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온세미(onsemi)는 자사의 하이브리드 전력 통합 모듈(PIM)이 시능전기(Sineng Electric)의 차세대 430kW 액체 냉각 스트링 에너지 저장 시스템(ESS)과 320kW 유틸리티급 태양광 인버터에 적용된다고 밝혔다. 이번 설계 수주는 재생에너지와 AI 인프라 시장이 확대되는 가운데 고성능과 고신뢰성을 동시에 확보하는 전력변환 기술의 중요성을 보여주는 사례다. 

시능전기의 신규 플랫폼에는 최신 세대 필드 스톱 7(Field Stop 7, FS7) 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT)와 F5BP 패키지 기반 실리콘 카바이드(SiC) 하이브리드 PIM이 적용된다. 해당 기술은 동일한 폼팩터 내에서 전력 밀도를 32% 향상시키고 효율을 0.1% 개선하며, 태양광 인버터의 시스템 출력을 기존 320kW에서 최대 350kW까지 확대한다. 

온세미의 하이브리드 F5BP PIM은 FS7 IGBT와 엘리트 실리콘 카바이드(EliteSiC) 다이오드를 결합해 전력 손실을 최대 8%, 스위칭 손실을 최대 10% 줄인다. 또한 DBC 기판 설계를 통해 기생 인덕턴스를 최소화하고 방열판 열 저항을 9.3% 낮춰 열 관리 성능을 개선했다. 이러한 구조는 동일한 무게와 밀도 조건에서 더 높은 시스템 출력을 구현할 수 있도록 한다. 

이 모듈은 최적화된 전기 레이아웃과 베이스플레이트 설계를 통해 열 분산 효율을 높이고 장기 신뢰성을 강화한다. 특히 시능전기의 430kW 스트링 ESS에 적용될 경우, 왕복 효율(RTE)이 0.75% 향상되고 보조 전력 소비는 5% 감소해 운영 비용 절감 효과를 기대할 수 있다. 또한 전력 밀도 향상으로 필요한 모듈 수가 줄어들어 부품 비용 절감이 가능하며, 고부하 환경에서도 낮은 구동 온도를 유지해 시스템 신뢰성을 높인다. 

시능전기 연구개발 총괄 매니저 지엔펑 선(Jianfeng Sun)은 “유틸리티급 운영자들은 동일 면적에서 더 많은 전력을 생산하면서 수명 주기 비용을 낮추는 데 집중하고 있다. 하이브리드 모듈 적용을 통해 전력 밀도와 변환 효율이라는 핵심 과제를 동시에 해결할 수 있다”라고 말했다. 

온세미 IGBT 파워 부문 부사장 겸 총괄 매니저 스라반 바나파르시(Sravan Vanaparthy)는 “기존 시스템 레이아웃을 유지하면서도 에너지 손실을 줄이고 열 설계를 단순화하는 것이 중요하다. 하이브리드 PIM은 설치 면적 증가 없이 더 높은 전력 밀도와 효율을 제공해 시스템 출력과 경제성을 동시에 개선한다”라고 말했다.