핸드폰, 노트북 빛 태블릿 PC와 같이 휴대할 수 있는 전자기기의 사용량이 높아질수록 대용량의 배터리를 필요로 하게 된다. 배터리 사양이 높아질수록 대용량의 배터리를 빠르게 충전시키는 어댑터 (Adapter)는 필수 요구 사항이 되었다. 고속 충전을 하기 위해선 높은 전류 공급 능력이 필요하며, 휴대성을 높이기 위해서 사이즈를 최소화하여 설계되어야 한다. 고효율 및 고밀도를 요구하는 시장에 걸맞게, 어댑터 시장 역시 Topology부터 사용 소자까지 많은 발전 중에 있다. 어댑터에 사용되는 대표적인 Topology는 절연에 용이하며 회로구조가 간단한 저비용, 고효율 Flyback Converter 회로가 기본적으로 사용된다. 하지만, 이 구조는 스위칭 주기마다 스위치 양단 전압 및 전류의 중첩에 의한 스위칭 손실이 불가피 하다는 단점이 존재한다. 그 단점을 보완하기 위해 RCD 스너버로 클램핑을 시켜줌과 동시에 변압기의 자화 인덕턴스와 스위치의 기생 커패시터의 공진 현상을 이용하여 스위치 양단 전압 V_DS가 최소화되는 지점에서 다음 스위칭 동작을 수행하는 QR(Quasi-Resonant) Flyback Converter를 사용한 어댑터가 시장에서 주로 보였다. 하지만 QR Flyback Converter 역시 기존 방식보다 유리하지만 이 또한 스위칭 주파수 증가에 따른 한계가 존재한다. 따라서 현재는 영전압 스위칭 (Zero Voltage Switching, ZVS)이 가능한 ACF(Active Clamp Flyback) Converter 회로의 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 이때 스위칭 특성이 우수한 GaN-FET를 적용한 어댑터가 시장에 출시되고 있다. 특히, 이 시장에서는 GaN 소자를 적용한 어댑터를 차세대 전력 반도체 적용이라는 마케팅에도 이용되는 것을 확인할 수 있다.

20세기 디스플레이의 중심에 서 있던 브라운관이 1990년대 이후 PDP나 LCD 등 박형 평판디스플레이로 대체되면서 현재까지 스크린 사이즈의 중대형화, 고해상도화, 저소비전력화, 저가격화 등 다양한 노력들이 지속적으로 이루어져 왔다. 특히 TV와 디스플레이 산업에 있어 우리나라는 2004년 이후 세계 점유율 1위의 위치를 꾸준히 유지해 오고 있으나 2020년에 들어서면서 중국과의 격차가 1%대로 좁혀지고 있는 등 TV 시장에 대한 후발주자의 공세가 점차 거세지고 있다. 이에 따라 LCD에서 OLED나 마이크로 LED 등 차세대 디스플레이로의 사업구조 전환을 서두르고 있으며 후발주자의 추격 또한 만만치 않은 상황에 있다. 이러한 가운데 코로나 19를 계기로 비대면 문화가 확산되면서 IT 제품 수요가 지속적인 강세를 보이고 있으며 TV와 디스플레이도 대형 및 프리미엄 TV를 중심으로 그 수요가 빠르게 확대 개선되고 있는 추세로서 100인치대 내외의 대화면, 8K UHD와 같은 초고해상도, 5-10mm 수준의 초슬림에 대한 요구가 절정을 이루고 있다. 이를 위해 TV와 디스플레이를 구성하는 핵심 요소인 전원장치 또한 고전력밀도와 초솔림화를 위한 많은 연구 개발이 이루어지고 있으며 특히 최근 EU의 에코디자인 규정에 따라 디스플레이의 소비전력과 효율 또한 매우 중요한 이슈로 부각되고 있다. 한편, 최근까지 주류를 이루고 있는 LCD TV와 디스플레이용 전원장치의 경우 역률 개선을 위한 PFC(Power Factor Correction) 단과 LED 백라이트 및 영상보드의 전원공급을 위한 절연형 DC/DC 단으로 구성되며, OLED와 같은 저전압 대전류 디스플레이 소자의 경우 전반적인 전원장치의 구성은 유사하나 비절연형 DC/DC컨버터가 추가적으로 요구되기도 한다. 본고에서는 상기한 바와 같은 최근 추세에 따라 TV 및 디스플레이용 전원장치의 각 구성요소별로 고효율, 고밀도, 초슬림을 위한 전원회로 기술에 대해 간략히 소개한다.

국내 통신 시장은 4G LTE 통신 상용화 이후 2019년 세계 최초로 5G 통신 상용화를 시작하여 각각의 통신사가 앞다투어 설비 투자를 진행하고 있다. 많은 투자가 진행됨에도 불구하고 통신망의 범위, 낙후 지역에 대한 비활성화로 인하여 소비자의 욕구를 충족시키지 못하고 있는 실정이다. 이러한 소비자의 불만족을 해소시키고자 정부의 투자 독려로 인해 2022-2024년까지 지속적으로 5G 장비 투자가 진행될 예정이다. 5G 통신 장비에는 시스템 장비에 전원을 공급해주는 전원 장치가 필요하다. 최근 통신용 전원 장치는 시스템 용량이 증가함에 따라 고전력 장비가 요구되고 있으며, 추가적으로 탄소 배출과 관련하여 에너지 문제가 대두됨에 따라 소형화 및 고효율의 통신용 전원 장치 개발이 주를 이루고 있다. 이를 위해 WBG(Wide Band-Gap) 소자 및 토폴로지 변경, 열적 최적화 등 다양한 방법을 통해 고밀도, 고효율을 달성하고 있다. 본고는 WBG 소자 중 GaN(Gallium Nitride) 전력 반도체를 이용하여 제작한 전원 장치의 설계에 내한 내용을 소개한다.

우리나라의 백색가전 산업은 1960년대 말 시작된 이후 현재에 이르러는 국내는 물론 전 세계 시장에서도 높은 점유율을 기록하고 있다. 3대 백색가전 제품인 세탁기, 냉장고, 에어컨 기준 연간 수천만 대에 이르는 국내 가전 업체들의 생산량을 고려하면, 백색가전 산업에서의 모터 및 인버터 생산량은 타 산업 대비 압도적인 수량이다. 세탁기, 냉장고, 에어컨뿐만 아니라 건조기, 청소기, 식기세척기 등 거의 모든 가전제품에서 1개 혹은 그 이상의 모터들의 구동으로 제품의 주요기능들이 작동되고 있으므로 모터 및 모터 드라이브 기술은 제품의 성능과 가격 경쟁력을 결정하는 중요한 부분이라고 할 수 있다. 본 글에서는 백색가전 제품의 주요 제품군들 내에서 사용되고 있는 모터 드라이브 기술의 특징을 소개하고자 한다.