EE Interview
한국하니웰 제어기기사업부 최훈 전무
“더 작은 크기로 더 강하게 감지한다!”

한국하니웰은 지난 7월 나노파워 자기저항 센서(Magnetoresistive Sensor ICs)를 개발, 출시했다. 자기저항 센서는 저전력으로 높은 자기 감도를 제공하는 초고감도 센서이다. 이와 관련, 본지에서는 다양한 분야에서 사용되고 있는 나노파워 센서의 특징 및 사용처 등에 대한 연구 개발 스토리를 한국하니웰 제어기기사업부 최훈 전무로부터 들어봤다.

김희성  기자(eled@hellot.net)


  ‘자기 센서’란 무엇입니까.

 

자기 센서라는 것은 자기장 또는 자력선의 크기와 방향을 측정하는 센서입니다. 자기장의 영향으로 여러 가지 물질의 성질 등이 변화하는 효과를 이용해서 자기장을 측정하는 것인데요. 반도체에 흐르는 전류에 대해 수직으로 자기장을 걸면 전압이 발생하는 홀 효과나, 자기장의 영향으로 전기저항이 증대하는 저기저항 효과 등을 이용합니다.

 ‌이번에 출시된 나노파워 자기저항 센서에 대해 소개 부탁 드립니다.

  나노파워 자기저항 센서는 나노암페어(nA) 수준의 낮은 전력을 사용하여 높은 자기 감도를 제공할 수 있다는 점이 가장 큰 특징입니다. 한국하니웰의 새로운 자기저항 센서 IC, 나노파워 시리즈는 큰 공극, 작은 자기장 및 낮은 전력을 필요로 하는 다양한 분야에 활용할 수 있도록 설계된 초고감도 센서입니다. 이 시리즈는 자기 감도 유형에 따라 초고감도(SM351LT), 고감도(SM353LT)의 두 가지로 분류되는데요. 초고감도는 일반 동작 시 7G(최대 11G)와 매우 낮은 전류 소모(일반 360nAl)를 필요로 하는 제품에 적합하고, 고감도는 일반 동작 시 14G(최대 20G)와 매우 낮은 전류 소모(일반 310nA)를 필요로 하는 제품에 적합합니다.
한국하니웰의 자기저항 센서는 대부분의 릴 스위치보다 작은 크기이며, 자동화 픽 앤 플레이스(Pick-and-place) 부품 설치에 사용할 수 있도록 테이프 및 릴(릴당 3000개) 포장의 초소형 SOT-23 표면 실장 패키지로 제공됩니다.

  이 센서를 개발하게 된 계기가 있으신가요.

  나노파워 시리즈의 자기저항 센서는 동일한 감도와 비용으로, 리드 스위치(Reed Switch)보다 작고 견고하며 안정적인 성능을 제공합니다. 따라서 그동안 낮은 전력과 큰 공극 때문에 주로 리드 스위치에 의존할 수밖에 없었던 배터리 방식 제품에서 낮은 전력과 높은 효율을 유지할 수 있게 되었지요.
리드 스위치는 비활성화 가스를 충전한 유리 튜브 속에 자성체가 되는 가동접점을 봉입해 넣고, 자석을 접근시킴으로써 유리 튜브 내의 접점을 개폐해 작동하는 구조입니다. 리드 스위치의 작동은 자석의 자력세기와 연관이 있는데, 자력이 낮을 경우 리드 스위치가 작동하지 않거나 리드 스위치의 작동 특성이 일정하지 않고 유리관이 파손될 수 있습니다.
때문에 리드 스위치에 의존하던 기존의 배터리 방식 제품에 획기적인 전기를 마련하고자 나노파워 자기저항 센서를 개발하게 됐습니다. 또한 희토류 자석의 가격이 대폭 상승함에 따라, 그 동안 홀 이펙트 센서를 사용해 온 설계 엔지니어들은 저렴한 자성 물질이나 더 보편적인 자석 물질을 사용하여 비용을 절감하기 위해 노력했습니다. 또한 높은 배터리 수명, 제품 소형화, 품질 및 내구성 향상을 위해 리드 스위치를 대체할 제품을 찾아 왔습니다. 이런 계기로 한국하니웰은 나노파워 자기저항 센서를 개발, 출시하게 됐습니다.

  ‌그렇다면 이 자기저항 센서를 통해 얻을 수 있는 이점은 무엇인가요.

 

초절전·고효율의 나노파워 자기저항 센서를 사용하면 경제성을 향상시킬 수 있습니다. 우선 매우 높은 자기 감도로 감지 범위가 확장되는 것은 물론, 더 작고 낮은 강도의 자석을 사용하여 비용을 획기적으로 줄일 수 있습니다. 또한, 배터리식 기기에 최적화된 나노파워로 최저 1.65V의 공급 전압에서도 작동 가능하므로, 전력 소모를 최소화하여 배터리 수명을 연장시킬 수 있지요. 이외에도 옴니폴라 방식의 나노파워 제품은 센서와 평행 방향으로 N극 또는 S극에 활성화되므로 자석 극성을 식별할 필요가 없어 설치가 간편하고 시스템 비용을 줄일 수 있습니다. 또한, 푸시-풀(CMOS) 출력은 외부 저항기가 필요하지 않아 오픈 드레인 출력 장치와 비교했을 때 간편하고 비용적인 측면에서 효율적입니다.

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마지막으로, 이 센서가 주로 이용되는 분야에 대해 말씀해 주십시오.

  기본적으로 배터리 작동식 기기에 이용됩니다. 일상 생활에 많이 사용되는 전자레인지, 세탁기, 냉장고, 커피 머신과 같은 가전 제품 등에 다양하게 사용할 수 있지요.
우선 산업용으로는 노트북, 스캐너 등 모바일 장비(배터리식 기기의 리드 개폐 감지), 수도, 전기 및 가스 검침기(검침기의 계수 기능 조작, 속도를 늦추거나 정지시키기 위해 검침기 외부에 대형 자석을 부착하여 자기장 존재 여부 감지), 수도 및 가스 계량기(수도 또는 가스 사용 확인을 위해 계량기의 카운터로 사용) 등에 적용할 수 있습니다. 특히, 현재 수도 및 가스 계량기에 리드 스위치가 많이 사용되고 있는데, 하니웰 제품은 500nA 미만의 낮은 전력을 사용하므로 배터리 수명에 민감한 분야에서 리드 스위치 대신 사용할 수 있는 센서 솔루션입니다.
빌딩 내에서는 건물 출입 통제(배터리 작동식 보안 시스템용 리드 스위치 대신 사용 가능하며, 문 개폐 여부를 감지하고 신호를 무선 모듈로 전송하여 중앙 제어 장치로 전달), 산업용 화재 감지기(알람 테스트 센서로 사용. 자석을 사용하여 연기 감지를 테스트하고 알람이 제대로 작동하는지 판별) 등 다양하게 적용할 수 있습니다.
또한 의료용으로는 운동 장비(비상 정지 스위치로 사용하거나 RPM 및 경사 위치 감지), 약물 주입 펌프(주입 카트리지의 위치 감지), 의료용 캐비닛 등 서랍 위치 감지(약물 분배 캐비닛 서랍을 원격으로 잠금 및 해제하여 보안을 강화하고 투약 오류 최소화), 병원 침대(전기적으로 조정 가능한 병원 침대의 최소 및 최대 위치 결정) 등으로 활용할 수 있습니다.
그리고 백색 가전 제품으로는 식기 세척기, 전자레인지, 세탁기, 냉장고 등 뚜껑, 문 및 서랍 위치 감지와 유체 흐름(커피 머신에서 흐름을 측정하는 계수 메커니즘으로 활용) 등에 이용 가능합니다.
마지막으로 소형 가전 제품에서는 배터리 최적화 위치 센서(자석의 존재를 감지하여 노트북, 태블릿, 무선 스피커 등의 가전 제품의 작동을 중지시킴으로써 배터리 수명 최대화) 등에 이용됩니다.
바쁘신 중에도 시간을 내주셔서 감사합니다.