저탄소 녹색성장의 기반 기술, 파워 반도체
환경 문제, 안전성 등의 이유로 전자제품에는 고효율·저전력·고신뢰성에 대한 요구가 점점 강해지고 있으며 환경 친화적 인 절전형 제품 개발에 대한 기대도 높아지고 있다. 에너지 효율 향상에 기여하는 부분, 다양한 응용분야를 바탕으로 한 안정된 수요 기반, 그리고 높은 성장 잠재력 등은 전력반도체 소자가 주목받고 있는 배경이라 할 수 있다.
김희성 기자 (eled@chomdan.co.kr)
파워 반도체란
최근 세계적으로 강화되고 있는 환경 규제를 배경으로, 저탄소 녹색성장을 지향하는 패러다임이 부상하면서 모든 전자기기에서 전력 절감 기능이 요구되고 있다. 파워 반도체는 고유의 기능을 통해 에너지 효율 제고 및 시스템 안전성, 신뢰성을 좌우하는 역할을 담당하므로 친환경과 에너지 절감이라는 글로벌 이슈를 해결하는데 기여할 것으로 기대되고 있다.
파워 반도체 소자의 경우 컴퓨터, 통신, 가전, 산업기기, 자동차 등과 같은 중추적인 전자 애플리케이션에 다양하게 적용되고 있으며, 최근에는 휴대폰 등과 같은 모바일 기기가 증가하고, 또 전기자동차 관련 애플리케이션이 확대 됨에 따라 수요가 급증하고 있다.
DRAM 등과 비교했을 때 응용 분야가 다양할 뿐만 아니라 점점 더 확대되고 있어 수요 기반이 안정적이므로 수급 밸런스에 따른 가격 영향 등이 상대적으로 적다고 할 수 있다.
파워 반도체 산업의 현황 및 전망
일본 종합마케팅 전문 기업인 후지경제는 주목할만한 파워 반도체 시장으로, SIC-SBD(쇼트키 배리어 다이오 드), GaN 계열 파워 반도체 디바이스, SIC-FET(전계 트랜지스터), 다이아몬드 계열 파워 반도체 디바이스를 꼽았다. SIC-SBD 시장의 경우 서버용 전원이나 UPS 등 정보통신기기 분야가 80% 이상을 차지하고 있지만, 2009년부터는 태양광 발전 시스템에의 사용이 검토됐으며, 전기자동차나 공조기기용에서도 평가 목적으로 사용되기 시작했다. GaN 계열 파워 반도체 디바이스는 정보통신기기 분야에서, 그리고 SICFET는 신에너지, 산업 분야, 철도차량 분야, 정보통신기기 분야에서 향후 실적이 나타날 것으로 기대되고 있다. 또한 IGBT 모듈은 주로 산업용 인버터나 서보팬, 송풍기 등의 모터 제어, 철도차 량의 인버터/컨버터 등에 사용되고 있으며, 인텔리전트 파워 모듈은 백색가전 외에 자동차용 에어컨, 산업기계의 모터 제어 등에도 사용되고 있다. 그리고 후지경제는 2020년이 되면 파워 반도체의 성장률이 2010년 대비 약 2.2배 에 달할 것으로 예상하고 있다.
또한 일본의 조사 전문기관인 야노경제연구소는 2017년 세계 파워 반도체 시장이 261억 2,000만 달러 규모에 달할 것으로 예측하고 있다. 올해에는 유럽의 채무위기가 길어질 가능성이 높고, 중국 시장의 수요도 침체하고 있어 파워 반도체 시장은 소폭 상승 또는 보합세가 될 것으로 보고 있다. 때문에 본격적으로 시장이 커지는 것은 2014년부터이며, 분야별로는 신에너지와 백색가전, 자동차가 시장을 견인할 것으로 예상하고 있다. 신에너지용 파워 반도체는, 유럽을 중심으로 하는 해상 풍력발전, 미국과 중국의 태양광 발전시스템에서 메가와트급 수요가 증가하고 있어 IGBT모듈의 출하 수량이증가할 것으로 예측하고 있다. 그리고 백색가전용 파워 반도체는, 올 4월 이후 중국에서 에너지 절감기준이 개정 되어 기준이 엄격해지면 컴프레서와 팬 모터의 인버터화가 동시에 진행되고, 이에따라 파워반도체의 수요가 급격히 증가할 것으로 기대하고 있다. 자동차의 경우에도 환경규제 및 저연비가 요구되는 요즘 추세에 따라 전동 파워스테어링 (EPS) 및 아이들링 스톱 시스템(ISS)이 보급되어 차량 1대당 탑재되는 파워 반도체의 수가 증가되는 경향이므로 2017 년 세계 자동차 판매대수에서 ISS의 탑 재율은 23.6%까지 상승할 것으로 예측 하고 있다. 이와 관련하여 EPS 및 ISS에서 사용되고 있는 MOSFET의 수요도 증가할 것으로 기대되고 있다.
