최근 인버터부문에서 앞선 기술을 갖고 있는 일본·미국업체들이 향후 새로운 제품방향으로 잡고 있는 부문을 꼽아보면 크게 2가지다.
하나는 고기능·고성능 등 제품의 고급화이고, 또 하나는 소형이면서 가격이 저렴하고 사용하기도 쉬운 제품의 개발이다. 따라서 최근들어 그동안 외면해 왔던 VS모터분야와 전자접촉기 등으로 적용범위를 넓혀가는 추세다.
파워일렉트로닉스의 대표적인 제품인 인버터는 파워디바이스의 진보에 크게 의존하고 있는데, 파워디바이스는 MOS화·MOS게이트화·시스템화 및 대용량화로 급진전되고 있다. 특히 최근들어서는 고속스위칭이 가능하고 전압·전류정격도 종래의 바이폴러 트랜지스터와 대등한 용량을 처리할 수 있는 3세대 IGBT가 등장하고 있다.
이의 대표적인 제품이 IPM이다. IPM은 파워디바이스와 구동회로·보호회로및 인터페이스회로를 내장, 고속처리는 물론 손실을 최소화해 파괴내량을 높이고 사용하기 쉬운 부품으로 실용화되고 있다. 이와 함께 소용량 인버터부문에서도 코스트 절감을 위해 ACVIC(고내압IC)를 구동하고 종래 IPM의 주변회로를 포함시킨 ASIPM(커스텀 전용의 IPM) 개발이 진전되고 있다.
한편 제어방식도 지금까지는 모터를 시동할 때나 저속영역에서 부하에 요구되는 토크를 얻기 위해 인버터 출력전압을 높이도록 조절할 수 있게 하는것이 일반적이었으나 최근에는 자속벡터·토크벡터 등 각종 전압형 벡터제어방식이 주류를 이루고 있으며 오토튜닝기능을 표준장비화해 1백50% 이상의시동토크를 얻는 데 성공하고 있다.
향후에는 종래의 속도검출기를 부착한 전용모터와 조합, 고정도·고응답을실현해온 벡터제어 인버터에 자속 옵서버(observer)이론을 적용하고 고성능CPU를 채용한 오토튜닝기능 등의 향상에 힘입어 센서리스 벡터제어기술의 혁신을 가져올 것으로 전망된다.
이에 따라 범용모터로도 제어성능을 대폭 향상시켜 보다 부드러운 시동과빠른 응답을 실현한 범용 센서리스 벡터제어 소형 인버터가 실용화될 전망이다.
일반적으로 범용인버터의 경우 모터 구동소리가 크기 때문에 사무실에 인접한 작업장에 설치된 모터의 소음을 줄여야 하는데 이를 개선한 것이 파워디바이스로 IGBT를 채용한 고주파 PWM 제어방식을 채택, 사람의 가청주파수밖에서 스위칭한 저소음형 인버터의 상용화가 가능해질 전망이다.
특히 인버터의 공통과제로 대두되고 있는 전원고주파나 고주파 노이즈의저감, 누설전류의 차단 등을 위해 일반적으로 역률개선용 리액터가 옵션으로사용되고 있지만 점차 인버터 내부에 표준으로 자리잡아가고 있다.
이같은 기본적인 요구사항을 충족시키면서 3.7㎾급의 경우 설치면적이 701백30㎜ 크기의 소형 수첩과 같은 크기로 초소형화가 이루어지고 있다.
이 초소형화 기술은 생산업체에 따라 복합금속기판에 파워회로와 제어회로를 동시에 탑재하거나 제어회로는 종래처럼 PCB에 소화하고 파워회로는 제어부분을 포함한 ASIPM화를 실현하는 방식으로 가닥이 잡혀가고 있다.
이에 따라 외부에 장착했던 서멀릴레이 등이 필요없게 되고 앞으로는 저속영역에서도 높은 토크와 슬립이 없는 자동 토크부스트방식의 강력한 운전이가능하고 분산형 제어에 대응할 수 있는 제품으로 제품의 초소형화가 이루어질 전망이다.
〈정창훈 기자〉