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고효율·고내구성 갖춘 SiC…전기차·5G 적용 확대

다양한 산업용 전력 시장 겨냥한 새로운 성능의 시대 열까

고효율·고내구성 갖춘 SiC…전기차·5G 적용 확대

[산업일보]
신재생 에너지, 전기차(EV), 충전, 5G 등에 실리콘 카바이드(SiC) 반도체 적용이 확대되고 있다.

실리콘 카바이드(SiC)는 실리콘(Si)에 비해 10배 높은 전압 내구성으로 고전압에 견딜 수 있고 전력변화 효율이 우수하다. 이 때문에 스위칭 손실을 낮추고 스위칭 주파수를 높일 수 있다. 이는 에너지 손실을 줄이고 동시에 이산화탄소 배출량 감소시키는 측면에서도 중요한 역할을 기대할 수 있다.

이러한 특성을 기반으로 한 SiC MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor, 금속 산화막 반도체 전계효과 트랜지스터)은 고속 5G 통신에도 적합하다는 평가를 받고 있다.

온세미컨덕터의 제품 라인 담당 매니저인 브랜든 베커(Brandon Becker)는 5G는 4G LTE 대비 20배 빠른 속도를 제공하는데, 이러한 고속 구현에는 더 많은 전력을 처리하면서도 하드웨어가 과열되지 않는 열효율의 우수성이 필요한데 이러한 특성을 SiC MOSFET이 갖추고 있다고 설명했다.

최근 이 회사는 650V SiC MOSFET를 출시하며 WBG 디바이스 제품군을 확대했다.
고효율·고내구성 갖춘 SiC…전기차·5G 적용 확대

SiC 기술이 에너지 효율을 높임으로써 이산화탄소 배출을 줄일 수 있는 특성으로 인해 전기 버스를 비롯한 전기차 시장에도 적용이 확대되고 있다.

리서치 앤 마켓(Research and Markets) 발표 보고서에 따르면 2019년 전 세계 전기 버스 시장 규모는 약 13만6000대에 달하며 향후 SiC 전기 버스 시장은 앞으로 6년 동안 연평균 성장률(CAGR) 27.2%로 성장할 것으로 전망된다.

Cree | Wolfspeed는 ’19년 말 ABB와 협력해 자동차 및 산업 분야에서 고속열차를 포함해 높은 에너지 효율의 SiC 반도체 개발을 지원했다.

또한 이 회사는 중국 위통 그룹과 협력해 고효율 신형 전기 버스 파워트레인 시스템에 1200V SiC 장치 기반의 Starpower 파워 모듈을 사용될 것이라고 발표했다. 이 버스는 올해 출시 예정이다.

Cree | Wolfspeed는 전반적으로 전 세계 자동차 산업은 Si에서 SiC로 전환하고 있다며 기존에 거래한 자동차 업체 중 약 90%가 자동차에 SiC 기반 인버터 적용을 위해 노력하고 있다고 밝혔다

지난해 말, 현대자동차그룹이 공개한 전기차 전용 플랫폼 E-GMP(Electric-Global Modular Platform)에도 후륜 모터시스템의 인버터 파워모듈에 SiC 전력반도체가 채용됐다.

이 회사는 SiC 전력반도체를 적용해 Si 전력반도체 보다 높은 2~3% 효율 향상과 5% 내외의 주행거리 향상 시킬 수 있어서 동일한 양의 배터리로 더 장거리를 주행할 수 있다고 소개했다.

테슬라도 ’18년 ‘모델 3’에 STM(STMicroelectronics)의 SiC 전력반도체를 탑재했다.
김원정 기자 sanup20@kidd.co.kr

제조기업 강국이 되는 그날까지, 공장자동화 스마트팩토리에 대한 뉴스를 기획·심층 보도하겠습니다.

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