일본산업뉴스요약

NTT 등, 반도체 오류 발생률 세계 최초 실증
우주 진입 장벽을 낮춘다

NTT와 홋카이도대학은 우주에서 날아오는 방사선(우주 방사선) 가운데 우주 공간에서 주요한 양성자와 지상 대기 중에서 주요한 중성자에 대해, 이들이 반도체에 오동작(소프트 에러)을 일으킬 확률이 우주 공간에서 대부분을 차지하는 고에너지 영역에서는 동일하다는 것을 세계 최초로 실증했다. 이는 민간 기업이 우주 산업에 진출할 때의 장벽을 낮출 수 있는 성과다.

최근 우주 비즈니스가 확대되면서 저렴하고 고성능인 지상용 민생 기기를 우주 공간에서도 활용하려는 수요가 증가하고 있다. 기존에는 지상과 우주 공간에서 기기에 미치는 우주 방사선 영향을 파악하려면 중성자 조사 시험과 양성자 조사 시험을 각각 수행해야 했다. 2026년 2월 27일에 발표된 이번 성과로 한 번의 중성자 조사 시험만으로도 두 가지 평가가 가능해져, 조사 시험 비용 절감과 기간 단축이 실현된다. 또한 시험 기회를 확보하는 것도 쉬워진다.

NTT는 이미 상용화된 지상용 전자기기를 대상으로 한 중성자 소프트 에러 시험에 이번 성과를 반영해, 우주 환경에서의 사용 평가로 적용 범위를 확대한다. 이를 통해 태양 플레어 등으로 인한 통신 장비 장애 리스크에 효율적으로 대응하는 상용 서비스를 조기에 실현할 방침이다. 또한, 이 기술의 유효성을 우주 공간에서 검증하기 위해 국제우주정거장(ISS)의 외부 실험 플랫폼에서 실증 실험을 수행하고, 정밀도 향상을 목표로 한다.

우주 공간은 지상보다 수천 배에서 수만 배에 이르는 방사선 환경에 노출되어 있다. 이처럼 혹독한 환경에서 통신·관측 등 장비를 안정적으로 운용하려면, 우주 방사선이 전자기기에 미치는 영향을 사전에 평가하고 대비하는 것이 필수적이다. 하지만 현재 이러한 시험은 주로 학술용 가속기 시설에 의존하고 있어, 산업용으로 활용 가능한 시험 기회를 확보하는 것이 과제로 남아 있다.

한편, 지상에서도 우주 방사선은 대기와의 상호작용으로 중성자 형태로 쏟아지며, 지상 네트워크 장비에서는 중성자에 기인한 반도체 소프트 에러가 문제로 지적되어 왔다. 소프트 에러는 반도체 메모리의 일부 데이터가 변조되면서 발생한다.

이처럼 우주 방사선은 우주 환경에서는 양성자, 지상 환경에서는 중성자가 지배적이기 때문에 평가 시험이 입자 종류별로 분리되어 있었고, 비용과 시험 기회 확보 측면에서 과제로 남아 있었다.

-- 1회의 중성자 조사 시험으로 우주용 평가 --
이에 NTT와 홋카이도대학은 지상용 전자기기를 대상으로 확립해 온 중성자 조사 시험 체계를 우주용 평가에도 활용할 수 있을지에 주목하고, 양성자와 중성자에 의한 소프트 에러 발생률의 관계를 분석했다. 그 결과, 우주 공간에서 80% 이상을 차지하는 20MeV(메가전자볼트) 이상의 운동 에너지 영역에서 양성자와 중성자에 의한 소프트 에러 발생률이 동일하다는 것을 세계 최초로 실증했다.

또한 중성자에 의한 소프트 에러 발생률 측정 방법을 개선하여, 넓은 에너지 범위를 한 번의 시험으로 고정밀 측정할 수 있게 했다. 그 결과, 기존에는 입자 종류나 운동 에너지 영역별로 여러 차례 수행해야 했던 조사 평가를, 단 한 번의 중성자 조사 시험으로 우주용 평가까지 가능하게 하는 길을 제시했다.

이번 실증에서 NTT는 소프트 에러 검출 회로 제작과 측정 데이터 분석 등을 담당했고, 홋카이도대학은 중성자 에너지 분포 분석과 양성자선 치료센터 실험에서의 설비 운용과 실험 협력 등을 맡았다고 밝혔다.

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