고정밀 전류센서 개발, 국산화 앞당기나

차량용 저전력 전류센서 개발…0.5mA급 전류소모와 0.1% 정밀도 목표

글│신 윤 오 기자 _ Yoshin@autoelectronics.co.kr
2017년 11월호 지면기사

차량용 저전력 전류센서 기술 개발이 2차년도를 거치면서 해외경쟁력을 가진 자기센서 및 전류센서 국산화가 급물살을 탈 전망이다.

첨단 센서 육성사업의 일환으로 개발중인 차량용 저전력 전류센서 기술은 이미 확보된 세계적인 자기센서 IP의 상용화를 밝게 해주고 있다고 이 개발 사업에 참여중인 전자부품연구원(KETI)의 이대성 센터장은 밝혔다.
 

자동차에서도 핵심센서 소자로 꼽히는 자기센서 방식의 전류센서 IC는 관통형 전류센서와 IC 패키지형 전류센서로 나뉘며 고정밀, 초저소비전력을 특징으로 한다. 우선 정밀한 모터 제어를 위해서는 0.1%급 고정밀 소형 전류센서가 필요하다. 현재 홀(Hall) IC 전류센서는 1~2%의 정밀도를 나타내고 있다. 고정밀 전류센서를 만들기 위해서는 고감도 신기술 PHR(평면홀효과)를 적용해야 한다. 현재 GMR 종주국 프랑스에서 DGIST가 PHR 센서 특허권 라이선싱 및 스마트그리드 활용을 추진하고 있다. DGIST는 고감도 PHR 박막 센서 방식의 자기센서 원천기술을 보유하고 있다.
 

 

초저소비전략 전류센서 개발도 중요하다. IoT, Personnal Meter 시장에서는 현재의 5 mA 소비전류에서 0.5 mA급 초저소비전력을 요구한다. 이에 사업단은 센서 PMS 및 초저전류 ROIC 기술 개발로 이에 대응할 방침이다.
 

자기센서 개발에 있어서는 국내 기업이 지자기센서 개발을 시도하였으나 기술력 부족으로 사업을 중단한 바 있으며 이에 학계를 중심으로 MR/AMR/GMR 관련 연구개발이 추진되고 있다. 자동차 부품회사는 현재 Allegro, Melexis 등으로부터 전류센서 IC를 전량 수입하고 있다.

 

사업단은 CMOS 호환 공정의 자기 감지소자를 적용한 0.1%급 정밀도를 갖는 저전력 전류 소자 개발을 목표로 한다. 1차년도 연구결과, PHR 센서 공정 개선과 소자 제작이라는 성과를 거뒀으며 전류 센서 ROIC IP를 개발했다. 2차년도에서 전자부품연구원은 PHR 센서와 ROIC 결합 칩을 개발하여 성능 평가까지 맡으며 DGIST는 전류 감지를 위한 다이내믹 레인지 최적화 및 비선형성을 개선하는 작업을 수행한다. 또한 경성대학교는 1A/10A/100A 전류센서 구조 설계 및 최적화를 맡았고 진영전기는 센서-ROIC 하이브리드 타입 패키지 시제품을 제작한다.
 

KETI의 이 센터장은 2차년도 최종 목표에 대해 “고정밀 전류센서 개발은 Allegro, Melexis, Sensitec, LEM, 인피니언사의 전류센서를 벤치마킹한다.”며, “정밀도 1~2%, 10 mA 전류소모, 홀센서 방식의 선진사 전류센서와는 차별화할 수 있도록 0.5 mA급 전류소모와 0.1% 정밀도를 갖는 제품을 목표로 한다.”고 말했다. 또한 기존 홀센서 사업과 융합하여 시너지를 창출할 계획이며 자기 IC 핵심소자 기술 확보로 신규사업도 추진할 계획이다. 정밀급 전류센서 개발로 국내외 자동차사에 납품을 기대하며 중국 자동차 시장에 진출하며 나아가 HEV, PHEV, EV 등 그린카 시장도 확대한다는 비전이다. 

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