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탄화규소 전력반도체

SiC semiconductor

탄화규소는 규소와 탄소로 구성된 화합물이다. 규소보다 저항은 작고 강도와 열전도율은 각각 10배, 3배 이상 높기 때문에 고전압·고열을 버틸 수 있는 전력반도체의 소재로 각광받고 있다. 전자의 이동을 가로막는 에너지 장벽인 밴드갭이 실리콘보다 세 배 이상 높다. 밴드갭이 높을수록 고전압·전력에 강하다. 고온에서도 반도체 특성을 잃지 않고, 전류를 제어할 수 있는 범위인 절연파괴전계도 실리콘보다 10배 이상 높은 것이 장점이다. 그만큼 정격전압이 높아져 부품의 크기와 무게를 줄일 수 있다.

탄화규소 전력반도체의 경우 에너지 손실량은 규소 전력반도체의 10% 수준에 불과하며 섭씨 200도 이상 고온에서 구동할 수 있다.

이런 특성 때문에 전기자동차 전력반도체의 웨이퍼 소재로 급부상하고 있다. 2018년 테슬라가 차업계 최초로 ‘모델 3’에 ST마이크로일렉트로닉스의 SiC 전력반도체를 탑재하면서 본격적으로 시장이 열렸다. 테슬라가 이를 활용해 제작한 인버터의 무게는 4.8㎏으로, 비슷한 시기 출시된 닛산 리프(11.15㎏)의 절반도 안 된다.

이후 2년 만에 20여 개 자동차 회사가 SiC 전력반도체를 채택할 정도로 시장이 급성장하고 있다. 시장조사업체 욜(Yole)에 따르면 전 세계 전기차용 SiC 전력반도체 시장 규모는 2019년 5억달러에서 2025년 26억달러로 연평균 약 30% 이상 성장할 전망이다.

국내기업으로는 SK 계열사인 SK실트론은 2020년 듀폰으로부터 SiC 웨이퍼 사업부를 인수해 국내 유일한 SiC 웨이퍼 제조업체가 됐다. 포스코 역시 올해 상용화를 목표로 SiC 웨이퍼를 개발 중이다. 현대자동차는 SiC 전력반도체를 직접 설계해 파운드리(반도체 수탁생산)를 맡기고 있다. 2021년 2월 공개한 ‘아이오닉 5’에 탑재된 인버터 파워모듈에 독자 개발한 SiC 반도체가 들어갔다. 이를 통해 전력 효율은 2~3%, 주행거리는 5%가량 개선했다.

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아이오닉 5

IONIQ 5

현대자동차의 첫 차세대 전기차. 2021년 2월 23일 온라인을 통해 최초로 공개됐다.

아이오닉 5란 에너지를 생성하는 이온(ion)과 독창성을 뜻하는 유니크(unique)를 조합한 브랜드명에 차급을 나타내는 숫자 5(준중형)를 붙인 것이다. 전장 4635㎜, 전폭 1890㎜, 전고 1605㎜의 크로스오버유틸리티차량(CUV)이다.

아이오닉 5에는 현대차그룹 전기차 전용 플랫폼 ‘E-GMP’가 처음 적용됐다. 우선 실내 공간의 혁신이 눈길을 끈다. 3000㎜에 이르는 축간거리 덕분이다. 대형 스포츠유틸리티차량(SUV) 팰리세이드보다 축간거리가 100㎜ 길다. 전장이 준중형 SUV 투싼(4630㎜)보다 5㎜ 길다. 평평한 바닥은 실내 이동 편의성까지 높였다. 운전석으로 타서 조수석으로 어렵지 않게 내릴 수 있을 정도다.

기존 차량의 중앙 콘솔 자리에 있는 ‘유니버설 아일랜드’는 스마트폰 무선 충전 시스템과 상하단 구조의 수납공간을 갖췄다. 뒤로 140㎜까지 움직여 2열 승객도 쓸 수 있도록 설계했다. 1열의 다리 받침 포함 시트, 2열의 전방 이동 가능 시트는 차를 휴식 공간, 업무 공간, 여가 공간으로 활용할 수 있게 했다.

외부 디자인도 돋보인다. 1974년 포니에서 시작된 현대차 디자인 유산을 이어받아 미래로 연결한 모습이다. 핵심은 ‘파라메트릭 픽셀’이다. 이미지를 구성하는 최소 단위인 픽셀을 형상화한 것으로 전조등과 후미등, 휠과 전기 충전구에도 적용됐다.

전면은 상단부 전체를 감싸는 조개껍데기 모양의 ‘클램셸 후드’를 적용해 유려한 이미지를 완성했다. 측면에선 현대차 전기차 중 가장 긴 20인치 휠이 눈에 띈다. 사이드미러는 없앴다. 그 대신 카메라를 통해 내부에서 모니터로 후측방을 볼 수 있다.

아이오닉 5는 72.6㎾h 배터리가 장착된 ‘롱레인지’와 58.0㎾h 배터리가 내장된 ‘스탠더드’ 등 두 가지 모델로 나왔다. 1회 충전 시 주행 가능 거리는 롱레인지 후륜구동 모델 기준 429㎞(환경부 인증 기준)다. 350㎾급 초급속 충전 시 18분 만에 80%까지 충전할 수 있다. 5분 충전으로 100㎞(유럽 인증 기준)까지 달릴 수 있다. 후륜 기본 모터에 전륜 모터를 더해 사륜구동 방식도 선택할 수 있다. 롱레인지 사륜구동은 정지 상태에서 시속 100㎞까지 5.2초 만에 도달한다.

"아이오닉 5, 팰리세이드보다 넓네"…5분 충전해도 100km 달린다
세계 최초로 400V와 800V 멀티 급속 충전 시스템도 갖췄다. 충전기에서 공급되는 400V 전압을 차량 시스템에 최적화된 800V로 승압해 안정적인 충전이 가능하다. 차량 외부로 일반 전원(220V)을 공급하는 ‘V2L’ 기능도 있다. 캠핑 장소 등에서 차량 전원을 가전제품 등에 공급한다.

익스클루시브 등급은 5000만원대 초반, 프레스티지 등급은 5000만원대 중반이다. 정부(800만원) 및 지방자치단체(서울시 400만원) 구매 보조금 1200만원을 감안하면 롱레인지 익스클루시브는 3000만원대 후반에 살 수 있다. 스탠더드 모델 계약 일정과 확정 가격은 추후 공개된다. 올해 국내에서 2만6500대 이상, 글로벌로는 7만 대를 판매 목표로 정했다.
테슬라 모델Y·폭스바겐 ID.4와 경쟁
아이오닉 5의 경쟁 모델로는 이달 국내에 출시된 테슬라의 모델Y와 내년 출시되는 폭스바겐의 ID.4가 꼽힌다.

모델Y는 작년 초 미국에서 출시된 이후 7만 대 이상 팔린 인기 차종이다. 롱레인지 등급(6999만원)은 주행 가능 거리가 511㎞에 이른다. 퍼포먼스 등급(7999만원)은 정지 상태에서 시속 100㎞에 이르는 시간이 3.7초, 최고 시속은 250㎞에 달한다. 특히 무선 소프트웨어 업데이트 기능으로 호응이 크다. 테슬라가 최근 모델Y 스탠더드 등급(5999만원) 판매를 돌연 중단한 점은 변수다.


폭스바겐 ID.4는 전기차 전용 플랫폼(MEB)을 적용한 SUV로, 주행 가능 거리가 500㎞ 수준이다. 125㎾급 고속 충전 시 약 30분 만에 80%까지 충전할 수 있다.

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아이소셀 GN2

삼성전자가 2021년 2월 23일 선보인 이미지센서. 아이소셀 GN2에는 업그레이드된 자동 초점 기능을 적용했으며 업계 최초로 픽셀을 대각선으로 분할하는 '듀얼 픽셀 프로' 기술을 적용했다.

기존엔 픽셀을 좌우 양쪽으로 나누어 피사체의 초점을 맞췄다. 반면 신제품은 픽셀 중 일부를 대각선으로 분할해 상·하 위상차 정보까지 활용하는 고난이도 기술을 적용했다. 가로 무늬가 많은 피사체 또는 배경에도 한층 강화된 자동 초점 기능을 제공하는 것이다.

신제품은 1.4㎛(마이크로미터·100만분의 1미터)의 픽셀을 5000만개 집적한 '1/1.12 인치' 크기를 갖췄다. 삼성전자 관계자는 "기존 GN1 대비 픽셀 크기가 0.2㎛ 커짐에 따라 빛을 받아들이는 면적이 약 36% 증가해 더욱 밝고 선명한 이미지를 촬영할 수 있다"고 부연했다.

신제품은 사용자 환경에 따라 다양한 화소 모드를 지원하는 것도 특징이다. 4개의 픽셀을 하나로 묶는 테트라픽셀 기술을 활용하면 저조도 환경에서 1200만 화소의 밝고 선명한 사진 촬영이 가능하다.

또한 컬러 픽셀을 재정렬하는 지능형 리모자이크 알고리즘과 해상도를 향상시키는 '업스케일링 기술'을 적용해 최대 1억 화소의 정교하면서도 초고해상도의 이미지를 연출할 수도 있다.


특히 신제품은 센서를 통해 받아들인 이미지 정보를 즉각 애플리케이션 프로세서(AP)로 전달하여 처리하는 '스태거드 HDR' 기술을 적용한 것도 눈에 띈다. 이 기술은 센서 자체에서 이미지를 처리하여 AP로 전달하는 기존의 '실시간 HDR' 대비 동작 전력을 약 24% 줄일 수 있어 제품 사용에 필요한 에너지를 최소화했다는 설명이다.

이 외에도 고화질의 역동적인 풀(F)HD 영상을 초당 480프레임 또는 4K 120프레임으로 담을 수 있는 슈퍼 슬로우 모션 기능과, '스마트 ISO 프로' 등 최신 카메라 기술을 탑재했다.

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백신 여권

백신을 맞은 사람에게 각국 정부가 상호 인증하는 문서를 발급해주고 해외출입국이나 공공장소 출입을 허용해 주는 종이 또는 전자 증명서 형태의 여권.

'백신 여권'에는 백신의 종류와 접종 날짜, 코로나19 감염 여부에 대한 정보가 담길 것으로 보인다.
아이슬란드는 2021년 1월 말 세계에서 처음으로 '백신 접종 증명서'를 발급하기 시작했고 백신 접종률이 높은 이스라엘도 디지털 백신 접종 증명서인 '그린 패스'를 발급하고 있다.

우리나라는 2021년 4월15일 스마트폰에서 백신 접종 사실을 확인할 수 있는 앱 '쿠브(COOV)'를 공개했다. 이 앱은 데이터 위·변조를 막고, 개인정보를 보호하기 위해 백신접종증명서에 블록체인 기술을 적용했다. 스마트폰으로 본인 인증을 하면 가입할 수 있고 접종자가 버튼을 누르면 QR코드 형식의 증명서를 발급받을 수 있다. 증명서에는 접종차수, 백신제조사, 접종일자, 접종국가, 접종기관 정보가 포함된다. 개인정보는 들어있지 않다.

중국은 2021년 3월 9일 중국판 '백신 여권'인 '국제여행건강증명(國際旅行健康證明)'을 중국 메신저인 위챗(Wechat)과 연결된 미니 프로그램으로 3월 8일 공식 출시했다고 밝혔다. 백신 여권은 중국 메신저앱인 위챗의 미니앱으로 만들어졌다. 미니앱은 스마트폰 앱 안에서 사용할 수 있는 다양한 서비스를 뜻한다. 기존 앱처럼 앱 장터에서 내려받을 필요 없이 앱 속에서 새로운 페이지가 열리는 식으로 작동한다.

중국 국제여행 건강증명서의 공식 명칭은 ‘방역 건강코드 국제판’으로 정해졌다. 코로나19 백신 접종 이력을 비롯해 핵산검사와 혈청 항체검사 결과가 기록된다. 백신 접종 정보에는 제조업체와 백신 종류 및 접종 날짜가 들어간다. 암호화한 QR코드가 포함되며 디지털 버전 외에 종이로 출력할 수도 있다.

백신 여권에 대한 구상을 제인 먼저 시작한 유럽연합(EU)도 2021년 6월 백신 여권을 도입할 예정이다. EU는 코로나19 백신접종 속도를 올리기 위해서 6월 15일부터 QR 코드 형식의 백신 여권을 도입할 예정이라고 전했다.
반면, 영국은 2021년 9월 12일 일주일 전 백신여권 도입하려던 계획을 영국의 백신 접종률이 높다는 이유로 전면 철회했다.

한편, 일본은 2021년 4월 선보일 음성 테스트 결과 앱에 백신 접종 여부를 증명하는 디지털 인증서를 추가하는 방안을 검토 중이다.