주요 미래전략산업에서 지능형 첨단 센서 중요성 날로 커져
센서 컨트롤하고 데이터 수집하는 센서 허브의 역할도 중요해져  
 
미래자동차, 헬스케어, 스마트공장, 로봇, 드론 등의 미래전략산업이 뜨거운 이슈로 떠오르면서 이른바 ‘스마트센서’의 중요성이 날로 커지고 있다.
 
스마트센서는 센서에 지능을 부여한 센서로 IT 융합 시대의 지능형 첨단 센서를 말하며 센서 종류와 사용 개체가 많아지면서 저전력으로 센서를 컨트롤하고 데이터를 수집할 수 있는 센서 허브의 역할도 중요해지고 있다.  
 
센서 산업은 센서 제조를 위한 소재산업, 소재를 이용하여 고유 기능이 구현된 소자산업, 복수의부품을 조립한 특정 기능을 가진 소형 장치인 모듈 산업과 복수센서, 입출력장치, 제어장치 등이 유기적으로 결합 작동되는 장치인 시스템 산업으로 나뉜다.
 
다시 말해 가속도, 압력, 온도 센서 등이 소자형이라면 이를 모듈 형태로 만든 압력센서모듈, 습도센서모듈, 인체감지센서모듈 등이 있으며 시스템형에는 타이어압력모니터링, 레이더센서, 캡슐내시경 등이 포함된다.
 
▲모션 센서 터치 사이니지는 전기적 접촉 없이도 3차원 센서를 통해 사용자의 동작을 인식, 사용자가 필요로 하는 정보를 제공한다.(삼성전자 기어 S2)
 
중요한 건 센서가 MEMS 기반으로 더욱 소형화되면서 단일센서 모듈이 복합 센서화되고 이는 다시 원칩(One Chip) 복합센서로 지능화되고 있다는 점이다. 센서 분야의 대표적인 기업인 보쉬(Bosch)의 제품 라인업의 경우 가속도, 자이로, 지자기 센서를 지원하는 3축 센서에서 eCompass, IMU, 애플리케이션 특화된 센서가 가미된 9축 센서는 물론 기압, 압력 센서 등이 통합된 환경 센서와 아날로그 디지털 통합 마이크로폰 등 다양한 복합센서를 제공하고 있다.
 
우선, 스마트폰에 적용되는 스마트센서는 갈수록 다양해지고 있다. 대표적인 스마트센서는 RGB센서, 조도 센서, 온습도 센서, 기압 센서, 카메라센서, 근접 센서, 홀 센서, 제스처 센서, 커패시티브 터치 센서, 지자기 센서, GPS 센서, 자이로스코프 센서, 가속도 센서, 중력 센서 등 14개 정도가 쓰인다. 특히 주변 환경의 온도와 습도를 파악하는 온습도 센서와 현재 위치의 기압을 파악하는 기압센서와 같은 환경센서는 그 적용 범위가 넓어질 것으로 보인다.
 
한화투자증권의 이순학 연구위원은 “터치센서와 지문인식 센서가 결합되면서 디자인에도 많은 변화가 일어날 것으로 예상된다. 지문인식 센서가 글래스 밑으로 들어가면 버튼이 없어져 화면 전체를 디스플레이로 사용할 수 있다는 장점이 있다”고 말했다.
 
실감 터치센서에 고정밀 3D 터치센서와 햅틱 피드백 센서 적용
 
스마트기기에 적용되는 스마트센서의 예를 보자. 감성형 사용자 인터페이스용 실감 터치센서의 경우 스마트폰, 스마트와치 등의 스마트 기기에 장착되어 사용자의 의도를 실감있게 감지하고 피드백한다. 이 센서에는 위치/압력 동시 감지 고속 고정밀 3D 터치센서 기술과 초소형 저전력 햅틱 엑추에이터 및 햅틱 피드백 엔진 기술과 햅틱 피드백 3D 터치센서 솔루션 기술이 적용된다.
 
무인항공기 드론(Drone)의 핵심 기술에도 센서가 자리한다. 드론에는 지자기 센서, 기압 센서, 자이로스코프, 가속도 센서, 초음파 센서를 비롯하여 기울기 센서(tilt sensor), IMU(inertial measurement unit),  Engine intake flow sensor 등이 적용된다. 현재까지 시장 확대에 한계를 나타내고 있는 스마트워치보다 드론이 많이 팔린다면 이들 센서의 수요도 급증할 것으로 전망된다.
 
드론 자율 비행을 위한 비행상황인식 센서 기술의 경우, 드론 충돌회피를 위한 인공지능형 영상센서와 전방향 충돌감지 초음파센서, 실내 비행을 위한 SLAM용 라이다센서가 적용된다. 이는 드론의 자율비행을 위해서는 비행상황을 인지할 수 있는 센서 기술과 충돌 회피/자동이착률 비행제어 기술이 필요하기 때문이다.

 
▲차량 앞 라디에이터 그릴에 있는 센서의 역할이 보기보다 크다(아이오닉 하이브리드 스마트 크루즈 컨트롤)
 
IoT 시장 확대에 따른 헬스케어, 스마트홈과 자동차에서의 스마트 적용도 늘어나고 있다. 부착 가능한 헬스케어 기기를 위한 초소형 스마트센서가 개발되고 있으며 가정내 조명과 보안 등에 초소형 후각센서와 동작인식 센서까지 적용되고 있다. 특히 자동차는 신뢰성, 편의성, 안전성에 대한 요구가 커지면서 엔진 및 변속기, 친환경, 조향, 실내환경, 텔레매틱스 등의 수많은 센서가 채용된다.
 
개인 맞춤형 웨어러블 헬스케어 센서는 개인의 일상 생활 활동에 관한 모든 데이터를 취득, 저장, 전달할 수 있는 기존 생체신호 측정기술보다 개선된 신규 측정 기술이 내재된다. 사용자 관점의 편의성이 부각된 UI/UX 인터페이스 및 플렉서블 회로보드 및 디스플레이 기술이 적용된 반도체 융합 기술이 필요하기 때문에 이 센서에는 △소변 혹은 타액을 이용한 건강 모니터링 IoT 바이오센서 △인공지능을 기반으로 하는 CDSS용 플렉시블 웨어러블 센서 △비침습 방법을 이용한 혈당 모니터링 센서 등이 적용된다.
 
바디통합제어 센서시스템은 자동차의 내부 및 외부 상황 인식
 
‘ADAS를 위한 바디통합제어 센서시스템 기술’은 자동차에 장착된 다양한 환경 인식 센서 또는 외부와의 송수신이 가능한 단말기를 활용하여 자동차의 내부 및 외부 상황을 인식하는 기술이다. 차량 전방향의 환경을 인식하는 검지 기술(검지센서, 신호처리 알고리즘, 시스템) 설계기술과 이를 상호 교환하기 위한 통신 기술 등이 핵심이기 때문에 △IR-UWB 레이더 센서 기술 △교차로 대응가능한 광각 MRR 센서 기술 △보행자 검지 가능한 MEMS 기반 비냉각 원적외선 센서 기술 △근접차량검지를 위한 Closed  Velocity 센서 기술 등이 필요하다.
 
이규택 임베디드SW PD(한국산업기술평가관리원)는 “인공지능 기술을 사람에 견주어 본다면, 머리는 클라우드컴퓨팅에 해당하고 척추는 게이트웨어와 같은 네트워킹 허브이며 데이터 수집/필터링에서 경량 OS/미들웨어, 프로세서에 해당하는 말초신경계가 스마트센서라고 생각하면 된다”며, “첨단 센서 4대 강국을 위해 바이오, 드론, ADAS, 공장설비진단, 실감 터치센서, 로봇 센서 등의 유망 분야를 집중 개발할 계획”이라고 말했다.