문답으로 이해하는 “나노파워 자기저항센서” 개발 스토리

Q. 이번에 출시한 나노파워 자기저항센서는 어떤 제품인가요?
A. 나노파워 자기저항센서는 나노암페어(nA) 수준의 낮은 전력을 사용하여 높은 자기 감도를 제공할 수 있다는 점이 가장 큰 특징입니다. 하니웰의 새로운 자기저항센서IC, 나노파워 시리즈는 큰 공극, 작은 자기장 및 낮은 전력을 필요로 하는 다양한 분야에 활용할 수 있도록 설계된 초고감도 센서입니다. 나노파워 시리즈는 자기 감도 유형에 따라 2가지로 분류할 수 있습니다.

•SM351LT (초고감도): 일반 동작 7G (최대 11G), 매우 낮은 전류 소모(일반 360nAl)를 필요로 하는 제품에 적합
•SM353LT (고감도): 일반 동작 14G (최대 20G), 매우 낮은 전류 소모(일반 310nA)를 필요로 하는 제품에 적합

“초고감도SM351LT”는 일반 동작 시 7가우스(G/ 최대 11G)와 매우 낮은 전류(일반 360nA)의 소모를 필요로 하는 제품에 적합한 센서입니다. 또 하나는 “고감도 SM353LT”로, 일반 동작 시 14가우스(G/최대 20G)와 매우 낮은 전류 소모(일반 310nA)를 필요로 하는 제품에 적합합니다.

하니웰 자기저항센서는 대부분의 릴 스위치보다 작은 크기로, 자동화 픽 앤 플레이스(pick-and-place) 부품 설치에 사용할 수 있도록 테이프 및 릴(릴 당 3000개) 포장의 초소형 SOT-23 표면 실장 패키지로 제공됩니다.

Q. 나노파워 자기저항센서 사용을 통해 얻을 수 있는 장점은 무엇인가요?
A. 초절전ㆍ고효율의 나노파워 자기저항센서를 사용함에 따라 경제성을 향상시킬 수 있습니다.

첫째로, 매우 높은 자기 감도로 감지 범위가 확장되는 것은 물론, 더 작고 낮은 강도의 자석을 사용하여 비용을 획기적으로 절감할 수 있습니다.

또한, 배터리식 기기에 최적화된 나노파워로 최저 1.65V의 공급 전압에서도 작동 가능하기 때문에 전력 소모를 최소화하여 배터리 수명을 연장시킬 수 있습니다.

이외에도 옴니폴라 방식의 나노파워 제품은 센서와 평행 방향으로 N극 또는 S극에 활성화되므로 자석 극성을 식별할 필요가 없어 설치가 간편하고 시스템 비용을 줄일 수 있습니다. 또한, 푸시-풀(CMOS) 출력은 외부 저항기가 필요하지 않아 오픈 드레인 출력 장치와 비교해 간편하고 비용 측면에서 효율적입니다.

Q. 주로 어떤 제품을 개발할 때 엔지니어들이 나노파워 자기저항센서를 이용할 수 있나요?
A. 나노파워 시리즈 자기저항센서는 기본적으로 배터리 작동식 기기에 주로 이용됩니다. 일상 생활에 많이 사용되는 식기세척기, 전자레인지, 세탁기, 냉장고, 커피 머신과 같은 가전  제품에 다양하게 사용 가능합니다.

우선 산업용으로는 ▲노트북, 스캐너 등 모바일 장비: 배터리식 기기의 리드 개폐 감지 ▲수도, 전기 및 가스 검침기: 검침기의 계수 기능 조작, 속도를 늦추거나 또는 정지시키기 위해 검침기 외부에 대형 자석을 부착하여 자기장의 존재 여부 감지 ▲수도 및 가스 계량기: 수도 또는 가스 사용 확인을 위해 계량기의 카운터로 사용 등에 적용할 수 있습니다.

특히, 현재 수도 및 가스 계량기에 리드 스위치가 많이 사용되고 있지만, 하니웰 제품은 500nA 미만의 낮은 전력을 사용하기 때문에 배터리 수명에 민감한 분야에서 리드스위치 대신 사용할 수 있는 유일한 센서 솔루션입니다.

빌딩 내에서는 ▲건물 출입 통제: 배터리 작동식 보안 시스템용 리드스위치 대신에 사용 가능. 문 개폐 여부를 감지하고 신호를 무선 모듈로 전송 및 중앙 제어 장치로 전달 ▲산업용 화재 감지기: 알람 테스트 센서로 사용. 자석을 사용하여 연기 감지를 테스트하여 알람이 제대로 작동하는지 판별 가능 등 다양하게 적용할 수 있습니다.

의료용으로는 ▲운동 장비: 비상 정지 스위치로 사용하거나 RPM 및 경사 위치 감지 ▲약물 주입 펌프: 주입 카트리지의 위치 감지 ▲의료용 캐비닛 등 서랍 위치 감지: 약물 분배 캐비닛 서랍을 원격으로 잠금 및 잠금 해제하여 보안 강화 및 투약 오류 최소화 ▲병원 침대: 전기적으로 조정 가능한 병원 침대의 최소/최대 위치를 결정 등 다양하게 활용 가능합니다.

백색 가전 제품으로는 ▲식기 세척기, 전자레인지, 세탁기, 냉장고 등 뚜껑, 문 및 서랍 위치 감지 ▲유체 흐름: 커피머신에서 흐름을 측정하는 계수 메커니즘으로 활용 등에 이용됩니다.

소형 가전 제품으로는 ▲배터리 최적화 위치 센서: 자석의 존재를 감지하여 노트북, 태블릿, 무선 스피커 등의 가전 제품의 작동을 중지하여 배터리 수명을 최대화 등에 이용됩니다.

Q. 나노파워 자기저항센서를 개발하게 된 계기는 무엇인가요?
A. 나노파워 시리즈 자기저항센서는 동일한 감도와 동일한 비용으로 리드스위치(Reed Switch)보다 작으면서도 더욱 견고하고 안정적인 성능을 제공해 줍니다. 그 동안 매우 낮은 전력과 큰 공극 때문에 주로 리드 스위치에 의존할 수밖에 없던 배터리 방식 제품에 나노파워 자기저항센서를 적용하여 낮은 전력과 높은 효율을 유지할 수 있게 되었습니다.

리드 스위치는 비활성화 가스를 충전한 유리 튜브 속에 자성체가 되는 가동접점을 봉입하여 넣고 자석을 접근시킴으로써 유리 튜브 내의 접점을 개폐해 작동하는 구조입니다. 리드스위치 작동은 자석의 자력세기와 연관이 있어 자력이 낮을 경우 리드스위치가 작동하지 않거나 리드스위치의 작동 특성이 일정하지 않는 점 및 유리관의 파손 가능성의 약점이 있습니다.

이런 특성으로 인해 기존 리드 스위치에 의존하던 배터리 방식 제품에 획기적인 전기를 마련하고자 한국하니웰에서 나노파워 자기저항센서를 개발하였습니다. 또한 업계는 희토류 자석의 가격이 대폭 상승하면서, 그 동안 홀 이펙트 센서를 사용해 온 설계 엔지니어들은 이보다 저렴한 자성 물질을 사용하거나 더욱 보편적인 자석 물질을 사용하여 설계 비용의 절감 방법을 모색해왔습니다.

또 엔지니어들은 높은 배터리 수명, 제품의 소형화, 품질 및 내구성 향상을 위해 리드 스위치를 대체할 제품을 찾아 왔습니다. 이런 계기로 한국하니웰은 나노파워 자기저항센서를 개발, 출시하게 되었습니다.

하니웰S&C (Sensing and Control) 사업부 수석 마케팅 매니저 조쉬 에드버그 (Josh Edberg)는 “ 나노파워 시리즈 자기저항센서는 높은 감도와 저전력 사용으로 배터리 운영 방식 제품에 매우 이상적인 대안이 될 것”이라고 강조했습니다.

※ 추가 정보: 자세한 제품 정보는 하니웰 홈페이지 sensing.honeywell.com/nanopower를 방문해 주세요. 문의 사항은 scinfo@honeywell.com 또는 02)799-6148.

제품 소개


하니웰 나노파워(NANOPOWER) 자기저항센서 IC

하니웰의 새로운 자기저항센서IC, 나노파워 시리즈는 큰 공극, 작은 자기장 및 낮은 전력을 필요로 하는 다양한 분야에 활용할 수 있도록 설계된 초고감도 센서이다.

나노파워 제품은 센서와 평행 방향으로 N극 또는 S극에 응답하므로, 자석 극성을 식별할 필요가 없어 설치가 간편하고 시스템 비용을 줄일 수 있다. 또한, 평균 전력 소모량이 매우 낮고, 푸시-풀 출력을 지원하여 풀업 저항기가 필요하지 않다. 최저 1.65V의 공급 전압에서 작동하므로 에너지 효율성을 높일 수 있다.

하니웰 나노파워 시리즈는 다양한 제품에 적용할 수 있도록 2가지 자기 감도 유형으로 제공된다. 

하니웰 자기저항센서는 자동화 픽 앤 플레이스(pick-and-place) 부품 설치에 사용할 수 있도록 테이프 및 릴(릴당 3,000개) 포장의 초소형 SOT-23 표면 실장 패키지로 제공된다.

■ 고객 이점
- 매우 높은 자기 감도로 초소형 저가 자석을 사용할 수 있으며 감지 범위가 확장됨
- 나노파워 (일반 360nA, 1.65V, 25°C 기준)로 배터리 수명 연장
- 옴니폴라 설계로 N극 또는 S극으로 활성화되기 때문에 자석 극성을 식별할 필요가 없음
- 푸시-풀(CMOS) 출력은 외부 저항기가 필요하지 않기 때문에 오픈 드레인 출력 장치와 비교하여 간편하고 비용 효율적임.

■ 제품 특징
- 2가지 자기 감도 유형: 7G, 최대 11G (SM351LT) / 14G, 최대 20G (SM353LT)
- 나노파워: 평균 전류 360nA (SM351LT) / 310nA (SM353LT)
- 공급 전압: 1.65Vdc ~ 5.5Vdc
- 옴니폴라: N극 또는 S극, 둘 중 하나로 활성화
- 온도 범위: -40°C ~ 85°C
- 푸시-풀 출력: 외부 풀업 저항기가 불필요
- 비초퍼 안정화 설계
- RoHS 준수: 2002/95/EC 규정
- 초소형 패키지: SOT-23

■ 적용 분야

1) 산업용
- 모바일 장비
- 수도 및 가스 계량기
- 건물 출입 통제
- 산업용 화재 감지기

2) 의료용
- 운동 장비: 비상 정지 스위치로 사용하거나 RPM 및 경사 위치를 감지
- 약물 주입 펌프: 주입 카트리지의 위치 감지
- 서랍 위치 감지(예: 의료용 캐비닛): 약물 분배 캐비넷 서랍을 원격으로 잠금 및 잠금 해제하여 보안 강화 및 투약 오류 최소화
- 병원 침대: 전기적으로 조정 가능한 병원 침대의 최소/최대 위치를 결정

3) 백색 가전 제품
- 뚜껑, 문 및 서랍 위치 감지: 식기세척기, 전자레인지, 세탁기, 냉장고 등
- 유체 흐름: 커피머신에서 흐름을 측정하는 계수 메커니즘으로 활용

4) 소형 가전 제품 
- 배터리 최적화 위치 센서: 자석의 존재를 감지하여 노트북, 태블릿, 무선 스피커 등의 가전 제품의 작동을 중지하여 배터리 수명을 최대화