포르쉐가 질화갈륨(GaN) 전력반도체를 적용한 차량용 오디오를 2027년 양산차에 넣는다. 400W 서브우퍼 앰프의 전압 변환을 GaN 칩이 맡고, 기존 실리콘 방식보다 열손실을 줄여 방열판 무게를 약 20% 낮추는 기술이다. 어느 차종에 먼저 적용되는지는 아직 공개되지 않았다.

2027년 적용, 차종은 아직 미공개

포르쉐는 8월 21일 Burmester 3D 하이엔드 서라운드 사운드 시스템에 GaN 반도체를 적용해 양산 준비를 마쳤다고 발표했다. 시장 도입 목표는 2027년이며, 공식 자료는 ‘미래의 포르쉐 차량 한 대’라고만 설명한다. 따라서 특정 차종의 기본 장비나 국내 출시 사양으로 단정할 단계는 아니다.

핵심은 스피커 자체보다 앰프 안에서 전력을 바꾸는 부분이다. GaN 기반 고성능 칩이 400W 서브우퍼 앰프에 필요한 전압 변환을 담당한다. 포르쉐는 자동차 제조사 가운데 GaN을 하이엔드 오디오 시스템에 양산 적용하는 첫 사례라고 밝혔다.

GaN이 열과 무게를 줄이는 원리

전력반도체는 전압을 바꾸고 전류를 빠르게 켜고 끄는 과정에서 손실과 열을 만든다. 포르쉐 설명에 따르면 GaN 스위치는 비교 가능한 실리콘 소자보다 높은 스위칭 주파수에서 작동하고 스위칭 손실이 작다. 같은 일을 하면서 열이 덜 나면 열을 빼내는 방열판과 주변 수동소자를 작게 설계할 여지가 생긴다.

이번 시스템에서는 방열판을 약 20% 가볍게 만들 수 있었다. 다만 이는 방열판의 감소율이다. 앰프 전체나 자동차 전체가 20% 가벼워진다는 뜻이 아니다. 포르쉐는 축소된 알루미늄 사용량이 앰프 생산 과정의 이산화탄소 배출도 줄일 수 있다고 설명했지만, 절대 감축량은 공개하지 않았다.

연구는 2023년, 시제품은 2024년부터

아이디어는 2023년 중반 나왔고 2024년 봄부터 포르쉐와 슈투트가르트대학교 연구진이 첫 GaN 서브우퍼 앰프 시제품을 개발했다. 이후 반도체 업체와 오디오 개발 파트너가 참여해 양산 단계까지 다듬었다. 포르쉐는 관련 혁신을 보호하기 위해 복수의 특허를 출원했다고 밝혔다.

이 과정은 고출력 전기 시스템을 작은 공간에 넣어야 하는 자동차의 과제를 보여준다. 출력 수치가 같아도 변환 손실과 냉각 부품이 줄면 패키징 자유도가 커진다. 405일 만에 실차 주행까지 간 아우디 누볼라리 개발 사례처럼, 이번 발표도 완성차보다 부품 개발 방식에 초점을 둔 기술 뉴스다.

전기차 고전압 시스템 적용은 ‘검토’ 단계

포르쉐는 GaN을 전력이 변환되는 다른 영역에도 적용할 수 있다고 본다. 고전압 시스템과 전기 스포츠카도 가능성으로 언급했다. 그러나 이번에 양산 시점을 밝힌 것은 오디오 앰프다. 구동 인버터나 온보드 충전기에 이미 적용됐다고 해석하면 안 된다.

전기차에서는 충전 속도만큼 전력변환 효율과 열 관리가 중요하다. 완속충전 7kW와 11kW의 시간 차이도 차량 OBC 한도와 손실에 따라 달라진다. GaN 확대 가능성은 흥미롭지만, 실제 소비전력과 효율 개선 수치는 완성차 적용 제원이 공개된 뒤 비교해야 한다.

소비자가 확인할 것은 세 가지

첫째, 2027년 출시 차량의 어느 트림에 들어가는지다. 둘째, 기본 장비인지 선택 사양인지와 시장별 구성을 확인해야 한다. 셋째, 20%라는 숫자는 방열판에만 적용된다는 점을 기억할 필요가 있다. 오디오 출력, 음질, 가격 상승 폭은 이번 발표에 없다.

신차 기술 발표는 양산 시점과 국내 판매 시점을 분리해서 읽어야 한다. 신형 C클래스 PHEV 분석처럼 해외 발표 수치가 곧 한국 사양을 뜻하지는 않는다.

결론: 작은 방열판이 보여준 전력전자 변화

포르쉐의 GaN 오디오는 화려한 출력 경쟁보다 전력 손실과 냉각 부품을 줄이는 접근이다. 공식 확인된 성과는 400W 서브우퍼 앰프 전압 변환과 방열판 약 20% 경량화, 2027년 양산 적용 계획이다. 차종과 가격, 전기차 고전압 부품 적용은 아직 미정이므로 후속 발표를 기다려야 한다.

확인한 공식 출처

• Porsche Newsroom, GaN 기반 Burmester 오디오 양산 발표
• Porsche Newsroom 콘텐츠 이용조건