설계·검증 함께하는 산학협력…ADI, 미래 엔지니어 키운다

아나로그디바이스(ADI)는 대학생 개발 프로젝트를 대상으로 반도체와 기술 자문을 제공하며 미래 엔지니어 양성 지원에 나서고 있다. ADI는 그 사례로 한양대학교 자동차 연구 동아리 'Team RACE'의 배터리 관리 시스템(BMS) 개발 지원을 공개했다.

ADI코리아는 8일 미디어 라운드테이블을 개최하고 Team RACE 산학협력 사례를 소개했다. 이날 참석자는 강석원 ADI코리아 사장, 이종경 차장, Team RACE 소속 이상훈, 박상현, 계준서 학생이었다.

ADI는 2023년부터 대학생 자작자동차 경진대회를 후원해 왔으며, 참가 대학팀에 반도체 제품과 기술 정보를 제공해 왔다. 한양대 Team RACE와의 협력은 올해로 3년째다.

Team RACE의 자체 BMS 개발 계기는 ADI의 부품 지원이었다. ADI는 자체 BMS 개발과 관련해 회로 설계와 통신 구현에 필요한 사항을 자문했다.

강석원 ADI코리아 사장, 이종경 차장, 이상훈, 박상현, 계준서 학생은 라운드테이블에서 자체 BMS 개발 과정과 향후 계획을 설명했다. ADI는 다른 대학을 대상으로 피지컬 AI와 로보틱스 분야의 협력 기회도 모색하고 있다.

이번 프로젝트에서는 학생들이 BMS 설계·제작과 차량 통합·시험을 담당한다. ADI는 배터리 모니터링 반도체와 평가보드를 제공하고, 개발 목표 기반 부품 선정 지원과 PCB 설계 지원으로 이를 뒷받침한다.

이 같은 지원은 ADI의 대학 지원 프로그램과 대학 협력 체계의 연장선에 있다. ADI는 기술 교육과 학생 개발 프로젝트 지원을 내용으로 하는 대학 지원 프로그램을 운영하고 있으며, 본사 내에는 대학 협력 전담 조직도 운영하고 있다.

ADI는 한국 내 산학협력을 지속하고 있다. 대학 협력의 취지는 엔지니어의 기술·경험을 활용해 학생들의 개발 과정에서 문제 해결을 지원하는 데 있으며, 강 사장은 국내 고객 지원 목적에 따라 ADI코리아 엔지니어 인력 규모가 영업 인력 대비 약 두 배라고 밝혔다.

이 같은 협력 속에서 Team RACE는 전기 포뮬러 차량 개발을 이어가고 있다. Team RACE는 1993년에 창립된 자동차 연구 동아리로, 현재 약 40명이 참여하고 있으며, 올해 차량명은 'RH33'다. 'RH33'는 자체 BMS 개발과 전기 구동계 경량화를 제작 중점으로 두고 있다.

계준서 학생은 1학년 때부터 BMS에 관심을 가져왔다고 밝혔다. 그는 배터리 관리용 안전 기능에 관심을 뒀고, 이후 충전 상태(SOC) 추정 등 성능 관련 기능으로 관심을 확대했다고 전했다.

이상훈 학생은 촉박한 일정 내에 설계·제작·검증을 완료해야 하는 과제를 진행했다고 설명했다. 그는 이 과정에서 ADI 엔지니어들이 PCB 설계 가이드라인을 제공했고, 트랜스포머 등 IC 주변 부품 선정도 지원했다고 언급했다.

BMS는 배터리 셀 전압·온도를 감시하는 시스템으로, 충전 상태를 추정하는 기능도 수행한다. Team RACE는 ADI의 배터리 모니터링 IC인 'ADBMS6830B'와 isoSPI 통신 기술을 활용해 144개 배터리 셀을 감시할 수 있는 자체 BMS를 구현했다.

학생들은 기존 상용 BMS의 크기·배선 구조에 따른 설계 제약을 완화하기 위해 자체 개발에 착수했다. 이 과정에서 Team RACE는 측정 칩을 배터리 모듈별로 분산 배치했고, 이를 통해 차량 맞춤형으로 셀 위치와 팩 크기를 조정할 수 있게 됐다.

그 결과 Team RACE 기준으로 올해 차량의 배터리 팩 무게는 65㎏에서 55㎏으로 감소했다.

학생은 경량화 효과의 주된 원인으로 BMS의 특수 기능보다 차량에 맞춘 직접 설계의 자유도를 들었다. 이에 따라 하드웨어 개발이 원활해졌고, 팀은 SOC 추정 알고리즘을 개선할 시간을 확보했다.

초기 SOC 계산 방식은 전류 누적 기반이었다. 초기에는 전류를 누적해 SOC를 계산하고 추정 오차만큼 배터리 용량에 여유를 두려 했다. 이후에는 배터리 시험 데이터를 활용하는 방식으로 추정 정확도를 높였다.

Team RACE 발표에 따르면 자체 BMS의 SOC 추정 오차(RMSE)는 상용 BMS 대비 54% 감소했다. 학생은 레이싱팀의 특성상 배터리 용량이 경기 완주에 매우 중요하다고 설명했다. 또 정해진 용량 안에서 완주 가능성을 판단하기 위해 SOC를 정밀하게 추정하는 것을 목표로 했다고 밝혔다.

자체 BMS는 시험 주행에 적용됐고, 대회 배터리 검차도 통과했다. 다만 다른 검차 항목에서는 규정 해석과 현장 수정에 시간이 소요됐고, 그 결과 대회 주행 종목에는 참가하지 못했다.

Team RACE는 다음 시즌을 준비하며 차량과 BMS의 개선을 함께 추진하고 있다. 추진 과제로는 차량 경량화와 BMS 안전 기능 보완이 제시됐다.

BMS 안전 기능 보완과 관련해서는 센서 단선 감지 기능과 통신 이상 감지 기능을 강화 대상으로 삼았다. 또한 SOC 추정 알고리즘에 대한 개선 계획도 세웠다.

이를 위해 Team RACE는 현재 적용 칩의 진단 기능 활용을 확대한다는 방침을 정했다. 저전압 회로에는 ADI 제품 활용을 논의하고 있으며, 목표는 무게 절감과 안정성 향상이다.

박상현 학생은 칩 고도화가 아니라 기존 기능을 활용할 수 있도록 업데이트할 계획이라고 밝혔다. 또한 SOC 추정을 개선할 예정이라고 설명했다.

ADI코리아는 학생들의 재학 중 설계·제작·시스템 통합 경험을 지원하기 위해 대학 협력을 지속할 방침이다. 강 사장은 해당 경험이 기술 이해 제고에 도움이 되고 적성·진로 판단에도 도움이 된다고 평가했으며, 협력 확대 대상은 다른 대학이다.

강 사장은 이번 협력의 의미에 대해 대학 교육만으로는 알기 어려운 내용이 있으며, 학생들이 회사에 입사한 뒤에야 습득할 수 있는 내용을 재학 중 직접 경험했다는 점이라고 설명했다.

이어 ADI코리아는 한양대 외 대학 가운데 기술 지원이 필요한 곳을 찾고 있으며, 학생 개발 프로젝트도 탐색하고 있다고 밝혔다. 또 피지컬 AI·로보틱스 분야의 협력 대상도 검토하고 있으며, 기술 지원 인력 등 여건을 고려해 산학협력을 확대할 계획이다.

출처: 테크월드뉴스 · 김승기 기자
원문: https://www.epnc.co.kr/news/articleView.html?idxno=407964

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