기술자료

겉으로 드러나지 않지만 꼭 필요한 센싱의 미래 ‘자기 센서’

자동차에서 방향 지시 등부터 시동까지 겉으로 드러나지는 않지만, 모든 것을 가능하게 하기 위해 꼭 필요한 기술이 자기 센서이다.

차량에는 눈에는 보이지 않으나 최대 70개까지의 자기 센서들이 내장되어 있으며, 이들은 A지점에서 B지점으로 이동하도록 도움을 준다.

TI의 프로세스 개발 매니저인 리키 잭슨(Ricky Jackson)은 “오늘날의 세상을 움직이게 만드는 데 기여하고 있는 많은 반도체 디바이스들과 마찬가지로, 자기 센서는 최종 사용자들이 볼 수는 없지만 당연하게 여기는 많은 기능들에 필수불가결하게 사용되고 있다”고 말했다.

[그림 1] 자기 센서 애플리케이션.jpg무수히 가능한 활용 사례
자기 센서는 크기가 작고 저렴하기 때문에 다양한 곳에 보편적으로 사용되고 있으며, 칩 상에서 다른 회로와 쉽게 통합할 수 있다. (자기 센서에 관한 보다 자세한 내용은 백서 참조)

이 기술은 특히 로봇과 공장 자동화 분야에서 유용하게 사용된다. 자기 센서는 움직임이 많은 부품의 위치와 속도를 감지하기 위해 더 높은 신뢰성과 정밀도를 제공하기 때문에, 로봇 팔과 기타 부품이 고품질의 제조와 안전성을 달성하기 위해 매끄럽고 정확하게 움직일 수 있는 모션 제어에 중요하게 쓰인다.

자기 센서는 자동차 이외에도 세탁기나 전자레인지와 같은 가전기기에서 문이 열리고 닫히는 것을 감지하는 용도로 사용되고, 의료 장비에도 쓰인다. 예를 들어, 보청기에서 자기 센서는 휴대전화가 가까이 있는 것을 감지하고 모드를 변경하여 사용자가 통화를 더 명확하게 들을 수 있도록 한다. 또한, 엘리베이터에서 층을 감지하고, 태블릿 및 휴대전화와 같은 휴대기기 전원을 켜고 끄는 데에도 이 센서가 사용된다.

동작 원리
자기 센서의 원리는 자기장을 전압이나 전류 정보로 변환하는 것이다. 센서의 내부 동작과 외부 부품 사이에 실제 접촉이 필요 없기 때문에, 자동차나 산업용과 같이 혹독한 환경에서 사용하기에 적합하다. 또한 서로 마찰할 필요가 없으므로 부품의 마모와 손상을 줄여, 장비 유지보수를 덜 필요로 한다.

자기 센서는 다양한 방식으로 작동하는데, 그 중에서도 홀 효과(Hall effect) 센서 및 플럭스게이트(fluxgate) 센서와 같은 두 가지 유형의 다른 회로와 통합이 쉽다.

홀 효과 센서는 다양한 전자기 환경에서 안정적으로 동작할 수 있기 때문에 제조 현장에서 많이 사용된다. 일반적인 애플리케이션으로는 연료 탱크의 부유물을 감지하는 연로 게이지와 브러시리스 모터가 있으며, 로터의 위치를 감지하여 전류 흐름을 제어할 수 있다. 다른 회로와 통합되면 제조 과정에서 추가적인 부품이나 공정을 필요로 하지 않으므로 비용을 절감할 수 있다.

플럭스게이트 센서는 홀 효과 센서보다 더 민감하여 자기장의 훨씬 작은 변화를 감지할 수 있다. 이 센서는 지질학자가 지하 구조를 감지하기 위해 사용하는 장비부터 선박이나 항공기의 전자 나침반까지 다양한 분야에 사용된다.

새로운 가능성을 열다
TI는 홀 효과 또는 플럭스게이트 자기 센서를 통합한 다양한 솔루션을 제공한다. TI의 시스템 엔지니어인 로스 에이슨베이스(Ross Eisenbeis)는 “TI는 다양한 종류의 자기 센싱 기술을 개발하고 이를 반도체 공정에 통합하여 새롭고 흥미로운 디바이스를 가능하게 한다”고 말했다.

온칩 기능을 비롯해 다양한 통합 기능이 가능할 뿐만 아니라, 자신의 칩 설계에 TI 센서를 사용하고자 하는 엔지니어를 지원하기 위해 다양한 툴 및 소프트웨어를 제공한다. 다양한 툴과 소프트웨어를 사용해 엔지니어들은 새로운 설계를 빠르게 시작할 수 있으며, TI의 포럼을 통해 아이디어를 얻고 지식을 공유할 수 있다. 또한 다양한 온라인 교육 프로그램을 제공하여 TI 제품의 활용을 극대화할 수 있다.

또한 로스는 “TI는 궁극적으로 성능과 비용 측면에서 설계 엔지니어가 쉽게 일할 수 있는 기술을 개발하고 있다. 훌륭한 문서와 사용 편의성 또한 중요한 문제이다. TI의 공정 기술 전문가들과 IC 설계자들은 끊임 없이 앞으로 나아가기 위해 연구개발에 매진하고 있다.”고 덧붙였다.

기사입력 : 2017-12-13