EMI/RFI 필터를 비롯해 ESD 보호, TVS 및 회로 보호 등은 시스템 설계에 꼭 필요한 요소들이다. 시스템의 오류 방지 고장 예방 등 안정적 작동을 위한 솔루션들이 더욱 중요해짐에 따라 본지에서는 이러한 분야를 아우르는 EMC 분야의 최근 기술과 업계 동향 등을 시리즈로 연재한다.
글. 김홍덕 기자
Hordon Kim, International Editor (hordon@powerelectronics.co.kr)
EMI 및 RFI 필터는 전자 악기, AC 어댑터, 데이터 라인, USB 허브, 컴퓨터 마더보드와 액세서리를 비롯해 전원 공급 장치 및 통신 장비 등 다양한 응용 분야에서 널리 사용된다. LCD 및 LED 디스플레이와 같은 첨단 소비자 전자 기기의 증가는 EMI 및 RFI 필터링 시장 성장을 견인하고 있다.
특히 전기 부품의 소형화가 초래하는 전자기 간섭의 위험은 기기의 고장으로 이어져 손실이 발생하기도 한다. 이에 따라 예기치 않은 상황을 피하기 위해 전자 기기 제조업체들의 EMI 및 RFI 필터 사용 수요가 많아지는 추세이다. 특히 자동차와 같은 산업 부문에서 고가의 장비 고장을 방지하기 위한 사전 조치를 취함에 따라 EMI 및 RFI 필터의 성장도 커지고 있다.
오래된 자료이긴 하지만 마켓와치가 발표한 수치에 의하면 지리적으로 볼 때 아시아 태평양 지역은 2015년 전 세계 소비량의 약 39.06%를 차지한 세계 최대 시장이었다. 북미와 일본이 각각 18.22%와17.35%를 기록해 2, 3순위를 점했는데 이 비중은 크게 변화가 있을 것 같지 않다.
EMI/RFI 필터 시장은 무라타, 샤프너, NXP 반도체, TDK, Nec Tokin, AVX 등 상위 6개 업체가 전체 매출의 약 40%을 점하고 있는 것으로 알려졌다. 글로벌 EMI/RFI 필터 시장 규모는 올해부터 향후 6년간 매년 복합 성장률 3.6%를 달성해 2026년에 1억 1,867만 달러에 이를 것으로 예상되기도 한다.
테크나비오는 ESD 보호 소자 시장 역시 2020-2024 년 기간 동안 3억 4천5백 달러의 규모로 성장하리라는 전망을 내놓았다. 실리콘 기반의 반도체 타입과 세라믹 타입으로 제공되는 이 소자들은 가전 제품과 통신 분야를 중심으로 커지고 있지만 전력 인프라 및 자동차 전자 제품 분야로도 응용분야를 넓혀가고 있다.
특히 전자 기기 간의 급격한 전기 흐름으로 인해 발생할 수 있는 손상을 보호하는 ESD 소자 역시 중요성이 증대되고 있다. 헤드라이트와 LED 브레이크 라이트부터 차량 내부의 시트 컨트롤에 이르는 자동차용 전자 시스템은 주행 성능 개선과 연료 효율 향상에 기여하는 소자들의ESD 보호는 과전압으로부터의 안정성을 확실히 해주므로 시장이 커지는 추세이다.
다양한 애플리케이션에 적용되는 제품들
이 분야에서는 NXP로부터 2017년에 독립한 Nexperia의 활약이 눈부시다. 올해까지20억달러 규모의 기업으로의 성장을 목표로 하는 이 회사는 특히 자동차 분야에서의 입지를 확고히 하고 있어서 인포테인먼트, 멀티미디어 및 ADAS 시스템을 보호하는 AEC-Q101 인증 제품군을 지속적으로 시장에 내놓고 있다.
특히 차량 내 네트워크에서 중요한 버스인 CAN-FD의 경우 최근에 출시된 무연 패키지의 소자는AEC-Q101 요구 사항을 2배 이상 초과할 정도이다. 특히 기존의 SOT 패키지에 비해 리드가 없는 DFN (Dual Flat No leads; 후면의 접점이 2줄로 되어 있는 이중 패키지)의 CAN-FD소자를 출시해 PCB 공간도 약 80% 절약해준다. 이 제품에 관한 기술적인 상세 내용은 여기(파워일렉트로닉스매거진 POWER ELECTRONICS MAGAZINE)에 있다.
ST마이크로일렉트로닉스는 고속 직렬 버스용 자동차용 등급 공통 모드 필터를 내놓기도 했다. 자동차 등급 인증과 자동차 서지 기준 보증을 받은 최초의 제품인 이 필터는 AEC-Q101 요구사항에 맞춰 인증과 생산을 거쳤다. 이 제품은 ISO10605와 같은 자동차 서지 스펙에 맞추어 설계 및 테스트도 완료했다.
낙뢰, 태양광, 정전기로 인한 전압 서지나 스파이크 발생과 무관하게 시스템의 안정적이고 지속적인 동작을 위해 마이크로칩테크놀로지는 작년에 TVS (과도 전압 억제기) 버티컬 어레이 포트폴리오를 선보였다.
기존 공급 전압에 상관없이 최대 55V의 영구 과전압을 허용하면서도 전기 회로를 크게 간소화하는 아나로그디바이스의 쿼드 SPST(single-pole, single-throw) 스위치도 주목할 만하다.
최근에 회로 보호 부품 회사인 KEKO-Varicon을 인수해 이 분야에서의 입지를 확고히 한 번스는 TVS 다이오드 제품 라인을 계속 확장중이다. 이 회사의 GMOV ™ 과전압 보호 소자 기술은 공간 절약형 가스 방전 튜브(GDT)와 FLAT® 기술을 금속 산화물 바리스터(MOV)와 결합하여 표준 14mm 및 20mm MOV를 대체할 수 있는 하이브리드 특허 기술을 채택하고 있다. 일시적인 과전압 스파이크로부터 보호하는 동시에 와트 손실 가열로 인한 손상을 줄이는 초저 누설 (<0.1 μA)을 제공함으로써 대기 에너지 소비가 거의 0인 높은 신뢰도가 이 기술의 특징이다.
이 시장에서의 발빠른 고객 응대를 위한 유통업체들의 노력도 매우 다양하다. 상당수의 매출이 글로벌 유통업체들을 통해 이뤄지고 있는 이 분야에서는 특히 넥스페리아의 경우 중국이라는 거대 시장에서의 판매가 현지 유통업체를 통해 진행되고 있어 눈길을 끈다.
퓨쳐, 애로우, 애브넷 등 기존의 글로벌 유통업체들이 비교적 이 분야에서 느릿한 움직임을 보이는 것에 비해 온라인 기반의 유통 업체들은 지속적으로 제품 라인카드를 업데이트 하고 있다. 이들 글로벌 유통업체들은 엔지니어들이 많이 구독하는 영어권 매체에 홈페이지 광고를 통해 최신 정보를 즉각적으로 전달함으로써 고객사 확보에 신속하게 대체하는 편이다.
다음 기사에서는 각 소자 제공업체들의 경쟁력있는 기술들과 EMI를 차단하는 코팅, 라미네이트, 테이프, 금속, 폴리머 등 차폐 소재 시장에 관한 내용을 다루기로 한다.
