기능과 가격, 크기로 매겨지는 IoT 센서의 가치
상태바
기능과 가격, 크기로 매겨지는 IoT 센서의 가치
  • 신동윤 기자
  • 승인 2019.04.23 08:04
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

모바일, 웨어러블, 자동차 등의 분야에서 새로운 가치 만든다

[테크월드=신동윤 기자] IoT의 활성화로 인한 가장 큰 변화는 IT(Information Technology)에서 DT(Data Technology)로의 전환일 것이다. DT는 IT를 통해 수집, 저장된 수많은 데이터를 분석해 유의미한 인사이트를 도출해 내는 방법론을 의미한다. IT에서 데이터는 정보로서의 가치를 갖는 데이터에 국한되지만, DT에서는 데이터가 정보로서의 가치 유무를 구분하지 않는다. 따라서 수많은 원시 데이터를 빅데이터로 활용하고, 이를 딥러닝과 같은 기술을 활용해 분석함으로써 새로운 가치를 창출해 내는 것이다.

DT의 핵심인 원시 데이터의 생성
이런 DT에서 가장 중요한 부분 중 하나가 바로 데이터를 생성하고 수집하는 단계에 있는 센서다. DT는 IoT화된 수많은 센서에서 생성되는 데이터를 무선 전송 기술로 클라우드에 전송, 저장하고, 이를 빅데이터 기술로 정보를 추출한 후, AI 기술로 분석하는 과정을 거치는 데, 이때 가장 중요한 데이터를 생성하는 부분에 바로 센서가 있는 것이다.
센서는 측정 대상물의 물리·화학·바이오 변화를 감지해, 인식할 수 있는 신호로 변환하는 장치로 여기에 MCU나 지능형 소프트웨어 기술을 적용해 데이터 처리, 자가 진단 등이 가능한 스마트센서로 발전하고 있다. 또한 MEMS, 나노 기술이 적용되면서 센서는 더욱 소형화되고, 기존의 단일 센서 모듈에서 SoC(System on Chip) 형태의 다기능 복합센서 모듈로 발전해 나가고 있다.
센서는 최종 완제품으로 사용되기보다 특정 애플리케이션을 제공하기 위한 정보 취득, 센싱 도구로서 중간재적 성격을 취하고 있다. 또한 센서 제작을 위해서는 재료, 전자회로 기술, 패키징기술, 시스템 기술 등이 필요하며, 각 분야의 기술력이 전체 산업을 좌우하게 되므로, 균형잡힌 인프라와 발전 전략이 필수적으로 요구된다.

아날로그에서 스마트센서로 진화 중
IoT 분야에서 센서를 선택하는 가장 중요한 요인은 기능과 가격, 그리고 크기다. 고기능, 저가격, 초소형일수록 더욱 광범위한 분야에 활용할 수 있으며, 더 많은 데이터를 생성할 수 있기 때문이다.
전통적인 센서는 금속, 폴리머, 세라믹 소재를 활용한 아날로그 센서였으나, MEMS와 최신 반도체 기술의 발전으로 반도체형 센서가 주목받고 있으며, 최근에는 이런 센서에 IT 기술이 접목돼, 센서와 데이터 처리, 자동 보정, 자가 진단, 의사 결정까지 가능한 스마트센서로 발전해 나가고 있다.
IoT 시장에서 센서에 대한 주요 요구 사항은 바로 초소형화, 그리고 저전력화다. 이를 위해서는 센서 제조공정에서 칩면적 최소화를 위한 2차원 배선이나 3차원 집적분야의 나노공정 기술이 요구된다. 또한 칩면적의 최소화로 기능저하가 불가피하므로, 고감도의 신소재 적용이 불가피하다.
또한 저전력화를 위해서는 소모전력을 감소시키는 기술뿐만 아니라, 주위환경으로부터 에너지를 조달할 수 있는 에너지 수집기술도 보완기술로 필요하게 되며, 다양한 신소재, 공정기술의 적용이 필요하다. 이런 신소재, 공정기술의 접목을 통해 스마트센서의 기술발전을 촉진할 것으로 전망된다.
최근 나노 입자, 나노선, 나노튜브 등 매우 다양한 조성과 형태의 일반적으로 100nm 이하의 형상을 갖는 금속, 무기, 유기, 바이오 그리고 복합 재료 등을 이용한 센서에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이는 나노재료가 갖는 독특한 물리, 화학, 기계, 광학적 특성들 때문이다.
한 가지 예로서 가스 센서에서 넓은 비표면적을 갖는 나노 감지 재료를 사용할 경우 낮은 작동 온도에서도 저농도의 대기 오염원을 감지할 수 있어 소비전력을 낮출 수 있을 뿐만 아니라 궁극적으로 센서의 소형화가 가능하다는 장점이 있어 최근 나노입자, 나노선, 
CNT(Carbon Nano Tube)등과 같이 비표면적이 매우 큰 물질이 사용되고 있다.

투명 유연기술등 새로운 기술 적용
투명 유연기술은 유연한 재질을 사용할 시에도 센서가 제 기능을 발휘할 수 있도록 하는 기초 원천 기술로 4대 ICT 분야(반도체, 센서, 디스플레이, 이차전지)에서 모두 요구되는 기술이다. 현재 투명 유연 센서는 다양한 웨어러블 기기의 터치센서로서 개발이 진행되고 있다.
유연센서 개발에 있어 주로 소재와 공정분야에서 기술개발이 필요하다. 소재분야는 투명하면서도 전도성이 있으며, 센서로서의 반응성을 가지는 소재가 유망하다. 나노입자, 나노선, 2D소재 등 다양한 소재들이 센서 분야에 활용되고 있다.
공정분야에서는 유기트랜지스터, Roll-to-Roll, 잉크젯, 스크린 프린팅 등 인쇄전자 분야에서 적극적인 기술개발이 진행 중이며, 향후 반도체 소자, 나노기술, 디스플레이 소자들과 관련된 형태로 연구개발이 진행될 것으로 전망된다.

ETRI에서 개발한 피부에 붙일 수 있는 고무형 압력 센서

자동차는 각종 센서의 복합체
적용 분야별로 살펴볼 때, IoT 센서 중 가장 많은 발전이 이뤄지고 있는 분야는 모바일, 웨어러블 분야와 오토모티브, 그리고 바이오 센서등 3개 영역이다.
모바일 센서는 주로 스마트폰이나 태블릿 PC 등에 적용되는 센서를 의미하며, 이미지 센서, 마이크로폰, 터치센서, 지문인식 센서, GPS, 모션센서, 지자기 센서, 조도 센서, 근접 센서 등 일반적으로 5~20종으로 분류되지만, 스마트폰이나 태블릿의 기능 향상을 위해 점차 더 많은 센서가 적용되고 있는 모습을 보이고 있다.
피트니스와 헬스케어 등에 초점을 맞추고 있는 웨어러블 센서 또한 점차 다양화되고 있다. 일반적으로 신체의 상태를 측정하기 위한 센서가 적용되고 있는데, 지속적인 상태 모니터링을 위한 저전력 소모를 위한 전원 관리 기능과 에너지 수집, 저장 기술, 그리고 착용감을 향상시키기 위한 플렉서블, 인비저블 등의 기능을 요구하고 있다.
자동차는 이제 수많은 센서의 복합체라고 해도 과언이 아니다. 현재 일반적인 자동차의 경우 30종 200여개에 가까운 센서가 적용되고 있어, 오토모티브 분야가 가장 많은 센서를 사용하는 산업이라고 불리고 있을 정도다.
특히 ADAS나 자율주행과 같은 새로운 기술이 적용되면서 레이더, 라이다, 카메라, 초음파 등 보다 다양한 센서가 활용되고 있으며, 이외에도 내연기관 차량의 배출가스 규제를 충족시키기 위한 다양한 센서가 적용되고 있다.
바이오 센서는 기능의 고도화와 소형화로 인해 재택진단 분야, POC(Point of Care) 분야, 환경이나 국방, 보안 분야등을 중심으로 더욱 유용성이 높아질것으로 예상되고 있다. 나노입자, 나노선, 2D소재 등 다양한 나노 소재를 사용함으로써, 매우 높은 민감도와 실시간 진단이 가능해 원격의료에 필수적인 기술로 요구되고 있다.


관련기사