[편집자주]STMicroelectronics는 GaN·SiC 기반 전력반도체 기술을 중심으로 고효율 전력 변환 솔루션을 확대하고 있으며, 중국 e-Drive Lab과 협력해 전기차 구동계 기술도 강화하고 있다. 7kW GaN 단일단 OBC는 높은 효율과 소형화를 달성했고, ZVS 토템폴 PFC는 99.3% 효율로 기존 PFC 대비 성능을 크게 개선했다. 히트펌프용 4∼10kW 전력 솔루션과 Vienna PFC 기반 고효율 시스템도 제공 중이다. 또한 중국 시장을 겨냥해 SiC 기반 통합 모터 드라이브와 AlN DBC 패키지를 개발했으며, WBG 기술을 활용한 전동화·고효율화 전략을 강조하고 있다. 이런 가운데 ST는 7월13일부터 16일까지 개최된 2026년도 전력전자학술대회에 참가해 전력반도체 솔루션을 소개했다. 이번 학술대회에서 ST의 장제트 매니저를 만나 ST의 전력 솔루션에 대해 들어봤다.
 

■ 이번 전시 핵심 솔루션의 소개를 부탁드린다

ST는 이번 전시를 통해 GaN과 SiC 중심의 차세대 전력 반도체 기술이 어떻게 미래 모빌리티와 친환경 산업 공조 시스템의 에너지 효율을 극대화할 수 있는지에 대한 대안을 제시하고, 국내 대학(단국대 e-Drive Joint Lab)과의 협력을 통해 미래형 고효율 하이파워 인버터 시스템에 대한 기술들을 제안하고자 한다.

■ 이번에 선보인 7kW PowerGaN Single-Stage On-Board Charger의 가장 큰 기술적 차별점은 무엇인지 궁금하다

7kW PowerGaN Single-Stage 온보드 차저(OBC)의 가장 큰 기술적 차별점은 차세대 GaN 소자와 혁신적인 Single-Stage 토폴로지를 결합해 전력 효율과 밀도를 극한으로 끌어올렸다는 점이다.

적용된 e-mode HEMT 소자들은 초고속 스위칭 특성을 가지면서도 역회복 전하가 없는 ‘Zero Qrr’을 구현했고, 패키지 솔루션은 상단 냉각 패키지(TSC) 기술을 적용해 열 방출 성능을 극대화했다.

고출력 작동 중에도 발열을 안정적으로 제어해 시스템 신뢰성을 확보하도록 설계되어 차세대 EV을 위한 미래 솔루션으로 제안했다.

■ 2kW Interleaved ZVS TTP PFC 구조가 일반 PFC 대비 갖는 장점은 무엇인가? 특히 STM32G4 디지털 컨트롤러가 전력 설계에서 어떤 역할을 하는지 설명 부탁드린다

3채널 인터리브드 ZVS Totem-pole PFC 구조는 일반 PFC 대비 변환 효율, 전력 밀도, 열 성능 측면에서 명확한 우위를 갖는다.

MDmesh DM6 MOSFET과 공진형 ZVS 제어를 통해 99.3%의 높은 변환 효율과 고전력 밀도를 제공한다.

또한 실리콘 HV MOSFET으로 우수한 열 효율을 구현하여 일반 PFC 대비 비용 최적화된 고효율 솔루션을 제공한다.

또한 STM32G4 디지털 컨트롤러는 복잡한 ZVS 알고리즘의 실시간 제어, 부하 조건에 따른 효율 최적화, 고속 보호 기능을 수행하며 고효율 전력 변환을 완벽하게 구동하고 있다.

■ ST의 Heat Pump 솔루션(4kW∼10kW)은 어떤 시장을 타깃으로 하고 있는지 궁금하다. Vienna PFC와 모터 제어를 통합한 구조가 시스템 설계에 주는 장점은 무엇인지 궁금하다

먼저 ST의 히트펌프 및 공조 솔루션의 타깃 시장은 상용 및 산업용 고효율 에너지 관리다. 구체적으로 4kW급의 상용 에어컨부터, 7kW급의 고효율 공조 구동 시스템, 그리고 대형 산업 시설에 쓰이는 10kW급 고전력 냉각 시스템까지 아우르고 있다.

친환경 스마트 팩토리나 상업용 빌딩의 탄소 배출을 줄이고 에너지 효율을 극대화하려는 시장이 주요한 타깃 애플리케이션이다.

Vienna PFC와 모터 제어를 통합한 구조의 시스템 설계적 장점은 설계 복잡도를 낮춤으로써 고객사의 개발 기간을 단축하고, 검증된 아키텍처를 기반으로 안정적인 고효율·친환경 공조 시스템을 구현하도록 지원한다는 것이다.

기존에는 PFC단과 모터 구동 인버터단이 물리적·제어적으로 분리되어 있어, 각 단의 제어 루프를 독립적으로 설계·검증해야 했고, 이는 시스템 복잡도와 폼팩터 증가로 이어졌다.

ST는 두 기능 블록을 단일 시스템 아키텍처로 통합함으로써, 전력 밀도와 에너지 효율을 동시에 개선했다.

또한 공조 시스템에 가장 필수적인 ‘안정적인 다중 모터 제어 성능’을 실현해 ST의 폭넓은 전력 반도체 포트폴리오를 단일 시스템에 유기적으로 통합할 수 있도록 고객사에게 제공하고 있다.

■ 단국대학교와 협업한 Integrated Traction Motor Drive는 기존 방식 대비 어떤 혁신이 있는지 궁금하다

올해 초 ST는 단국대학교와 e-Drive Joint Lab을 설립하고, 고출력 인버터 기반 e-Drive 시스템 기술 개발과 전력전자 응용과 관련하여 공동 프로젝트들을 진행하고 있다.

여러 프로젝트 중 이번 협업은 인버터와 모터 통합 시 발생하는 근본적인 열적 한계를 ST의 첨단 SiC 패키징 기술로 해결했다는 점에서 혁신적이다.

인버터와 모터가 하나로 합쳐지면 전동기에서 발생하는 강력한 열이 인버터로 그대로 전달되어 스위칭 소자가 고온에 노출되는 치명적인 문제를 수반한다.

이러한 열적 한계 문제를 해결하고자 ST는 AlN(질화알루미늄) 기반의 DBC(Direct Bonded Copper) 기판이 적용된 첨단 SiC 패키징 기술(DMT-32)을 적용했다.

그뿐만 아니라, 이 데모는 하드웨어 탑재 공간이 극도로 제한된 미래형 모빌리티 환경에서 부피 대비 전력 밀도를 극한으로 끌어올린 초소형·고출력 추진 시스템을 완벽하게 구현했다는 점에서 혁신 사례로 꼽힌다.

■ 마지막으로, 이번 전시를 통해 관람객들에게 가장 전달하고 싶은 메시지는

이번 전시를 통해 ST마이크로일렉트로닉스가 전달하고 싶은 핵심 메시지는 ‘지속 가능한 미래를 앞당기는 고효율 전력 반도체의 힘’이다.

차세대 GaN과 SiC 고효율 전력 반도체가 환경과 산업을 어떻게 바꾸고 있는지 이번에 선보인 여러 솔루션들을 통해서 증명해 보이고자 한다.

특히, 단국대학교와의 미래형 모빌리티 추진 시스템 협업 사례는 ST의 선도적인 반도체 기술이 한국 대학의 우수한 엔지니어링 역량과 만나 어떻게 고출력·초소형화라는 기술적 난제를 극복할 수 있는지 보여주는 하나의 이정표다.

ST는 단순히 부품을 파는 회사가 아니라, 학계 및 산업계와 함께 고민하고 미래를 만들어가는 혁신 파트너라는 점을 꼭 전해 드리고 싶다.

인류가 직면한 에너지 문제를 해결하고 전동화(Electrification) 시대를 선도하기 위해, ST는 선도적인 와이드 밴드갭(WBG) 반도체 기술과 통합 솔루션 아키텍처로 든든한 기술적 기반을 제공하겠다는 비전을 이번 KIPE 전시를 통해서 전달하고자 한다.