족한 것이 현실입니다. 우리나라 전력반도체 분야에서 연구는 연구, 제품은 제품 등으로 구분되고 산학연이 모이는 기회가 많지 않습니다.

결국 소통하지 않는다는 문제점을 안고 있었습니다. 지난 6년간의 노력으로 매년 300명 이상의 산학연 전문가들이 모여서 소통하고 만남의 장을 만들고 기업 간 거래가 이루어지고 있다는 데 조직위원장으로 뿌듯함이 있습니다.

작년에 유치한 ICSCRM 2025(한국 부산) 개최도 그동안 한국 개최에 대한 막연한 희망만 있었지 실현은 어려웠습니다. 2022년 한국 유치 결정은 우리나라 기술경쟁력을 ICSCRM 국제위원회에서 인정하였다는 것이므로 이를 보다 더 활성화시켜 전력반도체 발전의 계기로 만들어 보고자 합니다. 반드시 그렇게 되도록 노력할 것이며, 전력반도체 산업에 큰 전환점이 될 것으로 기대됩니다.


Q.  끝으로, 국내 반도체 발전을 위한 개인적인 바람이나 계획이 있다면요.

A.  선진국의 발전을 지켜보면 가장 부러운 것이 지속적인 정책, 예산지원, 참여 등을 말할 수 있습니다. 전력반도체 산업발전을 위하여 그동안 개최해 온 ‘WBGS 심포지엄’의 지속적인 개최와 ICSCRM 2025의 성공적인 개최를 통하여 만남의 장을 만들고자 합니다.

산학연이 힘을 모아 R&D뿐 아니라 제품화, 상용화 개발예산도 지속적으로 확보되도록 함께 노력하면 좋겠습니다. 앞으로도 전력반도체 전문가로서 산업생태계 확보를 위해 계속 노력할 것이며, 창업기업의 대표로서 제품 국산화에도 성공하여 많은 예비창업자들에게 롤 모델이 되어 작은 도움이라도 주는 기업으로 성장하기를 기대해 봅니다.