삼성전기, 세계 최고용량 전기차용 MLCC 개발

- 고용량 배터리 안정성 향상 및 반도체에 안정적 에너지 공급
- 핵심 원재료(세라믹)에 나노급 미립화 기술 적용 업계 최고용량 구현
- 독자적인 원재료 표면 코팅 공법으로 전압에 대한 내구성 향상

삼성전기가 개발한 자동차용 MLCC 제품. (자료제공: 삼성전기)

삼성전기(사장 장덕현)는 전기차에 적용 가능한 세계 최고용량의 MLCC¹⁾를 개발하고, 하이엔드급 전장용 제품 라인업 확대로 시장 공략에 나선다고 지난달 16일 밝혔다.

  이번에 개발한 MLCC는 온도에 따른 용량 변화율이 적은 250V급 33nF(나노패럿²⁾)과 125℃용 100V급 10μF(마이크로패럿) 용량 특성을 가진 제품으로 동급의 전압 MLCC 중 업계 최고용량을 구현한 제품이다. 각 제품은 전기차 핵심 장치인 전동화 시스템과 LED 헤드램프에 사용된다.

  전기자동차는 배터리 관리 시스템(BMS), 온보드 충전기(OBC) 등과 같은 높은 전압의 배터리 시스템을 기반으로 작동한다. 전기차에 탑재되는 MLCC는 초고속 충전과 동력 전달을 위해 배터리로부터 전달되는 고출력의 전압을 견딜 수 있어야 한다. 또한, 전기차에 들어가는 전장부품 수가 증가하면서 반도체가 안정적으로 작동할 수 있도록 고용량 특성도 갖춰야 한다.

  이번에 개발한 250V급·33nF 제품은 동일 전압 수준에서 업계 최고용량을 자랑하는 제품이다. 기존 250V급 제품에서는 22nF이 가장 높은 용량으로 높은 전압에도 견딜 수 있는 내구성을 가지면서 배터리 모듈 내부의 고주파 노이즈를 제거해 배터리 안정성을 높여준다. 또한, 100V급·10μF 제품은 전기차 LED 헤드램프에 들어가는 제품으로 기존 대비 전기용량을 2배 높였다.

  LED헤드램프에 들어가는 반도체는 높은 소비전력이 필요하기 때문에 전압에 대한 내구성은 높으면서 많은 에너지를 저장해 빠르고 안정적으로 반도체에 공급할 수 있는 고용량 MLCC가 필수다. 일반적으로 MLCC는 전압과 용량 특성을 동시에 만족시키기 어렵다. 전압 특성을 높이기 위해 유전체를 두껍게 설계하면 쌓을 수 있는 내부 전극 수가 줄어 용량을 높이기 어렵다.

  삼성전기는 핵심 원자재인 유전체 세라믹 파우더를 나노 단위 수준으로 미세화하여 고용량을 구현했다. 또한, 독자적인 표면코팅공법 적용으로 파우더 간 응집 현상을 최소화해 높은 전압에서도 안정적으로 동작할 수 있다고 설명했다.

  이번에 개발한 MLCC는 자동차 전자 부품 신뢰성 시험 규격인 AEC-Q200을 만족하여 차량 내 ADAS, 바디(Body), 섀시(Chassis), 인포테인먼트(Infotainment)와 같은 다른 응용처에도 사용이 가능한 것이 특징이다.

  삼성전기 장덕현 사장은 "삼성전기는 전기차용 제품까지 개발하며 자동차용 MLCC 풀라인업을 구축했다"며, "삼성전기는 MLCC의 핵심 원자재를 자체 개발·제조해 기술 경쟁력을 높이고, 설비 내재화와 생산능력 강화로 전장용 MLCC 시장점유율을 확대해 나가겠다"고 밝혔다.

  한편, 자동차용 MLCC는 IT용 MLCC와 역할은 비슷하지만, IT제품과는 사용환경이 다르고, 무엇보다 사람의 생명과 밀접하게 연관되어 있어 높은 수준의 신뢰성과 내구성을 필요로 한다. 자동차용 MLCC는 고온(150℃이상) 및 저온(영하 55도)의 환경, 휨 강도 등 충격이 전달되는 상황, 높은 습도(습도 85%) 등 극단적인 환경에서도 안정적으로 작동해야 한다. 

또한 자동차 전자부품 신뢰성 시험 규격인 AEC-Q200(자동차용 수동부품에 대한 인증규격) 인증을 취득해야 하는 까다로운 제조 기준과 각 거래선별 엄격한 검증을 통과해야 공급할 수 있다. 자동차에는 최소 3,000개에서 최대 15,000개 가량의 MLCC가 탑재되고, 제품 단가도 IT제품보다 더 높은 고부가 제품이다. 게다가 자동차의 전장화, 전기차, 자율주행차 등 관련 시장 확대에 따라 자동차용 MLCC는 업계의 블루오션으로 여겨지고 있다. 전 세계 자동차 MLCC 시장 규모는 2023년 29억 달러에서 2026년까지 40억 달러로 연간 40% 가까운 성장세를 지속할 것으로 예상된다.

  삼성전기는 1988년부터 MLCC를 개발, 생산하며 IT부문에서 전 세계 2위 시장을 점유하고 있다. 삼성전기는 초소형, 초고용량 MLCC 부문의 기술력을 바탕으로 고온·고압·고신뢰성 등 전장 제품의 라인업을 강화하고 있으며, 글로벌 자동차 부품업체 및 완성차 업체를 대상으로 MLCC 공급을 확대하고 있다.

  전장 시장 확대에 따라 주요 사업부에 전장 전담 조직을 신설해 MLCC, 카메라모듈, 반도체 기판 등 분야에서 전장용 기술 개발을 지속적으로 추진하고, 사업 비중을 확대하고 있다. 삼성전기 장덕현 사장은 지난 3월 주주총회에서 "전기차·자율주행이 삼성전기에 있어서 기회 요인"이라며 "전장이라는 성장 파도에 올라타 자동차 부품 회사로 도약할 것이다"라고 밝혔다.

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