에너지 효율에 관한 관심 늘면서 인버터 주목
인버터, 모터 분야에서 가장 많이 활용되고 있어
인피니언, 코딩 필요 없는 인버터 제품군 제공


에너지 효율과 절약에 관한 관심은 거시적으로는 과도한 화석 연료 사용에 따른 기후 변화에 대응하기 위해서, 미시적으로는 누진세로 매겨지는 전기 요금을 아끼기 위해서 점점 커지고 있다. 이를 위해 산업용 및 가정용 전자기기를 제작하는 업체들은 SiC, GaN 등 새로운 고효율 소재로 만들어진 소자를 자사 제품에 탑재하거나, 상황에 따라 유연한 대처가 가능한 새로운 회로 구조를 채택하고 있다.

인버터(Inverter) 회로 채택 여부는 최근 가전제품 제조사의 마케팅 포인트로 자리 잡았고, 에너지 효율의 상징으로 떠올랐다. 인버터는 입력 전원의 전압이나 주파수를 바꿔서 장치에 공급한다. 이로써 필요한 만큼만 장치를 구동할 수 있다.

필요할 만큼만 구동할 수 있다는 것은 제어가 쉽단 장점으로 이어진다. 인버터는 가령 모터의 속도를 제어해 장치의 작동 속도를 적당한 수준으로 유지하는 것이 가능하다. 가동 중간에 속도 변경도 지원한다. 전체 장비의 무리를 주지 않은 수준으로 장치를 가동해 수명을 연장하는 효과도 가져온다. 다만 어디에다 활용할 수 있기에 요구되는 용량과 사양이 다양해 개발이 쉽지 않다는 단점이 있다.

인피니언 코리아 산업용 전력 제어 사업부의 김창호 부장은 인버터 구성을 위한 부품 선정과 설계를 지원하고 있다. 본지는 그에게 인버터 설계를 가속하기 위해서 인피니언이 제공하는 솔루션과 지원책에 관해 물었다.



Q. 최근 가전제품 마케팅에 자주 언급되는 인버터란 무엇입니까?

A. 컨버터가 교류를 직류로 변환하는 전력 변환장치라면, 인버터는 직류를 교류로 변환하는 장치입니다. 우리가 일상에서 사용하는 전력인 220VAC는 교류이며, 정류 다이오드로 직류로 변환하여 사용합니다. 반대로 직류를 교류로 변환하기 위해서는 IGBT 같은 스위칭 소자를 사용해 파형을 만들어야 합니다.

인버터의 응용 분야로는 태양광, UPS, 풍력, 전차용 트랙션, 전기차, 버스, 충전기 등이 있지만, 모터를 포함한 드라이브가 약 40% 정도의 큰 비중을 차지합니다. 가정의 냉장고 컴프레서, 세탁기 모터, 건조기 컴프레서, 에어컨의 모터나 컴프레서 등 모두 인버터 회로로 구성되므로 제어가 필요합니다.



Q. 인버터를 구성하는 제품으론 어떤 것이 있습니까?

A. 인버터는 전원을 전압으로 저장하는 DC 링크 콘덴서, 스위칭 소자인 IGBT 및 MOSFET, 이를 구동하는 게이트 드라이버 IC, 제어 MCU 등으로 구성됩니다.

스위칭 소자는 전력 변환의 최전방에 위치하며, 인버터 개발자는 소자 선택 시 사용 전압 및 전류 용량을 숙지하고 마진 여부를 확인해야 합니다. 사용 전력 용량, 회로 보드와 방열 조건 제약에 따라 디스크리트가 사용될 수 있으며, 여러 IGBT가 내장된 모듈을 사용해야 할 때도 있습니다. 게이트 드라이버 IC는 스위칭 소자의 전압 대역과 전류 용량에 따라 600V 혹은 1200V 대의 제품을 선택해야 합니다. 또한, 게이트 구동을 위해 충분한 피크 전류를 갖췄는지 확인해야 합니다.



Q. 인피니언의 IGBT, SiC MOSFET 기술력은 어느 정도입니까?

A. 인피니언은 다양한 세대의 IGBT를 시장에 공급하는 선도 기업으로, 전기적 특성과 신뢰성을 인정받고 있습니다. SiC MOSFET도 IGBT에 적용된 기술을 바탕으로 강인한 신뢰성과 전기적 특성을 바탕으로 시장을 확장하고 있습니다.



Q. 인피니언이 제공하는 인버터 관련 제품은 어떤 것들이 있습니까?

A. 스위칭 소자인 IGBT, MOSFET 등과 게이트 드라이버 IC, 센서, MCU 등을 제공하고 있습니다. IGBT는 디스크리트와 모듈 형태 모두 제공합니다. 게이트 드라이버 IC와 IGBT 및 MOSFET를 결합한 ‘지능형 전력 모듈(IPM)’도 있습니다. 다양한 부품을 통합해서 PCB 점유 면적이 작아 인버터 설계를 간소화합니다.



Q. IPM 제품의 라인업이 다양한데, 각각의 용도는 무엇입니까?

A. 먼저 용량이 크고 전압이 1,200V인 △맥시 제품은 3상 입력이 들어가는 산업용 소형 인버터, 팬과 펌프에 적용 가능합니다. △미니 제품은 세탁기, 냉장고, 에어컨 등 가정용 인버터에 적합합니다. △마이크로 제품은 소형 세탁기와 냉장고에 적합합니다. △나노 제품은 소비 전력이 작은 소형 냉장고, 팬 등에 적당하며, 배터리로 구동하는 저전압 모터 애플리케이션에도 적합합니다.


Q. 인피니언이 제공하는 모터 제어 솔루션은 어떤 것이 있습니까?

A. 모터를 구동시키기 위해서는 프로그램 코딩이 필요합니다. 하지만 이로 인한 디버깅 작업은 많은 인력과 시간을 수반합니다. 그러나 인피니언의 ‘iMOTION’ 디지털 모터 제어기 제품군은 모터 파라미터만 입력하면 모터 구동을 위한 알고리즘이 생성되므로, 코딩 없이 모터를 구동할 수 있습니다.

또한, 인피니언은 모터 파라미터와 하드웨어의 조건을 설정하는 ‘MCE 위자드’와 모터 구동과 튜닝을 위한 ‘MCE 디자이너’ 툴을 제공합니다. 특히 MCE 위자드는 I/O 제어가 가능한 스크립트 기능이 내장되어 유용성이 넓습니다.



Q. 앞으로 인버터 시장에서 인피니언의 목표와 계획은 무엇입니까?

A. 요구 용량과 제어 사양의 다양함에 인버터 개발을 포기하고 외부에서 보드를 가져와 구성하는 경우가 많습니다. 방열 선정과 용량 선정의 잘못으로 필드에서 인버터 불량이 발생하면, 해결에 많은 시간과 노력이 소모되기 때문입니다. 인피니언은 인버터 설계 간소화 제품을 지속 개발해 PCB 패턴 설계 오류 등의 어려움을 겪는, 현장 개발자의 인버터 개발 시간 단축에 이바지할 것입니다.



소형 모터 제어용 인버터를 설계할 때 고려할 요소 기술에 관해서는 오는 7월 8일(목) 오전 10시 30분에 있을 인피니언 웨비나에서 확인하실 수 있습니다.