토요타, 신소재 사용한 파워 반도체 선보여

 토요타가 덴소, 토요타 중앙연구소와 공동으로 SiC(실리콘 카바이트: 실리콘과 탄소의 화합물)를 이용한 파워 반도체를 개발했다고 21일 밝혔다.

 토요타에 따르면 새 파워 반도체는 하이브리드카 등의 모터 구동력을 제어하는 파워 컨트롤 유닛(PCU)에 채용될 계획이다. 현재 실리콘 파워 반도체보다 연료 효율이 10% 높으며, 반도체를 적용할 경우 PCU의 크기는 5분의 1 정도로 줄어들 것으로 전망된다. 신기술은 향후 1년 내 일반도로에서 주행 실험을 시작할 예정이다.

 일반적으로 PCU는 주행 시 배터리의 전력을 모터에 공급함으로써 속도를 제어하고, 감속 시에는 재생한 전력을 배터리에 충전하는 역할을 한다. 하지만 PCU가 하이브리드카 전체 전력 손실의 약 20%를 차지해 효율 향상은 늘 필수 과제로 인식돼왔다. 

 신기술에 활용된 SiC는 실리콘보다 고효율화가 가능한 반도체 재료로, 1980년대부터 토요타 중앙연구소와 덴소가 기초 연구를 시작했다. 이어 2007년 토요타가 가세했으며, 지난해 12월에는 히로세 공장에 SiC 전용 클린 룸을 설치했다. 토요타는 새 PCU를 하이브리드 시험 제작차에 탑재해 5%가 넘는 효율 향상을 확인했으며, 장기적으로는 10% 개선을 목표로 한다.

 SiC 파워 반도체는 전류를 흘려 보낼 때의 저항이나, 전류를 흘려 보내거나 멈출 때(스위칭) 손실이 적다. 고주파에도 효율적으로 전류를 흘려 보내기 때문에 PCU의 약 40%를 차지하는 코일과 콘덴서를 소형화할 수 있다. 

 토요타는 "하이브리드카를 포함한 전동차의 효율을 높이고자 파워 반도체 기술 개선에 박차를 가하고 있다"며 "SiC 파워 반도체의 조기 실용화를 향해 개발을 강화해 나갈 것"이라고 전했다.

 한편, 해당 신 기술은 오는 23일까지 요코하마시 파시피코 요코하마에서 개최되는 '사람과 자동차의 테크놀로지전 2014'에 출품될 예정이다.

오아름 기자 or@autotimes.co.kr

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