배터리를 이용하는 하이브리드 자동차나 전기차는 모터에 맞게 교류와 직류를 바꾸고 전압을 변경한다. 발전된 전기를 충전할때도 마찬가지의 일들이 벌어진다. 이같이 전류를 변환할때는 반드시 손실이 생기는데, 이를 막기 위해 세계 각지의 제조사와 연구원들은 끊임없는 노력을 기울이고 있다. 

도요타는 전류를 변환하는 파워 컨트롤 유닛(PCU)에 실리콘 카바이트(SiC)  반도체를 적용, 캠리 하이브리드 실차에 장착해 일반도로에서 시험 주행 테스트를 실시한다고 30일 밝혔다.

실리콘 카바이트란 실리콘과 탄소의 화합물로 손실이 적어 차세대 반도체 소자로 각광받고 있다. 하이브리드 차량 전체 전력 손실의 20%를 차지하고 있어 파워 반도체의 고효율화는 연비 향상과 관련된 핵심 기술 중 하나다. 

실제로 이를 장착한 자동차의 연비를 측정한 결과 이미 연비가 5% 가량 향상됐다고 도요타 관계자는 밝혔다. 현재는 기존 반도체 대비 연비를 10% 향상시키는 것을 목표로 하고 있다. 또, 이를 적용하면 기존 모델에 비해 크기를 1/5 가량 소형화를 시킬 수 있게 된다.

SiC는 실리콘보다 고효율화가 가능한 반도체 재료로 도요타그룹은 1980년대부터 도요타 중앙연구소에서 기초 연구를 시작해 실용화를 향한 기술개발을 공동으로 진행해 왔다. 이번에 개발한 캠리 시험주행차에는 PCU내의 승압 컨버터 및 모터 제어용 인버터에 SiC 파워 반도체를 탑재했다.

일반도로 주행 테스트에선 주행 속도나 주행 패턴, 기온 변화 등 다양한 주행 조건을 통해 PCU내의 전류, 전압 등의 데이터를 확보할 방침이다. 이 데이터를 바탕으로 현재의 실리콘 반도체와 SiC 파워 반도체를 비교해 신기술의 연비 향상 효과를 검증해 나갈 계획이다.

도요타 관계자는 "HV를 포함한 전동 차량의 연비 향상에서 엔진이나 공기역학 성능 등의 개선은 물론, 파워 반도체의 개선에도 박차를 가하고 있다"며, "iC 파워 반도체의 조기 실용화를 위해 개발에 속도를 낼 것"이라고 밝혔다.