[공학저널 김하영 기자] 최근 산업통상자원부는 ‘뿌리 4.0 경쟁력 강화 마스터플랜’을 확정하고 6개에 머물렀던 뿌리기술을 14개로 확대하도록 했다. 기존 주조, 금형, 소성가공, 용접, 열처리, 표면처리 등 6개 기술에서 센서, 사출·프레스, 3D 프린팅, 정밀가공, 엔지니어링 설계, 산업지능형 소프트웨어, 로봇, 산업용 필름, 지류 등 8개 기술이 추가됐다.
특히 뿌리산업 기술로 새롭게 포함된 센서(Sensor) 기술은 4차 산업혁명 기술의 근간이 된다고 해도 과언이 아니다. 외부 자극을 받아 물리적, 화학적, 생물학적인 외부 정보를 전기신호로 변환하는 소자인 센서는 기술의 발전으로 그 범위가 점차 확대되고 있기 때문이다.
스마트시티, 스마트팩토리, 스마트팜, 로봇, 자율주행 등 ‘스마트’가 붙는 모든 분야에서 센서는 필수적인 요소로 손꼽히고 있다. 또한 뿌리산업 핵심기술 선정과 함께 센서는 그간 축적된 기술과 노하우를 적용할 수 있는 신성장 산업으로 주목받고 있다. 하지만 국내 산업은 아직까지 중소중견기업의 비중이 90%에 달해, 기업의 성장이 시급한 상황이다.
이에 <공학저널>은 우리나라 산업의 기반이라고 할 수 있는 뿌리산업 도약을 위한 센서 기술 개발 현황을 알아보고, 관련 기업 지원을 통해 더 큰 도약을 모색하고 있는 한국전자기술연구원 스마트센서연구센터 차철웅 센터장, 신규식 책임연구원을 만나 미래 센서산업 대한 로드맵을 그려봤다.
Q 스마트센서연구센터의 간략한 소개 바란다
차 한국전자기술연구원(구 전자부품연구원)의 스마트센서연구센터는 센서의 핵심 제작 공정 중의 하나인 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 센서 제작용 클린룸과 장비를 보유하고 있으며, 이를 기반으로 산업용 압력센서(200bar 이상), 0.1%급 고정밀 전류센서 등을 개발해 중소기업과 제품화를 진행 중에 있습니다. 향후 국민의 안전하고 건강한 삶 등 공공분야에 적용 가능한 바이오센서, 환경센서 기술개발과 AlN(Aluminium nitride) 등과 같은 신소개를 적용한 자외선센서, 압전센서 등 새로운 핵심센서소자 개발을 진행할 예정입니다.
Q 현재 센터에서 연구·개발 중인 센서 기술은 어떤 것들이 있는지
신 센서가 활용될 수 있는 분야는 현재 알고 있는 것 외에도 매우 다양합니다. 이에 스마트센서연구센터에서 연구·개발 중인 분야 역시 매우 다양하다고 할 수 있습니다.
체온측정, 저가형 적외선 이미지 센서, 차량용 인체감지 센서, 보안/군사용 등 ‘적외선센서’, 보안/군사용 물체감지, 암진단·식품이물질 검사 등의 분야에 적용되는 ‘볼로미터 테라헤르츠 센서’, 머신비젼, 3D level sensor, 게임용 3D 감지센서, 3D profiler, 이동체 감지, 자율주행차 등에 적용되고 있는 ‘ToF 라이더센서’, 6G이상의 SAW filter, 마약·소량의 약물검출 등의 바이오 센서, 자외선 센서 등 적용되는 ‘표면탄성파 기반의 SAW센서’, 항암효력 테스트, 약물진단, 약물독성평가, in-vitro 세포시험 등 제약산업 전반에서 활용되는 ‘MEMS 소자 위 다양한 장기 세포를 증식시켜 특정세포에 대한약물의 독성평가를 위한 바이오센서’, 다양한 환경·공기산업, 해양·바이오산업에 적용되는 ‘오염물질·환경 모니터링을 위한 가스센서, pH센서, 온습도센서’ 등을 중점적으로 개발 중입니다.
Q 그간 센서 산업은 지원의 사각지대에 있어 관련 기업들의 애로사항이 많은 것으로 알고 있다. 이에 대한 지원 방안이 있다면
신 국내 센서산업의 생태계를 분석해 보면 대부분의 기업이 해외에서 핵심센서소자를 수입해 모듈화 또는 제품화하는 구조를 갖고 있습니다. 이로 인해 이미지센서, 마이크로폰센서 등 수요가 큰 몇 개 분야를 제외하고는 핵심센서소자를 개발하는 기업의 어려움이 큰 편입니다. 이러한 기업의 가장 큰 애로사항은 다양한 센서를 제작할 수 있는 공정시설의 부족과 제작된 센서의 성능을 검증하기 위한 지원 부족 문제를 꼽을 수 있습니다.
그동안 적지 않은 시설투자와 연구개발 비용이 센서관련 연구에 투자됐지만, 핵심소자를 개발하는 중소기업이 보다 부담없이 그리고 자유롭게 새로운 센서 개발을 시도할 수 있는 지원이 필요하다고 생각합니다. 이를 위해 출연연구원, 전문생산기술연구원 등이 보유한 인프라와 핵심기술을 활용해 중소기업에서 새롭게 개발하는 핵심센서소자 개발을 지원할 수 있는 지원 프로그램 발굴이 필요할 것 같습니다.
Q 센서 산업의 경쟁력 강화를 위해 가장 필요한 부분은 무엇이라고 생각하는지
차 센서산업의 경쟁력 강화의 핵심의 센서소자 기술이라고 생각합니다. 국내 센서시장의 대부분을 국외 선진기업의 센서제품이 차지하고 있습니다. 이는 코로나-19와 같이 전 세계를 거쳐 동시에 발생되는 감염 병 유행, 일본의 수출규제 등과 같은 국가위기 상황에서 센서소자 확보에 많은 어려움이 예상됩니다. 따라서 센서소자를 이용해 제품화하는 기술개발도 필요하지만, 기업의 육성이 가장 시급한 상황입니다.
Q향후 계획 중인 뿌리기술, 센서 산업 로드맵을 구성해본다면
차 ‘뿌리기술’은 나무의 뿌리와 같이 겉으로는 드러나지 않지만 최종제품에 내재돼 해당 제품의 경쟁력을 향상시키는 기반기술 또는 공정기술이라고 할 수 있습니다. 센서는 최종제품에 필요한 기능을 구현·개선하기 위해 ‘감지대상(제품자체 또는 주변환경)’의 상황과 정보를 감지/측정해 ‘활용 가능한 형태의 정보’를 만들어 내는 기능을 수행합니다.
예를 들어 자동차는 기존에 사람의 운전에 의한 주행 기능을 제공했다면 자율주행자동차로 진화하면서 라이더 등 다양한 센서의 적용을 통해 주변의 상황 정보를 감지하고 이를 기반으로 자율주행기능의 수행을 가능하도록 하는 것과 같습니다.
신 센서기술은 사물인터넷, 인공지능, 빅데이터 등 모든 4차산업의 핵심 요소인 정보획득의 ‘원천’이라고 할 수 있습니다. 향후 스마트시티(홈/빌딩), 스마트공장, 로봇, 자율차/무인이동체, 의료 등의 분야에서 더 많은 기존의 센서가 사용되고 새로운 차원의 정보 감지를 위한 센서 개발이 필요하리라 예상됩니다.
사물인터넷 분야에서는 센서 소모전력의 저전력화, 빅데이터 분야에서는 정보량의 관리측면에서 유효정보의 가공·판단을 위한 센서의 지능화, 더욱더 정밀한 측정이 필요한 우주, 국방, 항공 등의 분야에서는 센서의 고정밀화, 스마트공장, 자율차 분야에서는 안전을 위한 센서의 고신뢰화를 포함한 기술 개발이 필요합니다.
