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[에너지 절감 해법] 모터만 바꿔도, 영국 전 가정 사용량만큼 전력 남아요
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[에너지 절감 해법] 모터만 바꿔도, 영국 전 가정 사용량만큼 전력 남아요
  • 오은지 기자
  • 승인 2020.12.01 17:50
  • 댓글 0
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[편집자주] EU가 ‘탄소국경세’를 신설하고, 바이든 미국 대통령 당선인이 파리 기후 협약 재가입을 천명한만큼 환경, 에너지 규제는 시대적 흐름이 됐다. 에너지 해법은 친환경 발전으로 공급을 관리하는 것과, 에너지 소비량을 감소시키는 두 가지 방법이 있다. 산업계는 에너지 소비량을 줄여 이에 적극 대처할 수 있다. 에너지 절감을 위한 해법들을 내놓은 다양한 기업들을 연작 소개한다. 

모터 개념도
모터 개념도

 

모터 제어 디스크리트 업계 1위 온세미컨덕터, BLDC 모터 제어 풀 라인업 제공

온세미컨덕터는 지난 2016년 페어차일드를 인수하면서 모터 제어용 디스크리트, 모듈 1위 업체가 됐다. 최근 출시한 제품들 중 특히 BLDC(브러시리스-교류) 모터용 솔루션 마케팅에 주력하고 있다. 

이유는 모터의 전력 절감 효과가 다른 부품에 비해 크기 때문인데, 지난해 기존 AC(교류)모터 또는 DC(직류) 모터가 BLDC 전력 모듈로 교체되면서 약 40기가와트(GW)의 에너지 수요를 줄이는 데 기여했기 때문이다. 40GW는 남아프리카공화국의 연간 총 전력 소비량, 영국 전체 가정의 전력 사용량에 맞먹는다. 한국 내 지난해 전력 총 사용량은 총 52GW로, 모터만 바꿔도 상당한 전력 절감 효과를 볼 수 있다는 계산이 나온다.

모터 종류 구분
스테퍼 모터(stepper motor) 간단한 특수 컨트롤러로 구동하기 매우 쉬우며, 초저전력 애플리케이션에 적합하다.
교류(AC) 또는 직류(DC) 전압 소스로 작동할 수 있는 범용 모터 이를 구동하기 위해 어떤 전자장치도 필요로 하지 않는다. 이러한 종류의 모터는 효율이 떨어지지만, 가격은 매우 저렴하며 최대 수킬로와트(kW)까지 사용된다.
AC 모터 회전 속도를 조절하기 위해 가변 주파수 드라이브를 필요로 한다. 이러한 모터는 범용 모터보다 효율적이다. 또한 수백 와트(W)에서 메가와트(MW)에 이르는 매우 광범위한 범위의 전력에 사용될 수 있다.
BLDC 모터 신뢰성과 효율성이 가장 높다. AC 모터와 마찬가지로 매우 광범위한 전력에 사용될 수 있지만, 동일한 전력 정격인 다른 모든 유형의 모터보다 가격이 비싸다.

모터 제어 애플리케이션에 사용되는 주요 부품은 전원 모듈(드라이버 포함 또는 미포함)이다. 일반적으로 DSP(디지털시그널프로세서)와 전원공급장치로 만들어지는 컨트롤러가 있다. 전원공급장치는 스위치(SuperFET MOSFET과 유사), 다이오드, PWM(Pulse Width Modulation, 펄스폭 변조) 컨트롤러를 사용해 만들어지지만, PFC(Power Factor Correction, 역률 보정) 컨트롤러, 스위치 및 다이오드를 갖는 PFC도 포함될 수 있다. 이러한 주요 구성 요소외에도 연산 증폭기, 옵토커플러(opto-coupler), 전류 센서 증폭기, 전압 조절기, 통신을 위한 입출력(I/O) 인터페이스가 포함된다.

온세미 포트폴리오에는 수동 부품(캐패시터, 인덕터, 트랜스포머 등), DSP, FPGA(프로그래머블반도체)를 제외한 BLDC 구동용 모든 구성요소가 포함돼 있다. BLDC 모터를 구동할 수 있는 광범위한 전원 모듈(드라이버 포함 또는 미포함)을 제공한다.

BLDC 모터는 수십 W에서 수십 kW에 이르는 모터 애플리케이션을 포괄할 수 있다. 온세미컨덕터는 전원 모듈을 통해 BLDC 모터를 구동하는데 사용되는 전원공급장치에 필요한 모든 실리콘 부품을 제공한다. 

온세미컨덕터의 BLDC 모터 제어 솔루션.
온세미컨덕터의 BLDC 모터 제어 솔루션.
온세미컨덕터의 BLDC 모터제어 솔루션 라인업.
온세미컨덕터의 BLDC 모터제어 솔루션 라인업.

 

또 자일링스(Xilinx) '징크(Zynq)' 기반의 UCB(범용 컨트롤러 보드)와 여러 파워 보드 중 하나로 구성된 새로운 모터 개발 키트(MDK)를 최근 출시했다.

MDK는 1kW와 4kW용 모터 구동 시스템 두 가지로 구성되며, 온세미컨덕터의 IPM(지능형 전원 모듈)을 기반으로 한다. 고출력 IPM 모듈과 저전압 MOSFET을 기반으로 하는 추가 보드는 다양한 애플리케이션을 위한 모터 구동 솔루션을 제공한다. MDK는 설계자에 타겟 모터와 부하를 테스트하고 연결할 수 있는 즉시 사용 가능한 모터 제어 시스템을 제공한다.

알리 후세인(Ali Husain) 온세미컨덕터 산업·클라우드 전력 부문 기업 마케팅·전략 비즈니스 개발 담당 수석 매니저는 "전세계에서 생산되는 에너지의 절반은 산업에서 이용되고, 4분의 1은 운송에 사용된다"며 "모터 드라이브는 약 40%의 전력이 산업시설에서 실내 온도 조절, 재료 조절 및 이동, 자동화, 제조와 같은 다양한 용도로 소비된다"고 설명했다. 

디디에 발로코(Dider Balocco) 온세미컨덕터 EMEA 파워 솔루션 그룹 비즈니스 마케팅 담당 수석 매니저(박사)는 "온세미컨덕터는 디스크리트, 모듈뿐만 아니라 연산 증폭기, 절연 장치, 게이트 드라이버, 보조 전원 공급 반도체 등의 지원 장치를 생산한다"며 "완전한 솔루션을 제공한다"고 말했다. 


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