2010 분야별 산업전망
＞＞ KISTI가 선정한 미래유망기술
미래의 유망기술로 안전하고 건강한 삶, 신재생에너지, 저탄소·기후 변화 예측기술 뜬다
클라우드 컴퓨팅, 스마트 하이웨이 기술 등 포함
한국과학기술정보연구원(KISTI)이 생각하는 유망기술에 대해 소개하겠다. 우리나라의 기업의 86.4가 기업의 성장을 위해서 신규성장의 필요성을 느끼고 있다. 또한 많은 기업들이 신규 아이템을 선택하고 어떤 아이템을 선택해야 되는지 관심이 많다. 이러한 아이템을 찾는 데 도움을 주는 미래기술 탐색 정보 분석 과정에는 전문가에 의한 분석과 인텔리전트 분석체계가 있다.
과학기술의 새로운 환경 변화의 요인으로는 전 세계적인 기술경쟁 시장이 조성됐고 기술이 세분화 된 것에서 찾을 수 있다. 또한 기술 수명이 단축됐고 과학기술의 융합에서 변화의 단면을 찾을 수 있다. 이에 미래유망기술 탐색과 예측에 대한 필요성이 증가하게 됐다. 이는 주도적 미래기술 정보와 기술의 변화 정보, 국가차원의 우선개발 기술 정보에 대한 필요성이 증가한 데서 그 요인을 찾을 수 있다.
선진국의 사례를 살펴보면 유럽의 경우, 도입초기 기술·유망 기술·기존 기술의 변화 등을 전문가들이 모닝터링하여 평가하는 방식으로 진행되고 있으며 미국의 경우, 전 세계 40명 이상의 전문가를 동원해 기회, 위협요인 분석과 관련 DB 마이닝, 전문가 분석 등을 체계적으로 결합하고 있다. 또한 선진기업의 사례를 살펴보면, 3M의 경우 '테크 포럼'이라는 전사적 기술기획 조직을 결성하여 아이디어를 발굴하고 있으며 듀폰의 경우 신규 사업 분야 도출, 기술동향 모니터링 및 분석, 전략적 연구과제 발굴 및 관리를 수행하는 조직을 운영하고 있다.
국내외 발표 유망기술 2,500개에서 선별 거쳐
KISTI의 미래유망기술선정 프로세스에는 크게 세 가지 방법이 있다. 먼저 정량적 방법을 살펴보면, 최근 활발히 연구되는 기술 중심으로 선정하여 계량정보 분석시스템에 의한 통계분석 과정을 거쳐 전문가의 급부상 연구영역 정의 및 분석 과정을 거치고 있다. 또 하나의 방법인 정성적 방법은 최근 이슈 및 특이 기술 감지, 정보원의 다양성과 신뢰성이 중요함에 중점을 두고 중장기 연구 개발 기술선정에 강점을 가지고 있다. 정성적 방법에는 크게 4단계로 구분할 수 있는데 글로벌 모니터링, 정보의 선별화 과정을 거쳐 정보의 클러스터링, 패턴 분석, 얼리사인 분석 과정을 거쳐 마지막으로 Delpi Method의 방법을 거친다. 크게 1단계와 2단계는 미래 연구 개발환경(기술, 시장, 정치, 경제, 사회, 문화 소비자 측면 등) 변화에 대한 상시적인 글로벌 모니터링을 실시하며, 3, 4단계는 분야별 모니터링 정보를 바탕으로 브레인 스토밍, 델파이, 계량분석 등을 활용하여 이머징 시그널 및 트렌드를 발굴하고 있다. KISTI의 미래유망기술선정의 마지막 프로세스 과정은 선행연구 활용이다.
이 프로세스의 핵심은 글로벌 관점에서 미래유망기술 도출이 가능하다는 것과 유망기술 내 핵심기술을 파악하는 데 적합한 특징을 가지고 있다. 최근 국내외에서 발표한 유망기술 2,500개를 수집하여 200개 기술을 선정한 다음 분석내용을 바탕으로 전문가를 활용한 전문분야 기술평가와 전문가를 활용한 비전문분야를 상호 검증하는 과정을 거친다. 이렇게 해서 97개 미래유망기술을 선별했고 NA 분류별 분석 과정을 통해 주목할 기술(제품) 12개를 선정하게 됐다.
바이오전지, 주목할 기술로 선정
클라우드 컴퓨팅 산업을 보면 클라우드 컴퓨팅은 IT 기업, 제조업의 제품 개발을 손쉽게 지원할 것이며, 서버를 한 대도 보유하지 않은 인터넷 기업의 출현이 예상된다. 또한 클라우드 컴퓨팅은 미래 컴퓨터 환경의 새로운 패러다임을 만들어갈 것으로 예상되며, 향후 전 산업에 걸쳐 생산성 향상, 새로운 비즈니스 창출 기회 제공으로 경제/산업적인 파급효과가 클 것으로 전당된다. 시장규모는 2011년 약 1,600억 달러로 예상되며(메릴린치), 현재와 전혀 다른 비즈니스 환경을 제공하기 때문에 MS, 아마존, 구글 등 대형 글로벌 기업이 앞 다투어 기술개발에 적극적으로 나서고 있는 상황이다.
다음으로 신재생에너지 중 바이오전지에 대해 소개하겠다. 바이오전지는 다른 신재생에너지에 비해 설치 시 차지하는 공간이 적고, 차량이나 소형 플랜트에 사용되어 경제적 파급도가 커서 ′주목할 기술′로 선정하게 됐다. 음식물에 들어 있는 탄수화물(포도당)을 효소로 분해하여 전기에너지를 얻는 원리이다. 또한 수소연료전지나 리튬이온 전지와 달리 폭발 위험성이 없으므로 사용상의 안전이 보장된다.
" 무선전력전송 분야를 보면 전선을 이용하지 않고 전력을 송수신하는 무선전력전송 기술은 IT기기에서 선을 사라지게 함으로써 IT기기의 디자인 혁명을 가능케 하여 인간 생활의 편리성이 획기적으로 증대시키는 기술이다. 향후 도래할 유비쿼터스 시대에는 필수적으로 구현해야 할 기술이며, 제 2의 IT혁명이 일어날 수 있을 것으로 기대하고 있다. "
신재생에너지 중 에너지 수확기술은 주변 환경 속에서 발생되는 운동, 빛, 열, 전파 에너지를 압전, 광 발전, 열전 및 유도 장치들을 이용하여 전기 에너지로 바꾸는 기술이다.
다음으로 기후변화 예측 및 모델링 기술에 대해 말하겠다. 다 아시다시피 지구의 기온이 올라가 이상 현상이 발생하고 있다. 그에 따라 이상 기후의 정확한 예측과 대책이 필요한 시점이다. 한반도의 기후변화가 세계 평균보다 2배 빠르게 진행하므로 고유의 기후변화 시나리오와 예측기술 개발이 시급한 상황이다. IPPC가 온실가스 배출과 기후변화 시나리오를 제공하고 있으나 각 지역별 기후 변화를 예측하기 어려운 실정이다. 이와 관련하여 탄소를 절감하는 기술이 주목받고 있다. 국제적인 기후변화 대응 및 온실가스 감축의무에 따른 신규수요가 큰 부분이다. 우리나라 역시 향후 2013년 이후 감축의무 이행이 불가피할 전망이다.
사회가 고령화로 흘러가고 있고 거기에 따른 안전한 삶을 보장하기 위한 기술도 주목된다. 스마트하이웨이는 도로에 달리는 자동차와 도로의 상황을 인식하는 네트워크를 통하여 운전자가 감지하지 못하는 위험이나 불편을 최소화 하는 방안이다. 스마트하이웨이 같은 경우 IT 등 첨단 기술을 종합하여 실현함으로써 관련 첨단 기술의 완성도를 높이고 산업적 시너지를 창출한다. 또한 스마트하이웨이를 브랜드화 하여 세계 시장을 선점함으로써 대규모 국부창출이 가능할 전망이다.
메타물질은 기존에 알려져 있지 않은 새로운 물성을 보이기 때문에 이에 대한 연구는 창의적 연구방법론을 필요로 하며, 궁극적으로 신개념 차세대 소자개발에 큰 기여를 할 것으로 기대되는 분야이다. 메타 물질은 자연물과 달리 사람이 필요에 의해 만들어 내는 물질로서 두개 이상의 물질을 동일한 패턴으로 조합하고 특성을 조정하여 새롭게 만든 것이다. 외부 전자기파의 전기장과 자기장에 대한 매질의 반응함수를 제어하여 광 메타 물질을 구현하는 경우 빛에 보이지 않는 투명망토의 제작이 가능하며, 도플러 효과가 역으로 일어난다든지 소리의 전파방향을 조절할 수 있는 음향메타 물질의 경우 투명 잠수함이나 선명한 의료영상을 얻을 수 있다.
인지과학 활성화 통해 미래 세상 획기적 변화 예상
바이오 컴퓨팅 분야는 생체현상을 이용한 전혀 새로운 방식의 컴퓨터를 구현하여 인간을 닮은 로봇의 출현이 가능해지고, 인지과학 활성화를 통한 미래 세상의 획기적 변화가 예상되는 분야이다. DNA를 이용한 바이오컴퓨팅은 분자생물학과 유전공학의 발달에 따라 생체분자를 사용하여 계산을 수행하게 된다. 또한 바이오 의과학의 경우 무병장수의 실현과 고령화 사회의 인간 복지, 삶의 질 향상을 이끌 기초 및 응용기술이다. 생명과학, 제약, 보건, 의료, 복지 분야가 포함되어 있으며 난치병 극복을 위한 게놈, 프로테옴 기반 신약개발 연구에 활용된다.
주목할 기술을 정리해 보면 건강한 삶을 위한 바이오 의과학에는 바이오장기, 나노치료, 역분화 줄기세포 분야로 나누어지며, 나노치료는 나노로소, 나노 항암제, 나노 약물전달시스템, 나노와이어 질변센서로 나눌 수 있다. 지속가능한 성장에 기여하는 신재생에너지 분야는 에너지 수확기술, 바이오 전지로 나눌 수 있다. 그 다음으로 국가적 위상 제고를 위한 극한환경과 거대과학 분야는 클라우드 컴퓨팅이 포함되어 있다. 편의 지능형 생활환경 구현을 위한 생체현상 규명 및 인지과학 활성화분야는 무선전력전송, 메타물질, 바이오 컴퓨팅(생물컴퓨터)가 포함되어 있으며, 과학기술을 견인하는 분야의 저탄소 사회 분야는 이산화탄소 저감기술이 포함되어 있다. 다음으로 고령화 사회에 대처하고 안전한 삶을 구현하는 분야에는 스마트 하이웨이 기술이 포함되어 있으며, 지구온난화를 예측, 대응하고 국토환경을 복원, 보존하는 분야는 기후변화 예측/모델링 분야가 포함되어 있다.
-권영일 KISTI 실장/미래유망기술세미나
＞＞ 대만·중국 반도체 산업 현황
중국 반도체 산업 성장이 대만에게 위협
대만은 많은 중소기업이 M&A에는 오히려 약점
공정 설비를 증설하기 위해서는 많은 투자가 선행돼야 한다. 예를 들어, 19나노미터 공정에서 1000피스를 생산하기 위해서 약 1억4천만 달러가 필요하다. 때문에 많은 기업들은 재정에 대한 부담감을 가질 수밖에 없다. 3~4년 전부터 세계적인 회사들, 특히 IDM(종합반도체업체) 업체들이 셋라이트 전략을 채택하고 있다. 미국의 경우 TI, 프리스케일 등 선진 IDM 기업들은 더 이상 투자를 하지 않고 있다. 인피니언과 같은 유럽의 기업들 또한 다르지 않다. 일본에서는 소니, 후지츠 등도 역시 투자를 하지 않고 있는 상황이며 이것은 세계적인 경영 트렌드다. 프로세스 기술 개발은 점점 분화되고 있다. 그 이유는 새로운 소재와 관련하여 불확실한 상황에 놓여 있기 때문이다. 이런 난관을 헤쳐가기 위해서는 신소재, 하이케이 유전체 개발이 필요하다. 또한 45nm가 대안이 될 수 있을 것이지만 기술 개발 속도를 감안했을 때, 2012 전까지는 상용화가 어려운 실정이다. 하지만 미래를 준비하는 입장에서 관련 업계는 큰 희망을 가지고 있다.
" 중국의 가장 큰 강점은 인재가 많다는 것이다. 중국은 대만과 마찬가지로 실리콘밸리에서 일하던 인력을 적극적으로 흡수했다. 또한 중국은 대학에서 많은 인재를 배출하고 있다. 대만의 가장 큰 위협요소는 산업구조로 볼 때 중소기업이 너무 많다는 것이다. 그 결과 합병의 어려움을 가지고 있다. 경기가 어려운 시기에 대만의 많은 기업들이 통합을 했어야 했다. "
45nm 공정기술 상용화가 대안 될 수 있어
다음 트렌드는 IC 디자인 회사들과 관련된 것이다. 과거에는 모든 사람들이 무어의 법칙을 따른다고 생각했지만 2년 전부터는 많은 회사들이 실천하지 못하고 있다. 원인으로는 2~3가지 있다. 첫 번째로 제품 자체가 복잡해지기 때문이다. 두 번째로 더 많은 기능을 원하기 때문이다. 세 번째로 굉장히 높은 마스크의 비용이다. 수 백 만 달러가 초기 개발비용으로 들어가기 때문이다.
디자인 회사 입장에서는 더욱더 혁신을 도모해야 한다. 과거에는 무어의 법칙을 따라 승리했지만 현재는 꼭 그렇지만은 않다는 점을 알아야 한다. 웨이퍼 수요는 늘어나고 다른 애플리케이션, 소비가전 쪽은 다른 방식으로 경쟁하고 있다.
제조능력 측면에서 봤을 때, 90년대 중반 당시에 웨이퍼 생산능력이 부족했다. 이에 많은 파운드리 회사들이 시장에 진출했으며 당시 IBM도 사 업을 시작하는 시점이었다. 많은 기업들이 시장에 투자했고 이후로 10년 동안 생산 능력이 너무 과도해졌다. 최근에는 금융위기로 인해 더욱 상황이 악화됐다. 전반적으로 오버 케파가 걱정거리로 남아 있으며, 많은 기업들에게 고민을 안겨 주고 있다.
중국에는 십년 전쯤 정부에서 반도체 산업을 계획했다. 다양한 인센티브 제공, 자본과 부지 등 많은 투자를 했다. 중국의 가장 큰 강점은 인재가 많다는 것이다. 중국은 대만과 마찬가지로 실리콘밸리에서 일하던 인력을 적극적으로 흡수했다. 또한 중국은 대학에서 많은 인재를 배출하고 있다.
어떠한 산업을 정착시키기 위해서는 시간이 필요하지만 중국은 시간이 부족한 상황이다. 하지만 중국은 시장 차원에서는 분명 많은 기회를 가지고 있다. 시장 자체가 크고 자체 기준을 설립할 수 있는 능력을 가지고 있다. 중국의 경우 가장 큰 위협요인을 분석해 보면 중국은 아직까지 지적재산권에 대해서 이해도가 부족하다. 중국이 다양한 기업들과 글로벌 경쟁에서 우위를 점하기 위해서는 글로벌 규칙을 따라야 한다. 그리고 중국은 투자회수라는 이슈를 반드시 생각해야 한다. 시장이 지속적으로 성숙하고 있지만 투자에 대한 결과적 측면을 간과하는 경향을 보이고 있다. 일단 투자만 하면 충분히 고객 확보와 함께 수익을 올릴 수 있을 것이라고 생각했지만 페블을 채우는 것이 더 중요한 시점이 왔다.
대만 SWOT 분석에 대해 말하겠다. 대만 정부는 학생들을 미국으로 유학시켜 공부했다. 이러한 정책 덕분에 상당이 많은 엔지니어들이 배출됐으며 자체 반도체 산업을 개발했을 때, 이러한 인력들이 많은 도움이 되었다. 엔지니어에 대한 능력을 키우고 경영 쪽에서도 많은 능력을 키웠다. 바로 이것이 대만 반도체 산업의 핵심이었다.
대만 마케팅 취약, 기초연구 부족이 약점
대만의 가장 큰 위협요소는 산업구조로 볼 때 중소기업이 너무 많다는 것이다. 그 결과 합병의 어려움을 가지고 있다. 경기가 어려운 시기에 대만의 많은 기업들이 통합을 했어야 했다. 이제 D램 가격이 회복기에 접어들고 있다. 하지만 가격은 곧 떨어질 것이고 많은 기업들이 다시 어려움에 처할 것으로 예상한다. 또한 중국의 성장이 대만에게는 상당한 위협이 될 것이다.
-잭슨 후(UMC) 전 회장 / 아날로그반도체 리더스 포럼
내용 요약
최근 반도체 산업의 8가지 트렌드
① 무어의 법칙이 진화함에 따라, 어떤 특정 분야에서의 웨이퍼 즉, 반도체에 대한 수요는 늘어나는 것이 아니라 오히려 줄어들고 있다.
② 선진 기술을 적용하는 응용분야는 줄어들고 있다
③ 선진 기술 개발비는 더욱더 높아지고 있으며, 대부분의 IDM은 팹 라이트(Fab-light) 전략을 모색하고 있다.
④ 공정기술 개발은 불확실성 때문에 점점 그 속도가 늦춰지고 있다.
⑤ 무어의 법칙은 향후 10년 이내에 벽에 부딪치고 말 것이다.
-고든 무어 (2007)
⑥ 반도체 디자인 회사들은 반도체 설계가 점점 복잡해지고 IP 준비에 대한 막대한 부담 때문에 특정 공정에 대해서는 개발하지 않는 경우가 있다.
⑦ 디자인 회사들은 점점 혁신적인 기술이 필요하며, 반드시 이기는 것만이 능사는 아니다.
⑧ 기술 성숙도, 선진화 등 모든 측면에서 이미 한계를 넘어섰다. 특정 부분에서의 강화가 필요한 시기다.
＞＞ 나노기술 개발 현황 및 응용
나노 분야도 융합기술의 선점이 필요하다
나노소재, 나노바이오 적용 분야 다양할 것
나노기술개발 특화 현황을 보면, 2005년 나노 분야에 10조원 정도의 시장규모를 가지고 있고 2010년에 이르면 130조원의 시장 규모를 형성할 것으로 보인다. 정부는 나노소재, 나노소자, 나도 반도체, 나노공정 등 네 가지 분야로 나누어 지원할 계획이다. 2020년 경에는 환경 에너지나 풍력 에너지와 관련한 나노 시장이 커질 것이다. 나노 기술 개발은 현재 국가 차원에서 개발 경쟁을 벌이고 있다. 미국의 경우, 엄격한 절차에 의해 연구비를 지원하고 있는 이유도 나노 분야가 다른 분야보다도 국가차원의 인프라 지원이 중요하기 때문이다. 나노소재의 응용분야는 무궁무진하다. 나노소자 분야는 테라 고속 전자부품 개발에 주로 응용되고 있다. 실리콘 발광수광소자는 나노소자의 한 분야를 차지하고 있으며 원천기술 개발을 목표로 삼고 있다. 나노바이오 분야는 정부에서 지원금을 굉장히 많이 투자하고 있는 분야 중 하나다. 현재 나노 바이오의 활용 분야가 많지 않지만 미래에는 다양한 분야에 적용될 것이다. 농약이나 암 진단 등에 활용될 수 있을 정도로 향후 중요한 아이템으로 대두될 것이다. 예를 들어 약물이 투입될 때 센싱 장비 등에 유용하게 적용되는 것이 한 사례이다. 나노바이오 분야는 다가오는 고령화 시대와 같이 실생활에 유연하게 적용할 수 있는 기술이다.
" 나노기술이 발전하기 위해서는 국가차원의 지원과 학교와 기업이 함께 연구하고 기술을 개발하는 공동 작업이 필요하다. 또한 나노기술은 세계적으로 많은 나라들이 개발하고 있는 분야이기 때문에 해외의 유망한 기술센터와 협력하여 진행해야 한다. "
고성능 나노 장비 개발에도 관심 가져야
또한 나노 분야에서 우리가 중점을 둬야할 부분이 공정이나 측정 장비이다. 나노 관련 장비들은 고가의 장비들이 많고 부품이나 여러 기타 장비를 수입해서 쓰고 있기 때문에 공정 개발이나 측정 장비 개발이 시급하다. 특히 고성능 장비 개발에 많은 관심을 가져야 할 필요가 있다.
앞으로 다가올 우주시대에 적용될 수 있는 나노 소재는 예를 들어, 우주 정거장의 엘리베이터 만드는 탄소나노가 대표적이다. 또한 자동차 분야에 많은 소재가 적용될 것이고 유리 코팅이나 휠 등에 향후 적용될 차량이 개발될 것이다.
우리나라에 6개의 나노 인프라 기관이 있다. 크게 2가지로 나누어 수원에 있는 나노센터와 교육과학부에서 만든 대전센터가 있다. 교과부에서 만든 대전 센터보다 규모가 작지만 지경부에서 주관하여 설립한 포항, 전주, 광주 센터가 있다. 또한 예전 정통부에서 만든 송도 RFID/USN센터도 있다. 종합 팹은 카이스트에서 관리하고 3개 센터는 자체적으로 수익을 창출하고 있다. 센터에는 특성평가에서 광을 측정할 수 있는 장비와 분석 장비를 보유하고 있다. 후공정 라인은 칩 본딩, 와어퍼 본딩 장비를 가지고 있으며 신뢰성을 검증할 수 있다.
현재 센터에서 진행하고 있는 나노 연구 분야는 LED, 태양전지 등이다. LED 분야는 지경부에서 지원받아 융합지원센터를 운용, 칩 제조 기술과 장비 공정, 에피 관련 기술을 연구하고 있다. 태양전지 분야는 상호적 태양전지를 연구하고 있으며 칩을 제조하고 있다. 상호적 태양전지는 일반 태양전지보다 태양으로부터 다양한 파장을 받을 수 있는 기능을 가지고 있다. 이론적으로 보면 태양의 파장을 60까지 흡수할 수 있다. 무엇보다 직광이 가능한 장점을 가지고 있다.
향후에 우리가 나노를 어떻게 발전시킬 것인가를 간략하게 정리해 보면, 나노는 융합기술의 선점이 필요한 분야이다. 또한 나노기술이 발전하기 위해서는 국가차원의 지원과 학교와 기업이 함께 연구하고 기술을 개발하는 공동 작업이 필요하다. 또한 나노기술은 세계적으로 많은 나라들이 개발하고 있는 분야이기 때문에 해외의 유망한 기술센터와 협력하여 진행해야 한다.
-나노소자특화팹센터 신기수 박사 /
2009년 한국 반도체디스플레이 기술학회 추계심포지움
＞＞ 차세대 디스플레이 신기술 및 산업동향
성숙기 접어든 디스플레이 토털 이노베이션 추구해야
E-Paper, E-Book 등 그린 테크놀로지 주목
디스플레이 산업은 성숙기에 접어들고 있다. 디스플레이는 2004년 수출 주 품목으로 자리 잡은 이래, 2008년 최고의 수출제품이 되었으며 앞으로도 주력제품이 될 전망이다. 현재 LCD는 CRT 등 기존의 디스플레이 시장에서 꾸준히 점유율을 넓혀왔으며, PDP는 일정 영역을 점유하면서 비슷한 수준으로 유지할 것으로 전망된다. OLED 시장도 확대될 것으로 보이나 어느 한계에 다다르면 얼마나 확장될 수 있을지는 정확히 예상할 수 없어 향후 5년 정도는 꾸준히 성장하기 위해 또 다른 방안이 필요한 실정이다. 현재 LG는 장비의 국산화가 50 정도 이루어져 있으며, 이를 지속적으로 증가시키기 위해 노력하고 있다. 2009년 P8 공장에서 이미 50 이상 국산 장비가 점유하고 있으며 편광판, 백라이트 등 부품 부분도 국산화 붐이 일고 있다. 그러나 아쉽게도 현재 소재 쪽은 아직 미흡한 상태다. 현재 IPTV 시대를 맞이하여 시장에 적합한 디스플레이를 개발해야하는 과제가 있다. 지금까지 디스플레이는 TFT-LCD 제품군을 확대하는 것으로 발판삼아 발전해 왔으나 향후 신기술을 통한 성장의 토대를 마련해야 할 것이다. 또한 과거에는 품질 향상 및 저비용화를 위해 재료, 부품 장비의 효율 개선 및 최적화에 집중해 왔다면 향후에는 새로운 도약을 위한 'Break through Tech'가 요구되며 이를 위해 공동 협력을 통한 신개념의 재료, 장비, 공정기술 개발의 토털 이노베이션을 추구해야 한다.
IPTV 시대 맞는 디스플레이를 개발해야
디스플레이는 이제 실내에서 실외로 나가야 한다. 현재 그린 테크놀로지가 주목받고 있으며 E-Paper, E-Book도 그린 테크놀로지의 좋은 예가 될 수 있다.
인도어에서 아웃도어로 빠져나가는 디스플레이 시장 환경에서 디스플레이는 이제 햇빛이 밝은 환경에서도 적용될 수 있어야 한다. 이를 LCD 분야에서 보면 표면 강도를 어떻게 하면 줄일 수 있느냐, 반사를 줄일 수 있느냐가 관건이다. 아마도 실외 디스플레이에서 퍼블릭 인포메이션이 주류가 될 것이다. 이러한 조건을 충족하기 위해서는 온도변화에 따른 디스플레이 적응 능력이 함께 수반 돼야 할 것이다. 또한 액정의 불량률을 줄이고 안정된 온도 영역을 넓혀야 한다. 크기가 커지는 것에 발 맞춰 아웃도어 쪽에서 요구하는 니즈를 만족시켜야 한다.
이제 디스플레이는 새로운 기능에 초점을 맞춰야 한다. 다양한 분야에 적용하고 누구나 쉽게 즐길 수 있게 상용화 돼야 하며, 다른 분야에도 유연성을 가지고 접목돼야 한다. 안경을 안 쓰고 3D를 볼 수 있는 기술이 약 5년 후에는 가능할 것으로 보인다. 이미 많은 업체들이 발 빠르게 개발하고 있는 분야이기 때문이다. 이와 관련하여 패널에다 좌평광, 우평광을 나누어 신호를 다르게 내보내는 기술을 개발하고 있다.
터치 분야를 살펴보면 LCD 패널에다 새로운 터치 방식을 접목하는 방식이 이슈가 될 것이다. 주로 이런 부문은 모바일, 노트북, 면적이 넓은 디스플레이 쪽으로 넘어가면 멀티터치 분야에 적용될 것이다. 또한 터치는 기능뿐만 아니라 터치를 했을 때 사람에게 전달할 수 있는 느낌도 중요한 이슈가 된다. LG는 이런 기술들을 연구, 개발하고 있다.
LED는 백라이트 기능을 향상시키는 것이 가장 중요하다. 또한 백라이트를 가전화시켜는 과정에서 전력을 효율적으로 운용할 수 있는 기술을 개발해야는 과제가 있다.
디스플레이 소재를 보면, 디바이스의 성능을 향상시키기 위해 실리콘을 대체하여 마이크로 크리스털 등 다른 소재를 사용하여 제품의 가격을 낮추고 경쟁력을 강화시키는 것이 키포인트이다.
LCD 산업은 이미 성숙기로 접어들었다. 가격 부분에서 새로운 시각으로 바라보아야 할 시점이 왔다. 또한 필요한 부분에 따라 마스크를 어떻게 맞추느냐의 문제와 재료 개발 등을 효율적인 방식으로 다가서야 한다. 미래의 디스플레이는 성능 향상과 더불어 효율을 높이면서 가격은 낮춰야 한다. 때문에 새로운 콘셉트로 바꾸지 않으면 안 된다. 이를 위해서는 장비, 재료, 프로세스가 사업초기 단계부터 유기적으로 관계를 맺고 진행돼야 한다.
-LG디스플레이 양명기 수석연구원 /
2009년 한국 반도체디스플레이 기술학회 추계심포지움
＞＞ LCD 신기술 및 산업동향
제조 중심의 성장에서 고객 중심으로 환경 바뀌었다
새로운 애플리케이션 창출, 제2기 발전단계
디스플레이 산업을 2기로 구분할 수 있다. 1기를 블랙마스크로 구분할 수 있겠고, 이제 제2기의 시점을 맞이하여 지속적으로 디스플레이 산업이 발전하기 위해서는 새로운 애플리케이션을 창출함으로써 하이마스크가 될 수 있다. 작년 상반기까지만 해도 1기가 끝나는 시점을 2010년으로 예상했으나, 지난해 미국의 금융쇼크로 인해 2008년 후반기부터 2010년까지 지속적으로 역 성장할 것이다. LCD 산업은 작년 상반기까지 급성장해왔다. 그 패턴은 3가지로 생각할 수 있다. 우선 노트 PC다. 1995년부터 노트 PC가 생산되며 LCD 산업의 시초가 되었다. 그리고 2000년부터 모니터가 주를 이루면서 빠른 속도로 CRT를 대체하며 시장을 형성하고 있다.
끝으로 TV는 2005년부터 작년 초반까지 LCD의 성장을 가져오고 있고, 작년 하반기부터 역성장으로 들어가고 있다. 따라서 어떠한 방안으로 현재의 상황을 극복하여 네 번째 파도를 어떻게 찾을 것인가 하는 것이 핵심 주제라고 할 수 있다. 1998년 LCD 매출액은 70억 원 정도였다. 2008년은 890억 원으로 추정되는데, 이는 LCD 시장이 약 13배 정도 급속도로 성장한 것을 말해준다. 매출을 보면, 2008년의 매출액 중 LCD TV가 41, 모니터 22, 노트PC 11, 모바일 21 정도로 구성되고 있다. 삼성 마케팅팀에서는 모바일을 뺀 매출액은 작년 380억, 올해 49억 6천만 원으로 작년대비 13 수량적인 측면에서 증가할 것으로 예상했다. 반면, 모바일 분야를 뺀 매출액 면에서는 작년 720억, 올해 610억으로 15 역성장 할 것으로 전망했다. 실제 2007년부터 역성장이 시작되었고, 내년에는 회복기에 들어서서 2011년에야 매출액이 증가할 것으로 예상된다.
240Hz LCD TV가 주류…전하 이동속도 높이는 소자 개발해야
LCD산업은 기존의 제조 중심의 성장에서 고객 중심으로 변모할 것이다. 1998년부터 우리는 장기적이고 지속적인 기술의 핵심을 바탕으로 하이퍼포먼스, 큰 패널 사이즈, 저가격을 앞세워 성장을 해왔다. 1998년에는 14.1인치, 작년에는 51인치 등의 제품을 생산하고 있다. 단기적인 측면에서 보면 획기적인 공정개발이 있었고, 핵심 공정이 없었다면 LCD의 자리에 PDP가 있었을 것이다.
과거에는 고속성장을 이뤄왔으나, 이미 성수기에 도래한 현재 또다른 성장 방향을 필요로 하고 있고 그것을 찾기 위해 두 가지 전략이 필요하다. 첫 번째, 부가가치가 있는 기술 전략을 개발해야 한다. 두 번째, 제조 중심에서 고객 중심으로 변모하는 기술을 창출해서 지속적이고 건전한 성장을 이룰 수 있을 것이다.
고객 중심의 미래를 위해서는 아래와 같이 4가지로 설명할 수 있다. 이는 △LCD 이노베이션과 퀄리티를 가져갈 수 있는 기술 △가치를 창조할 수 있는 기술로서 인터렉티브 디스플레이, 3D 디스플레이 등 △새 애플리케이션 개발 △그레이드 테크놀로지를 따라가는 시장의 트렌드 등이다.
LCD 이노베이션이라든지 퀄리티를 달성할 수 있는 기술은 두 가지 기술이 필요한데, 하나가 패널이 커야하고 나머지는 울트라 레졸루션이 절대적으로 필요하다는 점이다.
실질적으로 필요한 기술은 전자 이동속도다. 이동속도는 0.5㎠/V.sec가 되어야 하는데 반드시 소자 개발이 선행되어야 한다. 2010년까지 주로 LCD TV는 240Hz가 주류가 될 것으로 예상하고 있다.
LCD 백라이트를 하나의 마술사로 평가하고 있다. 왜냐하면 LED 백라이트를 사용하면 초 슬림한 LCD 모듈을 만들 수 있고 리얼 패널을 구현할 수 있다. 소비전력은 40 절감시킨다.
인터렉티브 기술은 편리하고 감각적인 디자인을 할 수 있다. 과거에는 마우스나 키보드를 사용하여 노트 PC 등을 사용했으나, 완전한 터치로 변할 시점이 얼마 남지 않았다. 따라서 본체를 센싱할 수 있고 멀티터치할 수 있는 기술이 앞으로 트렌드가 될 것이다. 기술 트렌드를 살펴보면 향후 유저 인터페이스까지 지원되는 멀티터치로 변모될 것으로 예상되고 궁극적으로는 본체 디스플레이를 거쳐서 임베디드 패널에 적용될 것으로 보이며 노트PC, 모니터로 이동해서 궁극적으로는 화면, 키보드 등 모든 분야에 터치기술이 접목될 것이다.
두 번째 기술인 3D 디스플레이의 운영체를 보게 되면 엔터테인먼트, 브로드캐스팅 운영체가인데 3D 시네마를 30편 이상 제작하겠다고 이미 발표된 상태며 방송 분야에서는 일본의 NHK, 영국 방송 등에서 일정 부분 3D 방송을 실시하겠다고 발표된 상황이다. 3D는 두 가지 기술로 조율된다. 안경을 쓰는 기술과 쓰지 않는 기술로 분류되며 궁극적으로 2015년 경에는 안경을 쓰지 않는 3D 디스플레이가 성장할 것으로 전망되며 2020년이 되면 최종적인 홀로그래피 기술이 적용될 것으로 보인다.
시장을 살펴보면 두 가지로 창출할 수 있다. 기존의 제품을 대치하는 시장과 새로운 마켓을 창출해 내는 방법이 있다. 현재 시장의 성장속도가 LCD의 성장속도보다 훨씬 더 빠르게 성장하고 있고 2020년경에 이르면 50조 원 정도의 매출액을 예상하고 있다.
-삼성전자 석준형 부사장 /
2009년 한국 반도체디스플레이 기술학회 추계 심포지움
＞＞ OLED 산업 및 기술동향
OLED TV 2011년 본격적인 시장 진입 예상
자체 발광 큰 장점, 진정한 블랙 구현 가능
OLED은 형광성 유기화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계발광현상을 이용하여 스스로 빛을 내는 자체발광형 유기물질을 말한다. RGB의 삼원색을 적층하여 전류를 흘려줌으로써 즉시 빛이 나오게 하는 원리로 구성되어 있다. 따라서 LCD와 비교했을 때 백라이트가 필요 없다는 장점이 있다. OLED의 가장 큰 장점은 '자체 발광'이라는 것이다. 자체발광으로 인해 색 재현 범위가 상당히 넓다. LCD는 정면으로는 블랙이 잡혀도 측면으로는 빛이 새어나오는 등 어두운 계조를 표현할 경우 색 재현 범위가 매우 좁아지는 특징이 있다. 그러나 OLED는 전류를 흘리지만 않으면 빛이 나오지 않기 때문에 어떤 계조의 범위에서든 일반적인 화면을 표현할 때 낮은 그레이의 색도 디테일하게 살아난다는 특징이 있다. 다시 말해 진정한 블랙의 구현이 가능해 높고 균일한 색 재현율을 자랑한다. 또한 채도가 높으면 더 밝아 보이는 효과가 있다. 특히 LCD에 비해 더 밝게 보이므로 모바일 제품의 경우 소비전력을 낮춰준다.
백라이트 필요 없어, 높은 제조 원가가 부담
화소 형성에 있어 현재의 증착 방식으로는 대형 기판 및 고해상도 대응에 한계가 존재하며 용액 및 레이저를 이용한 전사공정을 개발 중에 있다. 큰 사이즈를 개발하기 위한 기술로는 증착 방식, 잉크젯 방식, 레이저전사 방식 등 3가지가 있다.
증착 방식은 유기물질의 사용률을 높이기 위한 방식으로 현재 가장 널리 이용되는 기술이다. 잉크젯 방식은 원하는 영역에만 인쇄를 하여 필터링 하는 방식으로 아직은 성능이 기존의 증착 방식에 비해 떨어진다는 평이 주를 이루고 있으므로, 현재는 대표적인 방법으로 양산하기 어렵다는 문제점을 지니고 있다. 레이저전사 방식은 레이저를 이용하는 기술로 400PPI까지 구현이 가능함에 따라 고해상도 구현에 매우 탁월한 기술 방법이라 할 수 있다. 전극기판, 유기재료, 구동부품, 증착기, 노광공정재료, 봉지재료, 봉지장비, 계측장비 등에 전반적으로 채용되고 있다.
OLED는 AM(능동형)이 시장에 참여함으로써 PM(수동형) 시장은 점차 감소하고 있는 실정이다. 이와 더불어 SMD가 전 세계시장의 46 이상을 차지하고 있으며 특히 AM 시장은 70 이상을 차지하고 있다. 2009년 본격적인 시장에 참여한 이후 향후 급격한 성장이 예상되고 있다. 특히, TV 시장은 2011년 이후 본격적인 시장 진입이 예상되고 있다.
OLED 조명은 LED의 조명과 매우 유사한 편이다. OLED의 발광 특성을 이용한 조명을 개발한 것으로서 고효율의 조명이므로 에너지 절감 효과가 크며 유해물질을 사용하지 않아 폐기물 절감 효과가 있는 것으로 나타나고 있다. 또한 LED 조명에 비해 눈부심이 훨씬 적고 면조명을 구현할 경우 부수자재가 필요 없게 된다. 그러나 현재까지는 높은 제조원가가 문제시 되고 있다.
최근 에너지 절약 및 효율 개선 방안의 필요성이 대두되고, 전 세계적으로 환경문제가 직접적으로 떠오름에 따라 OLED 조명의 개발 필요성이 증대되고 있다. 백열등 대비 에너지 절감이 월등한 편이고, 환경 유해물질이 함유된 형광등에 비해 친환경적인 면에서 차별성을 띄고 있다. OLED 조명은 구동 TFT, 픽셀 등이 필요 없기 때문에 디스플레이 용 OLED에 비해 개발이 쉬운 편이고, 패널 자체를 자체발광 광원으로 활용할 경우, 사람과 가장 친화적이고 눈부심이 없는 조명이라 볼 수 있다. 그러나 OLED의 경우, 고 광량을 내기 위해서는 많은 전류를 흘려줘야 하므로 현재까지는 상용화하기에는 조금 문제가 있는 것으로 판단된다.
눈부심이 적고, 연색성이 뛰어나며 구동 및 저장이 용이한 OLED는 인간에게 매우 친화적인 디스플레이이므로 시장이 가장 먼저 열릴 것으로 전망되며 윈도우를 구현할 것으로 보고 있다.
-이종노 KETI 디스플레이연구소 센터장 /
2009년 한국 반도체디스플레이 기술학회 추계 심포지엄
＞＞ LED 신기술 및 산업동향
IT 디지털 기술과 결합…새로운 조명 시장 전개
IT 제어 및 센서, 통신과 통합, 디밍과 색온도 변환
2015년까지 연 27 상승, TV는 2013년 60 성장
최근 LED가 새로운 것으로 각광받고 있다고 하나, LED는 기존부터 존재해 왔다. LED는 변화기를 3기로 나눠볼 수 있다. 1기가 모바일 디스플레이용 백라이트가 존재해왔고, 2기가 LED TV로 대변되는 대형 디스플레이용 백라이트, 3기는 조명용 LED로 활용될 수 있을 것이라고 해서 이러한 변화를 살펴보면 LED는 시장에서 충분한 매력을 가지고 있는 것으로 볼 수 있다. LED의 시장과 전망을 살펴보면, 디스플레이용과 조명과 전장용으로 나누어 볼 수 있다. 시장의 성장세를 살펴보면, 2009년 68억 달러에서 2015년 190억 달러로 연 27 상승할 것으로 전망된다. 디스플레이용은 25억 달러에서 88억 달러로 연 23의 성장률이, 조명 및 전장용은 24억 달러에서 149억 달러로 약 38 성장할 것으로 예상되고 있다.
삼성경제연구소 기준으로 디스플레이 부문, TV는 2009년 3에서 2013년 60 정도의 성장을 전망하고 있으며 이는 가장 큰 성장세이다.
조명부문은 현재 LED 효율의 증가로 인해 시장을 본격적으로 형성하는 중이며 실내조명 시장의 성장이 예상된다. 또한 휴대용, 의료용, 농/어업용 등의 응용조명 시장이 확대될 것으로 보인다. 전장용 LED 부문은 다음과 같다. 고급형 차량에 적용 중인 LED는 준·중형 SUV를 지나 전 모델에 적용을 확대하는 추세다. 전장용 LED 부문의 채용은 현재까지는 초보 단계이지만 향후 LED 시장의 한 분야로서 자리 잡을 수 있을 것으로 예상된다. 그리고 고급형, 친환경 하이브리드 모델에 LED 광원을 채용하는 것이 가속화되고 있으며, DRL 및 실내등 용 LED 잠재시장이 매우 크기 때문에 추후 관련 제품이 시장에 출시될 것으로 전망된다. LED TV는 화질, 박막형 디자인을 비롯해 친환경적인 면에서 차별화 된 제품이다.
고해상도, 고속구동, 명암비, 탁월한 고색재현이 가능하며 로컬 디밍이 가능한 BLU 개발이 가능하다. 또한 고 광량 LED를 지속적으로 개발하고 있다. 무엇보다 LED TV의 마케팅 트렌드가 화질에서 가격적인 메리트, 슬림한 디자인으로 전환되는 추세다. 그리고 LED 광원의 경우 에너지 규격에 적합하고 CFL 광원은 현 수준에서 4.0 버전을 만족하지 못하므로 개선이 필요하다.
" LED TV는 화질, 박막형 디자인을 비롯해 친환경적인 면에서 차별화 된 제품이다. 고해상도, 고속구동, 명암비, 탁월한 고색재현이 가능하며 로컬 디밍이 가능한 BLU 개발이 가능하다. 무엇보다 LED TV의 마케팅 트렌드가 화질에서 가격적인 메리트, 슬림한 디자인으로 전환되는 추세다. "
사용자 친화적인 조명 솔루션 구현
고효율의 LED를 개발하여 저소비전력, 고휘도, 주로 02.~0.5W의 전류를 흘려주는 미들파워 이하의 칩을 사용하고 있다. 형광체 기술의 도입으로 색 재현성을 향상시키기 위해 형광체 스펙트럼의 폭을 감소시키는 것이 중요하다. 장수명 및 고효율과 관련된 기술인 패키지 기술을 비롯해 슬림형 디스플레이 제품의 설계를 위한 LED 측면의 설계를 고려하는 기술을 채택하고 있다.
LED 조명은 백열등 대비 전력소비량이 1/7 밖에 되지 않으며, 수명은 10배 이상 길어 뛰어난 에너지절감 효과를 자랑한다. 또한 국제적 협약으로 이뤄진 대응 광원으로서 이산화탄소 배출량이 감소되고 유해물질과 파장이 발생하지 않아 매우 친환경적이다. 이와 더불어 HID의 수명이 1만5000시간, 할로겐 3000시간, 백열등 1000시간인데 비해 LED의 수명은 5만 시간 이상으로 매우 길어 유지 보수비용이 절감되는 효과가 있다. 그리고 IT 중심의 디지털 기술과의 결합으로 새로운 조명 응용 시장이 전개된다. IT 제어 및 센서, 통신과의 기능이 통합되고 디밍과 색온도의 변환을 통해 시간, 용도별로 다양한 분위기를 연출할 수 있어 사용자 친화적인 조명 솔루션을 구현할 수 있다.
-김진태 삼성 LED 상무 /
2009년 한국 반도체디스플레이 기술학회 추계 심포지엄
＞＞ 전력관리 반도체 설계 기술
유휴 상태에서도 효율성 높은 디자인해야
전력 IC 설계, 대기전력소모·발열 문제 해결 급선무
무선 마이크로 센서 애플케이션 무한…통합 솔루션 필요
에너지는 언제나 어려운 도전이다. IC보다 기반 기술이 중요하다고 생각한다. 또한 무선 마이크로 센서가 중요해지고 있다. 무선 마이크로 센서는 사람마다 필요에 의해 수천 개가 될 수 있고 관련 애플리케이션이 무한하다. 우리는 시스템 솔루션에서 고성능이 필요하다. 이러한 니즈를 만족시키기 위해서는 지능화가 중요하며, 편리한 휴대성을 지녀야 한다. 모든 것이 휴대가 가능해 질 것이고 경량화에 따른 자체 구동 능력을 갖춰질 것이다. 또한 지속적으로 전력을 효율적으로 배분하여 장시간 동안 구동하는 것 역시 중요하다. 이러한 이유에서 통합된 솔루션이 필요하다.
휴대성, 경량화에 기여할 것
기본적으로 에너지 소스로부터 최적화된 에너지를 뽑아야 한다. 궁극적인 목적은 에너지 전송에 있다. 근본적인 목적은 에너지를 가장 적게 쓰는 방법에 있다. 이러한 대안으로 선형 레이귤레이터를 쓰는 방법이 있다. 또한 아웃풋을 레귤레이션하는 방법이 있다. 이러한 대안은 비용이 적게 들어간다는 점과 빠른 속도를 강점으로 한다.
반면에 한계로 지적되는 것이 출력 전압의 한정과 효율의 제약이다. 이러한 한계를 극복하기 위한 방안으로 스위칭 컨버터가 좋은 예가 될 수 있다. 스위칭 컨덕터는 인덕터와 커패시터를 쓰기 때문에 효율이 뛰어나다.
무선 마이크로 센서는 로우 파워와 효율성이 요구되는 분야이다. 리튬이온 전지를 보면 파워가 낮은 것을 볼 수 있는데 이 때문에 업계에서 인기가 많다. 또 하나의 대인이 될 수 있는 연료전지는 에너지 밀도가 상당히 높아 에너지 수명이 높다. 하지만 파워가 낮고 리튬이온보다 느린 프로세싱이 문제점이다. 그 다음으로 원자력 배터리를 들 수 있는데 아직 실용화는 단계는 아니고 현재 연구 중이다. 낮은 안정성과 비용의 한계를 극복해야 한다. 저장 분야에서는 리튬이온이 강세이다.
주변 에너지로는 밀리 와트당 가장 효율적인 빛이 있는데 실내에서는 효율성이 떨어지고 애플리케이션에 따라 많은 제약을 가지고 있는 것이 단점이다. 운동 에너지 등도 주변 에너지의 한 예가 된다.
수집이라는 것은 로드 전체를 지원하는 것이 아니라 파워를 충분한 상태로 만들어야 하는 것이 목적이다. 열에너지는 온도차를 통해서 에너지를 뽑는 것으로 매크로 애플리케이션에 상용할 수 있다. 하지만 마이크로 애플리케이션에 부적절한 면을 가지고 있다. 때문에 통합하는 과정에서 히트싱크까지 고려해야 한다.
시스템온칩, 전력 소비 최소화에 중점
파워 IC 분야에는 피크 파워 효율이 가장 중요하다고 하지만 유휴 상태의 효율과 디자인 부분에도 효율성이 높아야 한다는 것이 현재 새로운 트렌드로 부각되고 있다.
고성능 전력공급 IC가 군대(정찰용 라이트), 우주탐사(리모트 센서), 바이오(모니터링, 진단, 원격치료), 소비가전(LED 디스플레이 등), 자동차 모터 구동 분야, 산업기계 분야 등에서 그 필요성이 더해지고 있다. 하지만 고성능 전력 IC는 항상 대기전력소모, 발열 등의 문제에 부딪친다. 그래서 엔지니어들은 발전 효율이 높은 연료 전지를 쓰거나 전력 손실이 매우 적은 회로를 개발하는데 심혈을 기울이게 된다.
따라서 전력 반도체는 최대한 하나의 칩에(System on a Chip) 통합되어야 하며, 전력 소비를 최소화하기 위해 에너지를 저장할 수 있도록 설계하는 것이 매우 중요해지고 있는 시점이다.
-가브리엘 린컨-모라, 조지아 공대 교수 /
아날로그반도체 리더스 포럼
회원가입 후 이용바랍니다.
개의 댓글
댓글 정렬
BEST댓글
BEST 댓글
답글과 추천수를 합산하여 자동으로 노출됩니다.
댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글수정
댓글 수정은 작성 후 1분내에만 가능합니다.
내 댓글 모음