실리콘 카바이드와 질화갈륨이라는 두 가지 새로운 칩 소재가 전기차 하드웨어를 바꾸고 있다. 이들이 차 안에서 하는 일을 쉽게 풀어보고, 왜 체감할 수 있는지 알아본다.
배터리 기술, 어렵지만 중요한 이유
배터리 기술은 일반인에게 대체로 난해하다. 하지만 전기차 구매자와 소유자 모두에게 절대적으로 중요하다. 전기를 교통에 비유해보자. 기존 실리콘은 복잡한 도심 도로 같다. 작동은 하지만 시간과 열을 낭비한다.
실리콘 카바이드는 같은 도로를 더 강한 소재로 재포장해 높은 전압을 무너지지 않고 처리하는 것과 같다. 질화갈륨은 빠른 차선 변경을 위해 만들어진 매끄러운 고속 차선에 가깝다. 더 빠르게 전력을 전환하며 낭비가 적다.
주목해야 하는 이유는 간단하다. 낭비가 적으면 열이 적고, 열이 적으면 냉각 장치가 작아지고 전력이 안정되며 배터리 에너지가 허공으로 날아가지 않고 주행거리나 충전 속도로 전환된다. 전문가들은 자동차 제조사들이 인버터, 온보드 충전기, DC-DC 유닛을 재설계하면서 2025년 이러한 첨단 전력 칩의 강력한 성장을 예상한다.
SiC는 구동을, GaN은 충전을 담당
전기차에는 중요한 두 가지 부품이 있으며, 각기 다른 역할을 한다.
트랙션 인버터는 주행 중 모터에 전력을 공급한다. 고부하 부품이며, 현대의 800V 차량에서는 실리콘 카바이드(SiC)가 적합한 도구다. 인피니언의 테스트 결과 800V 트랙션 인버터에서 기존 실리콘 대비 의미 있는 효율 향상이 나타났으며, 이는 더 안정적인 주행거리와 시원한 작동으로 이어진다.
SiC는 강하게 주행하고 열이 쌓일 때도 효율을 유지하며, 이는 더 안정적인 고속도로 주행거리와 더운 날이나 산악 구간에서 더 시원한 작동을 의미한다. 온보드 충전기(OBC)와 일부 DC-DC 하드웨어는 충전 중에 작동한다. 여기서는 질화갈륨(GaN)이 주인공이다. 전력을 매우 빠르게 전환해 충전기를 더 작고 가볍게 만들 수 있으며, 콘센트와 배터리 팩 사이에서 에너지 낭비가 적다.
6.6kW 자동차용 GaN 온보드 충전기를 포함한 실제 설계들이 이를 뒷받침하며, 패키징과 효율성 향상을 보여준다. 텍사스 인스트루먼트의 상세한 레퍼런스 디자인은 현대 GaN OBC의 제어 전략과 고주파 스위칭을 설명한다.이 모든 것은 같은 콘센트에서 더 짧은 충전 시간과 차량 전면부에 쌓이는 열이 적다는 것을 의미한다. 자동차 제조사들은 두 가지를 혼합한다. 메인 인버터에는 SiC, 충전기에는 GaN을 사용해 각 소재를 가장 큰 차이를 만드는 곳에 배치한다.
실제로 체감하는 것: 더 빠른 충전과 더 나은 주행거리
도로에서 실제로 느낄 수 있는 변화들이다. GaN 기반 충전기는 전력 낭비가 적어 더 많은 전력이 배터리 팩에 도달한다. 이는 야간 충전 시간을 몇 분 단축하고 급속 충전 세션이 줄어들기 전까지 목표 속도를 더 오래 유지하도록 돕는다. SiC 인버터는 순항이나 추월 시 열로 버려지는 에너지가 적어 실제 효율을 높이고 더울 때, 짐을 가득 실었을 때, 견인할 때 더 많은 열 여유를 유지한다. 전반적으로 열이 적어 팬과 펌프가 덜 작동하므로 하드웨어가 더 조용하고 시원하게 작동한다. 이는 현재의 승차감과 향후 내구성 모두에 좋다.
SiC와 GaN, 추가 비용만큼 가치 있나?
현재 SiC 부품은 여전히 기존 실리콘보다 비용이 높고, GaN 충전기는 대량 생산에 더 새롭다. 하지만 생산량이 빠르게 증가하고 있으며, 이 부품들은 주류 트림으로 이동하고 있다. 이유는 간단하다. 효율은 더 작은 라디에이터, 더 가벼운 부품, 매 주행마일마다 낭비되는 전력 감소를 통해 비용을 절감한다.전문가 평가사양서에 트랙션 인버터의 SiC가 언급되어 있다면 800V 플랫폼에서 더 시원한 작동과 더 안정적인 주행거리를 기대하라.
온보드 충전기의 GaN을 강조한다면 더 깨끗한 전력 전달과 더 짧은 충전 시간을 기대하라. 다른 도구, 다른 이점이지만 주행이나 충전할 때마다 둘 다 체감할 수 있다. 이들은 매우 다르다. 선택할 기회가 있을 수 있으니, 알고 선택하라.
증아우
보뱌뱌뱌뱌드림
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