최근 항공업계는 지속가능성과 탄소배출 저감이라는 목표의 대두로 가장 효율적이고 탄소 배출량이 적은 차세대 항공기에 대한 요구가 증가하고 있다. 이러한 항공기 전동화(MEA, More Electric Aircraft)에 대한 트렌드가 새로운 추세로 떠오르면서 개발자들은 시장의 변화에 대응하기 위하여, 항공 파워 시스템을 전기 구동 시스템으로 전환하고 있다. 마이크로컨트롤러, 혼합 신호, 아날로그 반도체 및 플래시-IP 솔루션 분야의 세계적 리더인 마이크로칩테크놀로지(아시아 총괄 및 한국대표: 한병돈)는 항공 산업에 종합적인 전기 구동 솔루션을 제공하기 위해 새로운 통합 구동 파워 솔루션을 출시했다. 본 솔루션은 5kVA~20kVA의 전력 범위를 가진 실리콘 카바이드 또는 실리콘 기술 기반의 하이브리드 파워 드라이브(HPD) 모듈과 컴패니언 게이트 드라이버 보드가 결합된 솔루션이다.
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새롭게 출시된 통합 구동 파워 솔루션은 전력 출력에 관계없이 동일한 풋프린트를 유지하도록 설계되었다. 컴패니언 게이트 드라이버는 마이크로칩의 하이브리드 파워 드라이브(HPD)와 통합되어 비행 제어, 제동 및 착륙 장치와 같은 시스템의 전기화를 위한 올인원 모터 드라이브 솔루션을 제공하도록 설계되었다. 이러한 마이크로칩의 파워 솔루션은 드론용 소형 구동 시스템부터 전기 수직 이착륙(eVTOL) 항공기, MEA 및 전기 항공기용 고전력 구동 시스템에 이르기까지 다양한 규모의 최종 애플리케이션의 요구 사항에 따라 확장 가능하도록 설계되었다.
마이크로칩 디스크리트 제품 부문 레옹 그로스(Leon Gross) 부사장은 “우리는 MEA를 위한 플러그 앤 플레이 파워 솔루션을 시장에 제공하고자 기존의 HPD 모듈과 함께 사용 가능한 컴패니언 게이트 드라이버 보드를 개발했다”라며 “해당 솔루션을 통해 고객들은 더 이상 자체 드라이브 회로를 설계하고 개발할 필요가 없으며, 설계에 소요되는 시간과 자원 및 비용 또한 절감할 수 있다”라고 말했다. 본 디바이스는 슛 스루(Shoot-through) 감지, 단락/과전류 보호, 저전압 차단(UVLO, Under Voltage Lock Out) 및 액티브 밀러 클램핑 (Active Miller Clamping)과 같은 다양한 보호 기능을 갖췄으며, DO-160 ‘항공기에서 사용되는 전자 장비에 대한 환경 조건 및 테스트’ 인증을 받았다.
게이트 드라이버 보드는 TIA/EIA-644를 준수해 낮은 전자파 간섭(EMI)과 높은 노이즈 면역력을 지닌 저전압 차동 신호(LVDS, Low Voltage Differential Signaling)를 기반으로 하는 외부 PWM 신호로 구동되도록 설계되었다. 본 게이트 드라이버 보드는 HPD 모듈 및 DC버스 전압에 존재하는 션트로부터 피드백을 받아 DC 버스 전류, 위상 전류, 솔레노이드 전류와 같은 텔레메트리 신호를 차동 출력한다. 또한, HPD 파워 모듈 안에 있는 두 개의 PT1000 온도 센서의 직접 출력도 가능하다.
본 컴패니언 게이트 드라이버는 가볍고, 작은 컴팩트 솔루션으로 구성돼 구동 시스템의 크기와 전력 효율을 최적화할 수 있다. 또한, 가혹한 환경에 자주 노출되는 항공 애플리케이션에 중요한 -55°C에서 +110°C까지 온도 범위에서 작동하도록 설계되었다.
절연 컴패니언 게이트 드라이버 보드는 제어 및 구동 회로에 단일 15V DC 입력만을 필요로 하며, 이외에 필요한 모든 추가 전압은 보드 자체에서 생성된다. 이를 통해 시스템 구성 요소 수를 현저히 줄이고 시스템 케이블 연결을 간소화할 수 있다.
마이크로칩은 FPGA, 마이크로컨트롤러, 보안, 메모리 및 타이밍 등 MEA를 위한 통합 파워 솔루션을 제공한다. 이러한 마이크로칩의 솔루션은 고객의 개발 속도를 높이고 비용을 절감하여 제품의 시장 출시 기간을 단축하는 데 도움을 준다.
이준문 기자 jun@newstap.co.kr
