대폭적인 소형 및 경량화 실현으로 높은 성능향상
[Industry News 박규찬 기자] 포뮬러 E는 2014년에 국제 자동차 연맹(FIA) 주최로 시작된 완전 전기 구동 자동차 경주다. 화석 연료를 사용하지 않는 친환경으로 홍콩, 베를린, 뉴욕 등 세계 각국 도시의 공공 도로에서 개최되고 있다.
로옴은 지난 12월에 개막한 세계 최고의 전기자동차 경주 ‘FIA 포뮬러 E 선수권 2017-2018(시즌4)’에 참가하는 벤츄리 포뮬러 E팀(Venturi Formula E Team)에 Full SiC 파워 모듈을 제공해 경주 머신의 한 차원 높은 고성능화를 서포트했다고 밝혔다.
SiC 파워 디바이스의 리딩 컴퍼니인 로옴은 시즌 3부터 벤츄리와 공식 테크놀로지 파트너십 계약을 체결해 머신 구동의 중핵을 담당하는 인버터 부분에 세계 최첨단 SiC 파워 디바이스를 제공해 왔다.
지난 시즌에서는 다이오드(SiC-SBD)만 제공했으나 새롭게 시작되는 시즌 4부터는 트랜지스터와 다이오드를 1패키지에 탑재한 Full SiC 파워 모듈을 제공함으로써 SiC를 탑재하기 전인 시즌 2의 인버터에 비해 43％ 소형화와, 6kg의 경량화를 실현했다.
앞으로도 로옴은 전기자동차를 비롯해 사회의 발전에 기여하기 위해 파워 반도체의 기술 혁신을 적극적으로 추진해 나갈 계획이다.
어떻게 전력을 낭비하지 않고 효율적으로 활용하는가가 승패를 좌우하기 때문에 포뮬러 E에서의 기술 혁신이 일반 전기자동차의 선구적 존재가 될 것으로 기대하고 있다. 또한 시작된 지 얼마 안 된 모터스포츠이지만 이미 전 세계의 자동차 관련 기업이 참가하고 있으며 일본을 비롯한 주요 자동차 메이커가 잇달아 참가를 표명하고 있다.
로옴은 전원 IC 및 각종 제어 IC 이외에도 파워 디바이스 및 전류 검출용 션트 저항기와 같은 디스크리트 제품 등 폭넓은 라인업을 구비해 장기간에 걸쳐 자동차용 제품을 제공해 왔다. 그 중에서도 기존의 Si(실리콘) 파워 디바이스에 비해 극적인 저손실화를 실현한 반도체로서 주목받고 있는 SiC 파워 디바이스에 있어서는 최첨단 개발을 추진해 전기자동차(EV)의 모터 및 인버터에서의 채용이 가속화되고 있다.
벤츄리 포뮬러 E 팀 프랭크 발뎃(Franck Baldet) CTO는 “포뮬러 E는 최첨단 기술을 차세대 전기 자동차를 통해 시험해 볼 수 있는 유일한 모터스포츠”라며, “우리팀은 포뮬러 E 경주에서 가장 중요한 전력 관리를 위해 로옴과 테크놀로지 파트너십을 체결하게 돼 매우 기쁘게 생각한다”고 말했다.
로옴 파워 디바이스 생산 본부 카즈히데 이노(Kazuhide Ino) 부장은 “로옴은 나날이 진화를 거듭하는 자동차에 대해 고품질을 무기로 장기간에 걸쳐 제품을 공급하고 있다”며, “현재 특히 주목해야 할 분야로서 최근 하이브리드 카 및 전기자동차에서 반도체 디바이스가 더욱 중요한 역할을 담당하게 될 것”이라고 설명했다.
벤츄리 포뮬러 E 팀 머신의 인버터에 탑재된 Full SiC 파워 모듈은 독자적인 모듈 내부 구조 및 방열 설계의 최적화를 실시한 새로운 패키지의 개발을 통해 대전류화를 실현했다.
또한 동등한 전류정격의 IGBT 모듈에 비해 스위칭 손실을 75% 저감(칩 온도 150℃ 시)해 애플리케이션의 에너지 절약화에 기여하고 있다. 고주파 구동에 의한 주변 부품의 소형화뿐만 아니라 고주파 구동시에는 스위칭 손실의 저감 효과가 한층 더 커지므로 냉각 시스템 등의 소형화에도 기여한다.
포뮬러 E에서는 본 Full SiC 파워 모듈을 머신 구동의 중핵을 담당하는 인버터 부분에 활용함으로써 SiC가 탑재되기 전의 시즌 2와 비교하면 43％의 소형화, 6kg의 경량화를 실현했다. 아울러 SiC-SBD를 탑재한 시즌 3의 인버터에 비해 30％의 소형화, 4kg의 경량화를 실현했다.
