전 세계적으로 에너지 절감 압력이 커지는 가운데, 가장 주목받는 산업 분야 중 하나가 바로 HVAC(냉난방) 시스템이다.
전 세계적으로 냉난방 시스템이 가정 내 소비 전력의 큰 부분을 차지하면서, 이제는 효율성과 친환경성이 HVAC 분야의 핵심 이슈로 떠올랐다. 그렇다면 현재 HVAC 시장에서 가장 큰 기술적 도전 과제는 무엇일까?
인피니언 코리아 박문수 부장은 이에 대해 “글로벌 온난화가 가장 큰 이슈이며, 냉난방 시스템의 효율 향상이 필수적으로 요구되고 있다”며 말을 꺼냈다. 그는 특히 "유럽 시장의 경우, 냉난방 시스템의 효율을 높이기 위한 규제가 엄격해지고 있다"며 HVAC 효율 개선이 필수적임을 강조했다.

HVAC 효율 향상, 와이드밴드갭(WBG) 반도체가 핵심인가?
기존 HVAC 시스템에서 사용되던 실리콘 기반의 IGBT는 기술적 한계를 드러내고 있다. 이로 인해 최근 주목받고 있는 것이 바로 와이드밴드갭(WBG) 소자, 즉 SiC와 GaN이다.
"지금 HVAC 시장에서 SiC와 GaN을 적용하는 것이 효율 향상에 가장 큰 도움이 되고 있습니다. 그동안 비용 문제로 망설였지만, 최근 규모의 경제로 인해 가격이 급격히 낮아지고 있습니다."
박 부장은 WBG 소자가 더 이상 실험 단계가 아니라 실제 제품에 적극 적용되는 단계에 도달했다고 설명했다. 특히 그는 "중저부하 영역에서도 높은 효율을 제공하고, 데드타임이 짧아 열 관리 측면에서 뛰어난 장점을 가진다"고 덧붙였다. 실제로 기존의 IGBT 대비 히트싱크나 팬을 제거할 수 있을 정도의 효율 향상이 가능하다고 그는 강조했다.

HVAC 시스템 효율의 열쇠, 전력밀도 향상
그렇다면 HVAC 시스템의 효율은 어떻게 높일 수 있을까? 박문수 부장은 시스템 효율과 전력밀도의 밀접한 관계를 지적했다.
"효율 개선을 위해서는 결국 전력밀도를 높여야 합니다. SiC나 GaN 같은 WBG 소자를 사용하면, 스위칭 속도가 빨라지고, 중저부하 효율이 크게 개선됩니다."
이러한 기술적 진보가 시장에서 널리 받아들여지면서, 인피니언 역시 WBG 소자를 위한 팹과 웨이퍼 생산에 적극 투자하고 있다고 그는 밝혔다.

원션트(1-shunt) 방식, 소음·진동 문제는 어떻게 해결할까?
모터 제어 분야에서 흔히 채택되는 원션트(1-shunt) 방식은 비용 절감 면에서는 우수하지만, 상대적으로 낮은 분해능으로 인해 소음과 진동 문제를 유발할 수 있다. 박 부장은 이 부분에 대한 기술적 배경을 간단히 설명했다.
"원션트 방식은 레졸루션이 떨어져 정확한 모터의 위치를 찾기 어렵기 때문에, 노이즈와 진동의 주된 원인이 됩니다."
그렇다면 인피니언의 iMOTION™ 솔루션은 어떻게 이 문제를 해결할 수 있을까?
"PWM 듀티를 지속적으로 가공하고 조정함으로써 원션트 방식의 한계를 극복했습니다. 추가적인 보정 좌표를 사용하여 레졸루션을 향상시켰고, 이는 실제로 사람이 들을 수 있는 가청 주파수의 노이즈를 크게 감소시키는 효과를 보여줍니다."
박 부장은 이를 통해 1-shunt 방식에서도 3-shunt 방식에 근접한 성능을 낼 수 있다고 설명했다.

 

Single Shunt Current Measurement