실리콘랩, 에너지 하베스팅 시스템 이용한 무선 네트워킹 솔루션 출시

 세계적인 고성능 아날로그 집약적 혼합 신호 IC 전문기업인 실리콘 래버러토리스(Silicon Laboratories Inc., NASDAQ: SLAB, 지사장 이종찬)는 태양 에너지 하베스팅  소스로 구동되는 업계 최고 에너지 효율의 무선 센서 노드 솔루션을 출시했다. 개발자는 새로운 턴키 에너지 하베스팅 레퍼런스 디자인을 통해 가정 및 빌딩 자동화, 보안 시스템, 산업 제어 애플리케이션, 의료용 모니터링 디바이스, 자산 추적 시스템 및 인프라, 농업용 모니터링 시스템을 위한 자기유지(self-sustaining) 초저전력 무선 센서 네트워크를 구현할 수 있다.

최근 십 년 동안 에너지 하베스팅 디바이스 시장은 기하 급수적으로 성장하고 있다. IDTechEx는 2019년 까지 100억 개의 에너지 하베스팅 디바이스가 출시될 것으로 예측하고 있으며, 이 수치는 2009년 5억 개 출시 제품의 약 20배에 이른다. 그 동안 하베스팅된 에너지 소스를 이용해 구동되는 시스템은 이미 있었지만, 개발자는 매우 낮은 전력으로 무선 센서 노드를 구현하는데 어려움을 겪어왔다. 실리콘랩은 자사의 Si10xx 무선 마이크로컨트롤러(MCU) 제품군을 기반으로 무선 에너지 하베스팅 시스템을 개발하여 이러한 설계 문제를 해결했다. Si10xx 무선 마이크로컨트롤러는 업계에서 가장 전력 효율이 좋은 단일칩 MCU 및 무선 트랜시버 솔루션으로 매우 낮은 전력 레벨에서 제어 및 무선 인터페이스 기능을 수행할 수 있다.  

친환경적이고 사실상 고갈되지도 않는 하베스팅 에너지는 무선 네트워킹 시스템과 같은 여러 애플리케이션에 사용되는 배터리에 경제적이면서도 편리한 대안을 제시한다. 배터리는 가격이 비싸고 교체가 불편한 단점이 있다. 특히 대형 무선 센서 노드 애플리케이션에서의 배터리 교체는 매우 불편할 뿐만 아니라 극도의 온도 조건에서 신뢰성 또한 낮다. 무선 센서 노드는 메인 파워를 구동할 수 없거나 구동이 불편한 곳에 사용되기 때문에 주로 배터리를 많이 사용하고 있다. 에너지 하베스팅은 재활용을 위한 폐 배터리 및 매립될 배터리의 수를 줄임과 동시에 접근이 불가한 위치 때문에 배터리 교체가 불편했던 문제를 해결함으로써 이러한 애플리케이션을 보다 간소화 할 수 있다.

실리콘랩의 전체 에너지 하베스팅 레퍼런스 디자인에는 무선 네트워크, USB 소프트웨어, RF 레이아웃의 완벽한 회로 설계, BOM, 도면 및 거버 파일(Gerber file)이 포함된다. 이 설계는 3개의 부품으로 구성되어 있다:  

·         Si10xx 무선 MCU를 사용하여 온도, 조명 수준 및 충전 수준을 측정하는 태양 에너지 구동 무선 센서 노드: Si10xx 무선 MCU는 센서 시스템과 무선 전송 데이터 및 하베스팅 에너지를 저장하는 박막 전지 제어를 위해 사용된다.

·         센서 데이터 디스플레이를 위해 무선 센서 노드와 PC를 연결하는 무선 USB 어댑터: 어댑터는 USB-HID 클래스 소프트웨어 및 EZMac® 무선 소프트웨어 스택을 구동을 위한 MCU를 갖춘 실리콘랩의 Si4431 EZRadioPRO® 트랜시버를 특징으로 한다.  

·         최대 4개의 센서 노드로부터 데이터 디스플레이가 가능한 무선 센서 네트워크 GUI

에너지 하베스팅 레퍼런스 디자인에 사용되는 박막 전지의 용량은 0.7mAh이다. 직사광선 하에서 이 배터리는 2시간 내에 완전 충전이 가능하다. 슬립모드에서 이 무선 센서 노드는 7,000시간 동안 충전을 유지할 수 있다. 또한 완전 방전으로부터 박막 전지를 보호하기 위해 적절한 수준에서 지속적인 충전을 하도록 설계되었지만, 지속적인 전송 상태에서 무선 시스템은 3시간 연속 동작이 가능하다.

실리콘랩의 마크 톰슨(Mark Thompson) 임베디드 혼합 신호 제품군 부사장은 “녹색 기술을 위한 실리콘랩의 전세계적인 노력의 일환으로, 실리콘랩은 비용, 불편함 및 환경에 악영향을 주는 기존의 배터리로부터 무선 네트워킹 시스템을 자유롭게 하는 에너지 하베스팅 기술의 사용을 선도하고 있다”며 “실리콘랩은 초저전력 무선 MCU 기술과 첨단 에너지 하베스팅 시스템의 결합을 통해 업계 최고 에너지 효율의 자기유지 무선 네트워킹 솔루션을 제공하고 있다”고 밝혔다.

실리콘랩의 에너지 하베스팅 레퍼런스 디자인은 다양한 범위의 하베스팅 에너지 소스를 이용한다. 또한 개발자는 온보드 바이패스 커넥터를 통해 태양 전지를 바이패스(bypass)하거나 진동(압전, piezoelectric), 열 및 RF와 같은 기타 에너지 하베스팅 소스를 이용할 수 있다.  

제품 가격 및 공급

실리콘랩 에너지 하베스팅 레퍼런스 디자인은 현재 구매 가능하며, 제품 가격은 45달러이다. 상세 정보는 www.silabs.com/pr/energyharvesting 참조. 실리콘랩의 Si10xx 무선 MCU 제품군에 대한 상세 정보는 www.silabs.com/pr/wirelessmcu 참조.