80+ 표준을 통한 지속적인 혁신

지구의 날!

에너지 효율적인 전력 변환용 고전압 IC의 선도업체인 파워 인테그레이션스(Power Integrations)는 에너지 절약, CO2 배출 감소, 전자 부품 사용을 줄이는 혁신적인 기술로 매일 지구의 날을 기념하고 있습니다.

파워 인테그레이션스(Power Integrations)는 세계 각지의 에너지 효율 표준 제정을 적극적으로 지원하고 있습니다. 이번 지구의 날에는 이러한 표준이 어떻게 에너지 절약 분야의 혁신 및 기술 진보를 지속적으로 추진하는지 살펴보도록 하겠습니다.

2004년에 미국 EPA(환경 보호국)는 PC PSU(파워 서플라이 장치)에 대한 80+ 효율 표준을 발표했는데, 이는 전환기적 사건이었습니다. 그 당시 역률이 0.6 이하인 경우, 컴퓨터 PSU의 일반적인 평균 효율은 65%~75% 사이였으며, 80% 효율을 달성하기 어려웠습니다. 이 기술은 더 효율적인 PSU를 설계하기 위한 목적이었지만, 컴퓨터나 네트워크 장비 제조업체는 이에 대한 수요가 전무했습니다.

80+ 출시 후 PSU의 설계는 즉시 변경되기 시작했으며, 액티브 PFC(역률 보정), 메인 컨버터단의 액티브 클램프 및 출력의 동기 정류를 포함한 더 액티브한 기술과 제어 기술을 사용하고 있습니다. 현재 80+의 5단계(브론즈, 실버, 골드, 플래티넘, 티타늄) 모두 80% 이상의 최소 효율을 요구합니다.

이러한 변화는 보기보다 훨씬 더 극적입니다. 80% 효율에서 손실은 20%입니다. 티타늄 레벨에서 92%의 효율을 요구하고 손실은 8%에 불과합니다. 손실이 60% 줄어든 셈입니다.

80+의 가장 중요한 결과는 지속적인 혁신 추진으로, 이전 세대의 저효율 장치와 동일한 비용, 심지어 더 적은 비용으로 고효율 PSU를 설계할 수 있습니다. 실리콘 MOSFET은 초기 티타늄 효율 레벨 달성을 위한 매우 효과적인 디바이스입니다. 하지만 혁신은 설계자가 비실리콘 옵션을 사용하도록 부추기고 있습니다.

현재 고급 PSU 설계는 갈륨 나이트라이드(GaN) 파워 스위치를 사용하여 부품 수를 40% 이상 줄입니다. 부품 수가 적으면 안정성이 향상되고 솔루션의 크기와 비용을 줄일 수 있습니다. 80+ PSU에 투자한 사용자는 안정성, 유지 관리 비용 절감, 총 소유 비용 절감 효과도 얻을 수 있습니다.

티타늄 레벨은 230VAC 입력에서 최대 효율이 96%, 115VAC 입력에서 최대 효율이 94%이며, 모두 50% 부하 조건입니다. GaN을 사용하면 전체 부하 범위에서 98.3% 효율을 제공하고 역률이 0.96인 PSU를 생산할 수 있으며, 티타늄의 성능 사양을 능가합니다.

80+는 또한 컴퓨터 장치 사용자에게 고효율 PSU 사용에 따른 여러 가지 이점에 대하여 교육합니다. 더 낮은 전기 요금은 물론, 더 높은 효율은 더 적은 열을 발생시키고 냉각 수요도 줄임으로써 회전 속도가 느린 팬으로 소음을 줄이거나 심지어 팬이 없는 설계도 가능합니다.

결론

20년이 지나도 80+는 계속 관련성을 갖고 혁신을 추진할 것입니다. EU ErP(Ecodesign in Europe) 규정은 데이터 스토리지 제품 및 서버의 단일 출력 및 다중 출력 PSU의 80+ 인증에 부합합니다. 단일 출력 PSU는 80+ 플래티넘 효율을 충족해야 합니다. 이 요건은 2023년 1월에 티타늄 효율로 높아집니다. 티타늄 외에 또 뭐가 있을까요? 2026년 1월에 EU ErP 규정에서 티타늄보다 더 높은 효율 요구 사항을 다시 높일 것으로 예상되기 때문에 곧 알게 될 것입니다.