한국하니웰, 나노파워 자기저항센서_더 작고 더 강하게 감지한다
한국하니웰에서 업계 최초로 나노파워 자기저항센서를 개발, 출시했다. 이와 관련하여 한국하니웰에서 개발한 나노파워센서의 특징 및 사용처 등에 대한 연구 개발 스토리를 정리, 소개한다.
김혜숙 기자 (eltred@hellot.net)
자기센서란?
자기센서라는 것은 자기장 또는 자력선의 크기와 방향을 측정하는 센서이다. 자기장의 영향으로 여러 가지 물질의 성질 등이 변화하는 효과를 이용하여 자기장을 측정한다. 반도체에 흐르는 전류에 대해 수직으로 자기장을 걸면 전압이 발생하는 홀 효과(Hall Effect)나 자기장의 영향으로 전기저항이 증대하는 저기저항효과 등을 이용하는 것이다. 보통 Hall 센서 또는 MR 센서라고 부른다.
이번에 출시한 제품은?
나노파워 자기저항센서는 나노암페어(nA) 수준의 낮은 전력을 사용하여 높은 자기 감도를 제공할 수 있는 것이 가장 큰 특징이다. 하니웰의 새로운 자기저항센서 IC, 나노파워 시리즈는 큰 공극, 작은 자기장 및 낮은 전력을 필요로 하는 다양한 분야에 활용할 수 있도록 설계된 초고감도 센서이다. 나노파워 시리즈는 자기 감도 유형에 따라 2가지, 즉 SM351LT(초고감도)와 SM353LT(고감도)로 분류할 수 있다.
초고감도 SM351LT는 일반 동작 시 7가우스(G/최대 11G)와 매우 낮은 전류(일반 360nA)의 소모를 필요로 하는 제품에 적합한 센서이다. 고감도 SM353LT는 일반 동작 시 14가우스(G/최대 20G)와 매우 낮은 전류 소모(일반 310nA)를 필요로 하는 제품에 적합하다.
하니웰 자기저항센서는 대부분의 릴 스위치보다 작은 크기로, 자동화 픽 앤 플레이스(pick-and-place) 부품 설치에 사용할 수 있도록 테이프 및 릴(릴당 3,000개) 포장의 초소형 SOT-23 표면 실장 패키지로 제공된다.
제품의 장점은?
초절전·고효율의 나노파워 자기저항센서를 사용함에 따라 경제성을 향상시킬 수 있다. 첫째로, 매우 높은 자기 감도로 감지 범위가 확장되는 것은 물론 더 작고 낮은 강도의 자석을 사용하여 비용을 획기적으로 절감할 수 있다. 또 배터리식 기기에 최적화된 나노파워로 최저 1.65V의 공급 전압에서도 작동 가능하기 때문에 전력 소모를 최소화하여 배터리 수명을 연장시킬 수 있다. 이외에도 옴니폴라 방식의 나노파워 제품은 센서와 평행 방향으로 N극 또는 S극에 활성화되므로 자석 극성을 식별할 필요가 없어 설치가 간편하고 시스템 비용을 줄일 수 있다. 푸시-풀(CMOS) 출력은 외부 저항기가 필요하지 않아 오픈 드레인 출력 장치와 비교해 간편하고 비용 측면에서 효율적이다.
나노파워 자기저항센서 개발 계기는?
나노파워 시리즈 자기저항센서는 동일한 감도와 동일한 비용으로 리드스위치보다 작으면서도 더욱 견고하고 안정적인 성능을 제공해 준다. 그 동안 매우 낮은 전력과 큰 공극 때문에 주로 리드스위치에 의존할 수밖에 없던 배터리 방식 제품에 나노파워 자기저항센서를 적용하여 낮은 전력과 높은 효율을 유지할 수 있게 되었다. 리드스위치는 비활성화 가스를 충전한 유리 튜브 속에 자성체가 되는 가동 접점을 봉입하여 넣고 자석을 접근시킴으로써 유리 튜브 내의 접점을 개폐해 작동하는 구조이다. 리드스위치 작동은 자석의 자력 세기와 연관이 있어 자력이 낮을 경우 리드스위치가 작동하지 않거나 리드스위치의 작동 특성이 일정하지 않거나 유리관이 파손될 가능성이 있는 등의 약점이 있다.
이런 특성으로 인해 기존 리드 스위치에 의존하던 배터리 방식 제품에 획기적인 전기를 마련하고자 나노파워 자기저항센서를 개발했다. 또한 업계는 희토류 자석의 가격이 대폭 상승하면서, 그 동안 홀 이펙트 센서를 사용해 온 설계 엔지니어들은 이보다 저렴한 자성 물질을 사용하거나 더욱 보편적인 자석 물질을 사용하여 설계비용의 절감 방법을 모색해 왔다. 또 엔지니어들은 높은 배터리 수명, 제품의 소형화, 품질 및 내구성 향상을 위해 리드스위치를 대체할 제품을 찾아왔다. 이런 계기로 한국하니웰은 나노파워 자기저항센서를 개발, 출시하게 됐다.
하니웰S&C (Sensing and Control) 사업부 수석 마케팅 매니저 조쉬 에드버그(Josh Edberg)는 “나노파워 시리즈 자기저항센서는 높은 감도와 저전력 사용으로 배터리 운영 방식 제품에 매우 이상적인 대안이 될 것”이라고 강조했다. 
