“회전 속도·각도 검출 자기 앵글 센서 필요성 ↑”


비접촉 방식 자기 앵글 센서, 안정성·저전력 갖춰…신뢰성 ↑
인피니언 자기 앵글 센서, SAS·SBW 등 애플리케이션에 탑재

[편집자주]최근 출시되는 자동차들은 전자제품이라고 불릴 정도로 많은 반도체가 탑재되며, 이러한 전장화 추세에서 센서의 역할은 나날이 커지고 있다. 그 중 자기 앵글 센서는 저전력, 경량화 등 다양한 장점을 가지고 있어 시장에서 각광받고 있다. 자기 앵글 센서는 높은 신뢰성을 바탕으로 스티어링 앵글 센서로 사용되며 차량 조작에서 디자인과 편의성을 동시에 만족시키는 SBW(Shift By Wire)에도 탑재된다. 본지는 글로벌 반도체 솔루션 기업인 인피니언 테크놀로지스 코리아의 김현정 매니저를 만나 자동차 부품의 트렌드, 자기 앵글 센서 및 자기 회로에 대한 이야기를 들어보는 자리를 마련했다.


 

▲인피니언 테크놀로지스 코리아 김현정 매니저


 

■ 최근 자동차 부품의 트렌드는 무엇입니까?

자동차 부품의 전장화 및 자율주행 플랫폼의 발달이 가속화되며 ‘안전성’이 더욱 중요해지고 있다.

오늘날 자동차는 전자제품에 가깝다.

기존의 파워트레인, 섀시, 세이프티, 바디에 적용되는 많은 부품들이 센서를 포함한 반도체로 개발되고 있다.

반도체의 안전성이 운전자와 보행자의 안전으로 직결되며, 기능안전을 고려한 반도체의 개발이 요구되고 있다.

이러한 이유로 기능안전은 자동차 부품에서 가장 중요한 화두 중 하나이며, 개발 과정에서 ISO26262 규격을 맞춘 제품과 높은 ASIL 등급을 만족할 수 있는 반도체의 수요 또한 늘어나고 있다.

■ 자기 앵글 센서의 원리가 궁금합니다.

자기 앵글 센서는 크게 홀 효과 (Hall effect)의 원리를 사용한 제품과 MR (Magneto-resistive) 원리를 사용한 제품으로 나누어지며, MR 계열은 AMR (Anisotropic Magneto Resistive), GMR (Giant Magneto Resistive), TMR (Tunnel Magneto Resistive)로 구분된다.
 
홀 효과를 사용한 자기 앵글 센서는 수직으로 인가된 자기장의 세기를 감지하며, 일반적으로 X축과 Y축에 인가된 자기장의 세기 정보를 사용해 실제 자석이 회전한 각도를 계산할 수 있다.

MR 계열보다 측정할 수 있는 자기장의 범위가 넓고, 자기장의 세기 정보와 각도 정보를 모두 알 수 있어 비교적 자기 회로 구성에 자유도를 가져갈 수 있는 장점이 있다.

MR (Magneto-resistive) 기술을 사용한 센서는 자기장의 영향에 따라 저항이 변하는 원리를 사용한다.

일반적으로 홀 센서보다 노이즈에 강하며 정밀한 센싱이 가능하다.

또한 감도가 뛰어나기 때문에 약자계를 감지할 수 있어, 비교적 멀리 있는 자석을 감지할 수 있고 자석의 크기를 줄이는 방법도 가능하다.

■ 자기 앵글 센서의 특징과 장점에 대해 설명 부탁드립니다.

자기 앵글 센서는 대표적인 비접촉 방식의 센서이며, 다른 비접촉 방식의 센서 중에서도 저전력과 안정성을 갖췄다.

또한 자석과 센서 이외의 다른 부품을 필요로 하지 않기 때문에 자동차 부품의 경량화 및 소형화에도 부합하다.

자기장의 특성상 비자성체에는 영향이 없기 때문에 수분 및 먼지의 영향이 없으며, 비접촉 방식으로 인해 손상의 위험이 적기 때문에 자동차의 가혹한 환경에도 높은 신뢰성을 가질 수 있는 센서다. 

■ 자기회로를 설계할 때 가장 중요한 점은 무엇인가요?

자기장은 자석과 센서 사이 에어갭과 같은 물리적인 위치 변화에 매우 민감하게 반응한다.

그렇기 때문에 센서에 인가되는 자기장을 예측하기 위해서 시뮬레이션을 통해 자기장의 세기를 포함한 자기 벡터의 변화 양상을 미리 고려해야 한다.

또한 복잡한 자기 회로를 구성 시, 자기장의 변화를 위치의 변화로 재해석하는 알고리즘도 고려해야 한다.

자기 회로는 비자성체의 불순물에 대해서는 민감하지 않지만, 주변에 자성체가 존재한다면 이에 대한 영향을 받기 때문에 주변 스트레이 필드 (stray field)의 영향에 대한 테스트가 필요하며, 자석의 온도 특성을 고려해 최악의 경우를 가정한 시뮬레이션을 진행하며 설계 마진을 확보해야 한다.

■ 인피니언의 자기 앵글 센서를 사용한 애플리케이션에 대해 설명 부탁드립니다.

대표적인 애플리케이션으로 SAS (Steering Angle Sensor)와 같은 스티어링 시스템에 적용되어 있으며, 최근 회전식 SBW (Shift By Wire), 브레이크 시스템, 와이퍼 시스템에도 사용되고 있다.

이 외에도 차량 내에는 회전 움직임을 하는 많은 애플리케이션이 존재하며 시트 포지션 및 로터리 스위치의 검출용으로 사용될 수 있다. 

■ 마지막으로 독자에게 한 마디 부탁드립니다.

인피니언은 고객의 관점에서, 센서를 포함한 전체 시스템 솔루션과 P2S (Product to System) 기반의 서비스를 지향한다.

인피니언은 자기 센서의 다양한 활용 방법과 아이디어를 고객과 공유할 뿐만 아니라, 고객과 시장의 피드백을 수용하여 제품을 만들고, 자기 센서를 활용한 다양한 아이디어 및 솔루션을 위한 협업을 환영한다.