자동차 전장 기술

자동차 조명부터 ABS 시스템에 이르기까지 전부분에 사용내셔널세미컨덕터는 고성능 아날로그 반도체 분야에서 강한 면모를 보이고 있는 회사이다. 크게 나눠 파워제품과 시그널 패스 제품으로 분류되는 내셔널의 제품군은 앞선 패키징 기술을 십분 활용해 소형의 신뢰성 높은 제품들을 시장에 선보이고 있다. 특히 내셔널의 제품군 중에서 빼놓을 수 없는 것이 오토모티브용 반도체이다. 내셔널세미컨덕터코리아의 김희철 이사에 의하면 내셔널은 1976년 오토모티브용 디자인이 나온 이래 30년간 줄곧 이 분야에 매진해 왔다고 한다. 그만큼 노하우와 기술력에서 앞서 있다는 평가다.오토모티브용 부품은 다른 전자부품과는 달리 가장 중요한 것이 신뢰성이다. 신뢰성을 얼마큼 확보하느냐에 따라 제품선택의 결정이 내려지게 된다. 그다음이 품질과 정밀도라고 볼 수 있다. 내셔널은 오토모티브에 적용되는 품질 규격인 TS16949 승인을 받은 회사로 공인된 신뢰성을 입증받은 셈이다. 회사가 받아야 하는 이러한 인증 외에 내셔널은 제품 자체의 품질 규격인 AEC Q100 인증도 받아 긴 제품 수명 동안 고온과 고습 등 혹독한 환경에 견딜 수 있다는 것을 고객에게 증명해 보였다. 뿐만 아니라 AEC Q001~003이 있는데 AEC Q100이 부품이 완성된 상태에서의 품질규격이라면 AEC Q001~003은 IC를 만들기 전의 개발단계부터 IC가 만들어지는 단계마다의 품질관리를 말한다. 이런 과정을 통해 제조단계에서 문제가 발생하면 보고서를 통해 원인규명과 함께 재발방지를 위한 제도적 장치를 마련해 두고 있다.자동차에는 굉장히 많은 전자부품이 들어간다. 내셔널은 이들 오토모티브용 전자부품 중에서 디지털을 이용한 부품과 아날로그 분야의 부품에 많은 자사의 제품을 제공하고 있다. 아날로그 부품이 대부분이었던 과거에 비해 2010년이 되면 자동차 제품 중 40% 이상이 전자부품으로 이뤄질 것이란 전망도 나오고 있다. 조명 시스템, 엔진, 에어컨, 윈도우, 선루프 등 다양한 모든 부분에 전자제품이 들어갈 수 있다. 내셔널의 제품들이 전장 분야에서 활약할 여지가 더 많아지는 것이다.내셔널이 선보이는 오토모티브용 전자부품 중에서 우선 살펴볼 것으로 라이다(LIDAR)가 있다. 라이다는 적외선을 이용한 거리측정 기술로, 반사되는 적외선의 강도를 파악해 거리를 측정한다. 이 기술은 레이더와 같은 개념으로 이를 이용하면 자동항법장치도 가능하다는 것이 김희철 이사의 설명이다. 실제로 연구되는 라이다는 각각의 센서를 가능한 많이 사용해 정밀도를 높인 것으로 모두 16개의 센서를 사용해 테스트를 하고 있다. 각 센서들은 서로 간섭이 없기 때문에 전방 또는 측면에 사물의 유무와 반사된 펄스파의 강약에 따라 물체와의 거리를 파악할 수 있다.인포테인먼트 증가로 LVDC 기술 각광자동차용 반도체 중에서 중요한 것은 센서다. 센서는 온도를 모니터링하기 위해 많이 쓰이고 있다. 온도센서는 자동차 전 부분에서 다양하게 쓰이고 있다. 심지어는 ABS 브레이크 시스템이나 서스펜션 및 트랜스미션에도 온도센서가 사용된다. 온도센서는 사용 환경에 따라 여러 고려사항이 있는데 예를 들어 실리콘 센서는 정밀하고 정확한 측정을 요구할 때 사용되지만 간단한 온오프 동작을 요구할 때는 서미스터가 사용된다. 서미스터는 반도체 센서에 비해 저렴하다는 가격적 이점이 있다. 그리고 패키지된 센서냐 아니냐에 따라, 정확성 및 온도 범위의 요구 정도에 따라 온도센서를 선택하는 요소들이 다양하게 존재한다.온도센서 외에 자동차에는 점차 증가하는 다양한 정보를 처리하기 위해 디스플레이와 카메라를 위한 인터페이스도 중요한 부분을 차지하고 있다. 간단한 신호전달을 위한 온오프 동작에는 기존의 케이블을 사용해도 되지만 전송 길이가 길어지고 높은 속도를 요구할수록 자동차용 고성능 인터페이스의 필요성이 증대된다. LVDS는 이러한 문제를 해결하기 위한 기술로 전송거리가 10미터가 넘고 빠른 전송이 가능해 올해 말이나 내년쯤 시장에서의 확산이 기대되는 분야이다. LVDS는 최소의 선수를 보장하면서 클록이나 오실레이터에 영향을 받지 않아 오토모티브 엔터테인먼트에 적합한 기술이며 내셔널은 이미 AEC Q100을 인증받은 상태이다.다음으로 살펴볼 것이 전력분야이다. 자동차용 전력 솔루션은 내셔널이 과거부터 각광받아왔던 분야라고 김 이사가 말했듯이 과거나 지금이나 내셔널의 강력한 제품군 중 하나이다. 특히 자동차의 내외부 조명이 점차 LED로 바뀌는 시점에서 내셔널은 LED 드라이버 제품에 더욱 신경을 쓰고 있다고 한다. 자동차용 전압은 크게 세 가지로 분류된다. 일반적인 자가용에는 12V 전압이 사용되지만 덩치가 큰 화물차의 경우 24V가 사용된다. 48V 전압범위는 전압을 높여 전류를 낮춘 대신 선폭을 가늘게 하려는 시도에서 언급된 적이 있지만 현실적 어려움이 따르는 관계로 현재는 12V와 24V, 크게 두 가지 전압범위가 자동차 분야에서 사용되고 있다.전력 솔루션 중 올웨이즈-온 시스템에서는 저전류 작동이 무엇보다 필요한 요구사항이다. 항상 켜져 있어야 하는 부품이므로 전력소모가 크면 배터리가 방전될 수도 있기 때문이다. 이 시스템은 보안이나 메모리 및 키리스 엔트리 등에 사용될 수 있다. 엔진이 멈췄는데도 자동차 내의 전자부품이 소모하는 전류가 점차 많아지는 환경이나 오래된 배터리 및 낮은 온도와 같은 취약한 환경에서 제대로 작동할 수 있어야 하는 조건이 고려되어야 한다.이 외에도 자동차용 반도체는 로드 덤프나 콜드 크랭크와 같은 갑작스럽고 변화가 큰 환경에서도 무리없이 작동되어야 한다. 그만큼 장시간의 수명이 가능해야 하며 열/습도/충격에 강한 내구성을 갖춰야 하는 것이 자동차용 반도체의 기본 덕목이다. 내셔널은 자동차용 반도체의 각 분야에서 무엇이 필요한 고려사항인지 잘 파악하고 있는 회사이다. 오랜 시간의 기술축적과 고객 대응이 자동차용 반도체에서 강한 입지를 굳히는 밑거름이 됐음은 물론이다. 1990년, 내셔널이 발표한 FET가 내장된 심플 스위처 제품이 가장 좋은 제품으로 평가받았다는 김 이사의 설명처럼 2010년이 됐을 즈음 전장부품에서 어떤 역할을 하고 있을지 소비자들은 지켜보고 있다. <김의겸 기자>
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