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[알아봅시다] 스마트센서 어디까지 왔나

강해령 기자   strong@
입력 2018-05-30 18:00

나노기술로 고기능·초소형화… '오감센싱' 등 복합모듈로 진화
금속·세라믹 아날로그방식서 최근 반도체형 주목
모바일·자율주행차·바이오 분야에 다양하게 응용
국내 기술수준 선진국 64% 수준 그쳐 갈길 멀어


[알아봅시다] 스마트센서 어디까지 왔나

[알아봅시다] 스마트센서 어디까지 왔나


센서 기술이 나날이 발전하고 있습니다. 센서는 측정 대상물의 물리·화학·바이오 변화를 감지해 신호로 변환하는 장치입니다. 집적 회로와 지능형 소프트웨어 기술로 데이터를 처리하고, 자가 진단을 할 수 있는 '스마트 센서'가 세계 곳곳에서 등장하고 있습니다.
전문가들은 나노 기술, 미세전자제어기술(MEMS) 등으로 센서 크기가 점차 소형화되고, 단일 센서 모듈에서 다기능 복합 센서 모듈로 변할 것으로 예상하고 있습니다.

앞으로 스마트 센서가 어떤 분야에 활용될 것인지, 센서 연구가 활발하게 진행되고 나라는 어디인지, 국내에서는 어느 정도로 개발이 이뤄지고 있는지 살펴보겠습니다.

센서는 4차 산업혁명의 가장 기본적이고 중요한 부품입니다. 통상 지능정보기술의 가치 사슬은 정보생성, 정보수집, 정보추출, 학습 과정(인공지능)으로 이뤄지는데, 센서가 없으면 1단계인 데이터 생성부터 수행할 수 없습니다. 전문가들은 성능이 좋은 센서를 쓸수록 기술 부가가치가 높아진다고 설명합니다. 오늘날 스마트 센서의 조건은 고기능, 초소형, 저가격인 만큼, 첨단 기술이 적용되는 추세입니다. 이전의 센서들은 금속, 폴리머, 전자세라믹 소재들을 활용한 단순 아날로그 방식이었지만, 최근에는 반도체형 센서가 주목받고 있습니다.

스마트 센서는 크게 모바일·자율주행자동차, 바이오 분야에 응용할 수 있습니다. 모바일 센서는 주로 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북 PC 등 이동형 스마트 기기에 적용되는 센서를 말합니다. 이미지 센서, 마이크로폰, 터치 센서, 조도 센서, 근접 센서 등 다양한 종류의 센서가 있습니다. 최근에는 모바일의 새로운 형태인 웨어러블 기기 시장에서도 센서가 주목받고 있습니다. 전문가들은 모바일 센서 중 30% 이상이 새로운 종류의 센서가 될 것이라고 말합니다. 앞으로 모바일 기기에는 후각, 미각 센서까지 적용돼 '오감 센싱'도 가능할 것이라는 전망도 있습니다.

자동차에는 약 30여종 이상, 300여개 이상의 센서가 차에 부착될 것입니다. 운전자지원 시스템(ADAS), 무인 자율주행 등 스마트카에 대한 연구개발이 본격화돼 레이더, 카메라, 초음파 센서 등에 대한 수요가 증가할 것입니다.



바이오 분야에는 센서의 고도화와 소형화로 재택 진단 분야, 현장진단(POC), 환경과 국방, 보안 분야 등을 중심으로 유용성이 높아질 것으로 예상됩니다. 나노입자, 나노선, 2D 소재 등 다양한 나노소재를 이용한 센서는 실시간 진단과 원격 의료에 필수 기술이 되고 있습니다.
세계 곳곳에서는 더 똑똑한 '스마트 센서'를 개발하기 위해 투자하고 있습니다. 물리 센서 분야 가운데 스마트 센서의 가장 대표적 사례는 원자 현미경(AFM)에서 사용되는 나노 탐침입니다. 측정 대상의 소재나 물리적인 특성에 따라 다양한 나노 센서들이 개발되고 있습니다. 일본과 미국, 유럽을 중심으로 탄소나노튜브, 그래핀 등 다양한 나노 소재를 이용해 상용화하고 있습니다. 독일의 마이크로센서스, 스위스 마이크로매시 등이 대표적인 기업입니다.

미국 NASA(미항공우주국)는 32개의 화학적 센싱 채널을 적용해 화학 센서 모듈을 개발했습니다. 이 센서를 활용하면 증기나 가스의 냄새를 분석할 수 있습니다. 미국 프린스턴 대학교와 UC 버클리대학교는 개별 세포에 센서를 삽입할 수 있는 '나노 온도계'를 개발했습니다. 체내 조직의 온도를 측정하기 위한 용도로 사용되는데, 미국 오메가 사에서 이 온도계를 상용화했습니다.

국내에서도 다양한 연구가 이뤄지고 있습니다. 일례로 스마트 센서를 활용한 '스마트 렌즈'가 있습니다. 울산과학기술원(UNIST)는 나노 소재를 이용해 당뇨병과 녹내장 진단을 할 수 있는 '스마트 콘텍트렌즈 센서'를 개발했습니다.

한국과학기술원(KAIST)은 미국 캘리포니아대 어바인 캠퍼스 화학과 연구팀과 함께 대기 중 1% 미만의 수소 가스를 7초 안에 검출할 수 있는 수소가스 탐지 센서를 개발했습니다. 검출에 보통 1분이 걸리는 기존 센서를 대체해 수소 자동차를 비롯한 다양한 분야에 적용할 수 있을 것으로 보입니다. 나노람다코리아는 나노종합기술원과 수질, 미세먼지, 음식품질 등을 측정하는 등 사물인터넷 분야에 응용할 수 있는 나노분광 센서를 개발했습니다.

그러나 전문가들은 국내 센서 기술은 갈 길이 멀다고 진단하고 있습니다. 센서가 필수적으로 사용되는 사물인터넷(IoT) 시장이 급성장하는 것에 비해 국내 센서 시장 규모는 미미한 수준입니다. 4대 정보통신기술(ICT) 핵심부품으로 불리는 반도체, 디스플레이, 이차전지, 센서 시장 중 3개 분야는 국내 기업 시장지배력과 기술 수준이 세계 최고입니다. 하지만 센서분야는 세계 시장의 1.6%, 기술 수준은 선진국의 64% 수준에 머무르고 있습니다. 한국산업기술평가원 관계자는 "나노센서는 아이디어만으로도 창업할 수 있는 중소기업형 사업 아이템이며, 국가 주도적으로 육성이 필요한 신산업 분야"라면서 "국내 기반 산업과 연계하고, 차세대 산업에 필요한 스마트 나노 센서 개발에 적극 나설 필요가 있다"고 말했습니다.

강해령기자 strong@dt.co.kr



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