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Trillion 센서 시대, 시각 센서-솔루션 중심 클러스터 구축해야

센서는 수입하면 된다는 인식에서 탈피 필요

Trillion 센서 시대, 시각 센서-솔루션 중심 클러스터 구축해야


[산업일보]
센서수요가 2007년 스마트폰 등장 이후 꾸준히 증가하고 있다. 2020년에는 연 평균 1조 개 이상 생산되는 ‘Trillion 센서시대’에 임박할 것으로 예상된다.

스마트폰 1대에 센서 20여 개가 사용되고 있으며, 2007년 연평균 1천만 개 수준에 불과했던 센서 생산량이 2015년에는 150억 개로 급증했다. 일반폰에는 이미지와 음향센서 2가지 종류만 사용하는 반면, 스마트폰에는 전후방 카메라에 이미지 센서 2개, 마이크로폰 센서 3개 외에 근접·터치·위치·가속도·압력·온습도 등 다양한 센서가 사용되고 있다.

향후 스마트홈·웨어러블·스마트카 등 다양한 IoT 기기들이 끊임없이 출시될 것으로 예상되기 때문에 센서수요는 꾸준히 증가할 것으로 전망된다.

2025년 이후에는 에너지·인프라·팩토리 등의 극한환경 분야에서도 수요가 증가하면서 센서 시대가 본격화될 전망이다. 고온·고압·다습한 극한환경에서는 센서로 취득한 데이터의 품질이 열악했기 때문에 센서보다는 숙련공의 오감에 의존했다. 하지만 숙련인력 고령화 가속, 제조업 생존전략에 따른 스마트화 전환 등의 영향으로 극한환경 분야에서도 센서 수요가 급증할 것이다.

센서의 재료는 실리콘·세라믹·금속·고분자 등 수천 가지로 다양하지만, 실리콘이 40%를 차지하며 재료시장을 주도하고 있다. 2015년 글로벌 센서시장 규모는 795억 달러이며, 그중 실리콘 기반 반도체 센서가 316억 달러를 차지하고 있다.

순수 실리콘이 아닌 실리콘 화합물 재료의 경우 극한 환경에서도 견딜 수 있어 경제성 있는 센서 개발이 가능하다. 순수 실리콘은 고온·고압·고전력의 환경에서 견디기 어렵기 때문에 석유·가스, 에너지, 팩토리, 국방, 항공우주 등 극한환경 산업에서는 적용에 무리가 있다. 온도센서의 경우, 가스발굴에 275℃, 가솔린 엔진은 300℃, 지열발전소는 375℃, 가스 및 항공엔진에는 600℃를 견디는 센서 재료가 필요하다.

외부환경이 열악하지 않더라도 센서크기가 줄어들고 '고집적화' 될수록 발열과 고압문제가 발생하기 때문에 순수 실리콘만으로는 IoT 시대를 대응하는 데에는 한계가 있다. 탄화규소(SiC) 등과 같이 물성이 우수한 실리콘 화합물 재료가 사업화된다면 전기차 및 태양광 등의 전력반도체용 재료는 물론 극한환경의 센서재료로도 사용이 확대될 가능성이 있다.

SiC(Silicon Carbide)는 실리콘(Si)과 탄소(C)로 구성된 화합물 반도체의 재료로, 절연파괴 전계강도가 실리콘 대비 약 10배가 높기 때문에 고온·고압용 디바이스, 전기차 및 전력 Grid의 전력반도체 소재로 우수하다.

전문가들은 SiC 웨이퍼 글로벌 시장규모를 2025년 1조 5천억 원 돌파 이후 2030년에 8조 원 규모로 급성장 할 것으로 전망하고 있다.

센서는 인간의 오감(五感)을 보완하는 방향으로 발전할 것이기 때문에 시각과 관련된 센서가 대세가 될 것으로 보인다.

인간의 시각을 보완하기 위해 높은 해상도와 정밀도를 센서 수요가 증가하고 있다. 인간은 외부환경을 인지할 때, 시각에 83%를 의존하고 청각(11%), 후각(4%), 촉각(1%) 순으로 의존한다.

자율주행차 등 제조부문 외 다양한 서비스 영역에서 스마트화를 위해 시각센서 기반 시스템 도입이 확대되고 있다. 자율주행 시스템을 위해서는 첨단운전자 보조시스템(ADAS) 등의 기술과 시각 기반 센서기술이 사업화돼야 한다.

ADAS(Advanced Driver Assistance Systems)에 탑재되는 각종 영상, 레이저, 라이다, 초음파 센서를 통해 차량이 스스로 전후좌우를 식별할 수 있다. 2021년 ADAS 시장은 370억 달러 규모로 성장할 것이며, 센서시장이 210억 달러로 전체 시장의 56%를 차지할 것으로 전망되고 있다.

그렇다면 스마트 센서 시대에 우리는 어떻게 대응해야 할까. 포스코경연연구원의 미래사업 연구실 김영훈 수석연구원은 “센서는 수입하면 된다는 인식에서 탈피해 센서 클러스터를 운동·환경·시각으로 구분하고 직접 개발-생산-사용하는 생태계를 구축할 필요가 있다”며 “대기업과 중소기업, HW업체와 SW업체가 협업해 ‘시각 센서-솔루션 중심’의 클러스터를 구축해야 한다”고 말했다.

그는 이어 “스마트 센서 중에 전략 아이템을 선정하고 재료부터 솔루션까지 총괄 개발하는 장기 비전을 구축해야 한다”며 “예를 들어 극한 환경 센서는 2025년부터 개화되며 아직 시장 주도업체가 없는 상황이다. SiC 등 다양한 재료에 기반한 극한환경 센서에 대해 기술개발 및 사업화 로드맵울 작성하고 중장기적 관점에서 산업 생태계를 육성할 필요가 있다”고 강조했다.
신상식 기자 scs9192@kidd.co.kr

반갑습니다. 신상식 기자입니다. 정부정책과 화학, 기계 분야를 담당하고 있습니다. 빠른 속보로 여러분들을 찾아뵙겠습니다.

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