글: 마르셀 콩세 마우저일렉트로닉스 EMEA 마케팅팀 담당
전기자동차(EV)는 여전히 극복해야할 과제가 많다. 배터리 생산, 재활용, 발전과 같은 글로벌 환경 문제는 비용이나 배터리 용량, 충전 인프라 등 개인적인 측면뿐만 아니라 실용성까지 얽힌 복잡한 문제다. 하지만 이 중 일부는 최첨단 반도체 기술로 해결할 수 있다. 실리콘카바이드(SiC)는 오랫동안 반도체 소재로 사용돼 왔다. SiC는 1906년 전파탐지기 다이오드로서 처음 특허가 출원됐으며, 오늘날에는 해군용 수신 기술에 보편적으로 사용되고 있다. 마찬가지로 최초의 상업용 LED 또한 SiC 기반이었으며, 노란색과 파란색 LED 제작에 필요한 소재로 유명해졌다. 하지만 제조상의 어려움으로 인해 전력전자 분야에서는 최근에 이르러서야 적용되기 시작했다. SiC 개발에서 가장 큰 걸림돌은 결정 결함을 제거하는 것이었다. 가장자리형 이탈, 나사형 이탈, 삼각형 결함, 기초면 이탈은 초기에 SiC 결정으로 만든 디바이스에서 역 차단 성능을 저하시켰다. 결정 품질을 제외하고도 이산화규소(SiO2)와 SiC의 인터페이스 문제는 SiC 기반 전력 모스펫(MOSFET)과 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터 개발을 방해했다. 아직 제대로 입증되지 않은 질화물만이 인터페이스 문제를 일으키는 결함을 극적으로 줄였다. 이는 2008년부터 JFET, MOSFET, 그리고 쇼트키 다이오드의 발전을 위한 밑거름이 됐다. 반도체 소재로서 SiC는 속도, 고온, 고전압에 있어 지닌 장점이 크다. 바로 이 SiC가 혹독한 자동차 환경에 필요한 소재다. 전기자동차는 최대 100kWh 용량의 배터리를 사용하며, 충전 시간을 최소한으로 줄이는 것이 숙원 과제다. 공공충전소를 사용해 EV를 충전하려면 화석 연료 차량에 연료를 보급하는 것보다 시간이 더 오래 걸린다. 자동차의 충전 속도는 충전소에서 제공하는 충전 속도, 충전하는 자동차의 용량에 따라 달라진다. 고속 충전이 가능한 자동차를 충전할 경우 15분 안에 차량의 배터리를 80%까지 충전할 수 있다. 반면 충전 속도가 느린 자동차를 완속 충전소에서 충전할 경우 배터리를 80%까지 충전하려면 1시간 이상이 걸릴 수도 있다. 휴대전화 충전과 마찬가지로 배터리에 손상을 일으키지 않으면서 안전하게 충전하려면 시스템이 느려지기 때문에 나머지 20%의 충전 시간은 더 오래 걸린다. 교류(AC) 충전소는 자동차의 온보드 충전 회로를 AC 공급 장치에 직접 연결한다. AC 레벨1은 120V 가정용 콘센트에 직접 연결돼 전용 회로 용량에 따라 12~16A(1.4~1.92kW)를 공급할 수 있다. AC 레벨2는 240V 가정용 또는 208V 상용 전원을 사용해 6~80A(1.4~19.2kW)를 공급한다.저작권자 © 전자부품 전문 미디어 디일렉 무단전재 및 재배포 금지
