경북대 반도체융합기술연구원의 내부 모습. <경북대 제공>

경북대가 반도체 교육·연구의 거점을 목표로 반도체 생태계 구축에 앞장서고 있다. 경북대는 1972년 8월 정부 주도하에 전자계열 특성화대학으로 확정, 50여 년간 고급 IT 인력 3만여 명을 배출했다. 전자와 반도체, 정보통신 산업의 글로벌 경쟁력을 이끄는 한 축으로 자리 잡았다.

◆대규모 클린룸 2개 보유…학부생도 반도체 소자 만들어

경북대는 국내 최고 수준의 교육·연구용 반도체 생산시설을 갖추고 있다. 현재 거점국립대 중 반도체 생산시설을 보유한 곳은 경북대를 포함해 3곳이다. 1990년 센서기술연구소로 시작해 2009년 정부와 대구시 지원을 받아 출범한 반도체융합기술연구원은 연면적 796평 규모로, 2개의 대규모 클린룸과 소재·소자 측정분석실, 멀티미디어 강의실 등을 보유하고 있다. 서울대에 이어 전국 4년제 일반 대학 중에서는 둘째로 큰 규모다. 반도체 단위공정부터 디스플레이, 센서소자, CMOS, 미세기계전자시스템(MEMS) 등의 제작을 위한 모듈형 공정 수행이 가능하다. 장비는 74종 93억원 규모로, 측정·분석 장비와 포토리소그래피, 식각 등 전문 인력 양성을 위한 교육 목적의 보유 장비 비중이 높다.

이를 통해 반도체 인력 양성의 산실 역할도 톡톡히 하고 있다. 대학원생뿐만 아니라 학부생들도 직접 반도체 소자를 만들어 볼 수 있다. 실제 산업현장에서 활용되는 다양한 반도체 공정과 측정·분석 장비를 직접 작동도 해보고 소재·소자 특성 평가도 할 수 있다. 전자공학부 4학년 정규과목에 편성된 집적공정회로, 전자공학종합설계 등은 최근 5년간 3천502명이 수강하기도 했다. 이처럼 경북대는 반도체 산업의 수요를 반영한 현장형 전문 인력 양성이 가능하다.

◆공성호 교수팀, 바이오마커의 정량분석 가능한 센서 개발

반도체 기술은 최근 초미세 공정이 가능한 반도체 공정 기술을 활용해 다양한 산업 분야와 융합하고 있다. 그중 바이오마커를 통한 질병 진단 센서 개발에 반도체 공정기술이 활용되고 있다. 공성호 교수팀은 반도체 공정 기술 기반 MEMS 기술을 통해 바이오마커의 정량분석이 가능한 '초소형 바이오센서(Bio-Sensor)'를 개발했다. 반도체 공정을 이용해 웨이퍼 위에 바이오센서를 저렴한 가격으로 대량 생산할 수 있다는 장점이 있다.

또 공 교수팀은 반도체 공정 기술을 기반으로 한 수질측정센서 기술 국산화에도 성공했다. 공 교수가 창업한 메디센텍을 통해 랩온어칩(LoC) 기반 수질자동측정기를 개발했는데, 세계 최초로 총인(TP), 총질소(TN), 총유기탄소(TOC) 등 측정과정을 하나의 센서모듈로 통합했다. 이는 그동안 경북대가 축적해 온 센서 원천 기술을 토대로 한 것이며, 해외기술에 의존하던 수질측정센서 핵심기술을 국산화했다는 점에서 더 큰 의의가 있다. 특히 이 수질자동측정기의 핵심 기술인 랩온어칩(LoC) 기술은 반도체 프로세스 방식을 따르는 MEMS 기술을 기반으로 한다.

◆김대현 교수팀, 6G에 적용 가능한 반도체 전자소자 개발

경북대는 글로벌기업과 함께 반도체 사업의 핵심이 되는 다양한 연구를 추진하고 있다. 6G는 현재 사용 중인 5G보다 약 50배 빠른 데이터 전송을 목표로 하는 미래 통신 기술이다. 6G의 핵심 특징 중 하나는 테라헤르츠(THz) 대역대이며, 이에 대응할 수 있는 반도체 전자소자 개발은 필수적이다.

김대현 교수팀은 삼성미래기술육성사업과 과학기술정보통신부의 지원으로 서브테라헤르츠(sub-THz) 대역의 6G 차세대 이동통신 시스템에 적용 가능한 세계 최고의 극초고주파 주파수의 특성을 가지는 차세대 반도체 전자소자를 개발했다. 이 연구결과는 지난해 12월 미국 샌프란시스코에서 열린 국제반도체소자학회(이하 IEDM)에서 발표됐다. IEDM은 세계 3대 반도체 학술대회 중 하나다. 김 교수의 연구는 이 학회에서 발표된 250편 논문 중 '올해 주목할 연구 성과 16편'에 선정됐다. 또 최근에는 인텔과 공동 연구를 진행하기로 결정됐다. 인텔이 주도하는 '초고속/고출력 응용을 위한 GaN소자의 물성적 분석 및 모델링'으로 김 교수팀이 수년간 쌓아온 노하우를 바탕으로 긴밀히 협력할 예정이다.

최무한 교수팀은 삼성전자와 반도체 레이저와 관련된 과제를 완료했으며, 박길흠 교수팀은 LG디스플레이와 'Defect 검출 및 불량 판정 정합성 향상을 위한 연구'를 진행했다. 이 밖에 지난해 경북대는 화합물 반도체 전문기업인 RFHIC와 한국전자기술연구원 간 3자 업무협약을 체결하며, 대구시에 '차세대 와이드밴드갭 반도체 전용팹' 구축을 추진하기로 뜻을 모으기도 했다.