○ 금속-절연체 전이(MIT) 현상규명과 관련된 연구는 60년 물리학사에서 고체물리학자들 사이에서는 미결 의 숙원문제였지만, 공학자 및 타전공자들에게는 익숙하지 않은 물리문제였다. 따라서 연구를 진행하면 서 논문이나 특허를 통해 연구내용을 공개할 경우, 보다 자연스럽게 천천히 이 분야를 인식시킬 계획이 다.
○ 본 연구팀이 선행연구를 통해 MIT의 원리, 응용소자 등을 특허, 논문으로 공개하였으므로, 이제 전 세
- 국내 소형 Radar 상용 칩 기
제 2 절 현황 및 접근방법 1. 국내․외 현황
가. 국내․외 기술동향 및 수준
○ 금속-절연체 전이에 관한 연구는 서울대학교, KAIST, 포항공대를 비롯하여 국내연구자들이 학문적으로 연구를 수행해오고 있음. 그러나 본 과제에서 다루는 구조변화에 의하지 않는 금속-절연체 MIT 현상에 관한 기초 및 응용연구를 수행하는 곳은 ETRI, 고려대, 울산과기대, 등 많은 대학과 연구소에서 MIT 현 상을 연구하고 있음. 2009년 ETRI는 MIT 소자 및 MIT-트랜지스터 응용기술을 기술이전한 바 있음
○ MIT 연구는 발전하여 뉴로모픽용 뉴론 및 시냅스 소자 연구로 확산되고 있음. 특히, 서울대, 포항공대, KAIST, 한양대, 건국대 등에서도 뉴로모픽 연구를 수행하고 있음
○ 현재, 국내의 삼성전자 연구그룹, 하이닉스 연구그룹, 일본의 산소겐(産業總合硏究所)의 한 그룹은 상변 환 메모리 소자를 제작하기 위해 공정연구를 진행하고 있음
○ 바나듐계 MIT 소자의 상용화를 위하여 Si 기판 위에 대면적 연구를 일본의 기업과 스위스의 기업이 연 구하고 있음. ETRI에서도 Si 기판 위에 Epitaxial VO2 박막증착 연구를 수행중임
○ 이산화바나듐 옥사이드로 리튬이온 전지의 전력트랜지스터의 발열제어를 연구하고 있음. 대암산업(중소 기업) 바나듐계 MIT 소자로 정온식 감지기를 개발하여 국내시장에 판매하고 있음. 현재 50%이상 점유 하였고 2016년은 90% 목표 및 일본시장을 진출할 예정임
○ ETRI MIT 기술을 이전 받은 업체는 HTR(고효율 전력 트랜지스터: MIT 소자 + 전력 트랜지스터)을 LED 드라이버에 적용할 목적으로 현재 판매중임. 화재 감지기 업계는 MIT 가시광 센서를 적용하는 MIT 연 기감지기의 개발을 요청하고 있음
○ AUDS(Anti-UAV Defence System) 산업은 급속도로 성장 예상되며, 세계 각국은 소형무인이동체 방어 시스템을 앞 다투어 강구하고 있으나 국내 기술 수준은 아직 미약한 실정인 것이 현재의 국내 산업 측 면에서 시급히 개발이 요구 됨
<국외기술동향>
○ 네델란드 Robin Radar system사의 ELVIRA는 360도 전방위를 커버하며, 큰 고정익 비행체는 9km, 소 형 멀티로터는 3km 탐지하며, 동일한 위치를 1.3초마다 한번씩 스캔하는 기술
○ 탈레스 네델란드사의 Squire는 국경, 해안 및 지역을 비행하는 무인비행체 감시용으로 개발되었고, GPU기반 신호처리와 표적분석기능을 강조 함
○ 영국의 MGT europe의 DroneRanger는 무인비행체를 검출하고 추적하여 무력화하는 시스템, 초소형 무인비행체를 2km까지 탐지하며, 재밍시스템은 무인비행체가 사용하는 모든 Radio Control(RC) 주파수 및 GNSS주파수도 교란시키며, 안테나는 pan-Tilt 장비에 장착된 지향성 안테나로 기계적 빔조향을 이 룸
○ 영국의 Blighter사의 AuDS는 원격에서 UAV를 검출,추적,분석하고 UAV의 비행을 중지시킬 수 있으며, 레이다와 EO/IR 광학장비와 전파교란기 3종의 장비가 결합된 시스템으로 구성됨
○ 스페인의 advanced radar technology사의 Drone Sentianel 는 매우 작은 RCS를 가지는 무인비행체 의 검출과 추적에 특화된 시스템으로 레이다가 표적을 검출하고 경보와 추적을 개시하면 주.야간 작동 하는 광학플랫폼 분석을 수행
○ 독일의 Aaronial사의 Advanced automatic RF tracking and Observation Solution은 무인비행체 또는 조종기로부터 방출되는 전파의 방향과 위치를 탐지하는 방향탐지 시스템으로 레이다를 사용하지않고, 9KHz부터 200GHz까지의 주파수를 감시
○ 이스라엘의 RADA사의 RPS-42는 우리나라에도 잘 알려진, 군용 저고도레이더에 비해 탐지거리를 줄 이고, 낮은 cost, size, weight와 power를 추구하는 펄스도플러방식의 레이다 시스템으로 AESA안테나 를 지니고 있어서 Pan-tilt장비 없이 비회전식으로 빔조향이 가능함
○ 미국의 SpotterRF의 레이다와 Black sage technology사의 영상 시스템을 통합한 무인비행체 감시시 스템으로 카메라 자동추적, 스마트폰과 연동하여 GPS좌표를 출력하며, 레이다의 평균 탐지거리 1km이 하임
<국내기술동향>
○ 국내 레이더 시장은 규모가 아직은 작고, 다양한 종류의 레이더가 요구되지만 종류별로 소요되는 수량 도 적은 상태임
- 이러한 이유의 하나로 무인이동체 탐지 레이더 시스템 개발이 너무 광범위하고 많은 비용과 오랜 기 간에 축척된 집적화된 기술의 집합체로 생각해 볼 때 국내 기업의 경우 불확실시 될 수 밖에 없는 미래 시장에 선 뜻 투자를 하는 것이 위험할 수도 있다는 예측에 다른 것으로 보여짐
- 국내 상용 레이더 기술 적용 분야로는 ETRI의 UWB-레이더 기술을 도입하여 일부 시도하고 있는 산 업 안전 및 재해 센서 분야의 ㈜효성이 있으며, 가로 등 점멸 및 보안 기타 차량용 레이더의 모듈 개발 정도이며, 소형무인이동체 탐지를 위한 상용 레이더 기술 및 제품은 아직 연구단계에 있음
나. 국내․외 표준화 현황
○ 금속-절연체 전이는 현대 고체물리학의 가장 중요한 분야이므로, 전 세계의 학자들이 한동안 끊임없이 논쟁하면서 연구를 계속할 것임. 특히 전기장에 의한 금속-절연체 전이 현상은 응용성이 다양하고 광범 위하므로, 향후 전세계의 응용연구자나 엔지니어들이 본격적으로 응용연구를 수행할 것이며, 그것도 매 우 빠른 속도로 진행할 것이 예상됨
○ 드론관련 표준화 전망 및 레이더 표준
- 드론은 하늘에서 비행하기 때문에 안전과 보안에 대한 요구사항이 엄격하며, 안전한 운항에 필요한 요 구사항으로 레이더 기술 및 식별에 필요한 통신기능이 완비되어야 할 것으로 예상하며, GNSS, RC주파 수등의 표준화가 요구됨
- 무인기가 다양한 분야에 활용됨에 따라 무인기의 크기도 다양해지며, 0.3m이하의 초소형, 10m이하의 소형, 20m이하의 중형과 그이상의 대형으로 분류함
- 국토부 기준에 따르면 중량 12kg이하는 비규제 대상으로 구분되며, 공역을 운항는 높이에 따라 무인 기는 고도 150m이하에서 운항이 가능한 저고도 무인기, 150m~14km이하의 중고도 무인기등으로 구분 하는 분류체계 진행중에 있는 수준임
- 드론 안전과 보안 기능을 제공하는 기술을 표준화에 반영하고 이를 개발하는 것이 필요하며, 드론을 탐지하고 민간에서 활용할 수 있는 소형 레이더 시스템으로 국가적인 표준화가 필요함
<무인기의 분류 기준 예시>
다. 동일, 유사내용에 대하여 국내․외 관련자들의 수행내용
○ 러시아의 Stefanovich 그룹은 본연구팀이 처음으로 금속-절연체 전이 연구에 사용한 바나듐계 재료를 사용하여 온도에 따른 급격한 금속-절연제 전이를 연구하였음
○ 미국 Stanford 대학교의 Ovshinsky는 저저항의 결정상과 고저항의 비정질상을 이용한 상변환 메모리 (phase change memory : PCM) 연구를 약 30년 전에 처음 수행하였음. 그러나 이것은 온도에 따른 금속-절연체 전이 현상보다 구조상전이(structural phase transition: SPT) 현상을 이용한 것임
○ 금속-절연체 전이에 관한 연구는 서울대학교, KAIST, 포항공대를 비롯하여 국내연구자들이 학문적으로 연구를 수행해오고 있음. 그러나 본 과제에서 다루는 구조변화에 의하지 않는 금속-절연체 MIT 현상에 관한 기초 및 응용연구를 수행하는 곳은 ETRI, 고려대, 울산과기대, 등 많은 대학과 연구소에서 MIT 현 상을 연구하고 있음. 2009년 ETRI는 MIT 소자 및 MIT-트랜지스터 응용기술을 기술이전한 바 있음
○ 현재, 국내의 삼성전자 연구그룹, 하이닉스 연구그룹은 상변환 메모리 제조를 위해 공정연구를 진행하 고 있음
○ 외국의 반도체 회사들의 대부분은 상변환 메모리를 연구하고 있음. 상변화 연구는 구조상전이로 해석되 고 있지만, 본 과제 제안은 구조상전이가 없는 금속-절연체전이(MIT)라는 점에서 크게 차별화 됨. ETRI 와 같은 응용연구를 수행하는 곳은 없음
○ 특히 MIT의 응용연구는 뉴로모픽 소자 연구로 까지 확산되어서 국내외에서 활발히 연구를 수행하고 있 음. 특히, AIST, 인텔 연구소 및 유수의 대학 연구소에서 시냅스 메모리 연구를 수행하고 있음
○ 군용 AESA 레이더 개발 및 무인 지상감시 시스템 개발
- 국내 LIG 넥스원, 한화탈레스를 중심으로 AESA 레이더 개발 중 - 비무장 지대의 북한군 정밀 감시하기 위한 무인 지상 감시센서 개발 - 한화탈레스는 한국형전투기 AESA 레이더 우선협상업체 선정 (2016.4)
- 한화탈레스는 비무장지대(DMZ)의 북한군 정밀 감시하기 위한 '무인지상감시센서' 개발 착수 (2015.11)
○ 24GHz, 77GHz, 79GHz 대역을 사용하여 다양한 활용분야에 적용
- Digist는 L형 패치 안테나 기반 24GHz FMCW 상용 레이더 플랫폼을 사용하여 드론탐지 시스템개발 (2016.06)
- ETRI는 77GHz/79GHz 대역에서 자동차 충돌 방지를 위한 레이더 칩을 개발(2016.08)
○ 응용초점에서 드론 탐지 시스템 개발분야
- 본 과제는 X-band용 AESA기반의 소형레이더 시스템을 위한 RF 송수신 핵심칩 및 소형무인이동체 탐 지 부품 개발에 초점으로 아래와 같은 타과제와 차별화 됨
- 드론 탐지용 레이더 개발 (2017 / 과학기술정보통신부 / 일반사업) - 20.90백만원
- 드론 탐지용 레이더 개발 (2017 / 과학기술정보통신부 / 일반사업) - 20.90백만원