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목 차
제 1장 서론
1.1 조사과제명
1.2 조사목적 및 배경
1.3 조사대상 및 범위
1.4 조사방법
제 2 장 센서산업 일반현황
2.1 센서 정의 및 품목분류
2.1.1 센서의 정의
2.1.2 센서의 구조 및 제조공정
2.1.2.1 센서의 구조
2.1.2.2 센서의 제조공정
2.1.3 센서의 품목분류
2.1.3.1 코드별 센서의 범위
2.1.3.2 구성방법에 의한 분류
2.1.3.3 측정대상별 분류
2.1.3.4 구성재료별 분류
2.1.3.5 기구에 의한 분류
2.1.3.6 작용형식에 의한 분류
2.1.3.7 출력형식에 의한 분류
2.2 센서의 특징
2.3 센서 구성 및 구비요건
2.3.1 기본구성
2.3.2 구비요건
2.4 주요 센서 종류
2.4.1 온도센서
2.4.1.1 온도센서의 개요
2.4.1.2 접촉식과 비접촉식 온도센서
2.4.1.3 온도센서의 종류
2.4.1.4 온도센서의 용도
2.4.2 이미지센서
2.4.2.1 이미지센서의 개요
2.4.2.2 이미지센서의 종류
2.4.2.3 이미지센서의 특징
2.4.2.4 이미지센서의 용도
2.4.3 광센서
2.4.3.1 광센서의 개요
2.4.3.2 적외선센서
2.4.3.3 적외선센서의 응용
2.4.4 압력센서
2.4.4.1 압력센서의 개요
2.4.4.2 압력센서의 종류
2.4.4.3 압력센서의 용도
2.4.4.4 압력센서의 활용
2.4.5 가스센서
2.4.5.1 가스센서의 개요
2.4.5.2 가스센서의 종류
2.4.5.3 가스센서의 요건
2.4.5.4 가스센서의 활용
2.4.6 유량 ・유속센서
2.4.6.1 유량・유속센서의 개요
2.4.6.2 유량 ・유속센서의 종류
2.4.6.3 유량・유속센서의 활용
2.4.7 근접센서
2.4.7.1 근접센서의 개요
2.4.7.2 근접센서의 종류
2.4.7.3 근접센서의 활용
제 3 장 세계 센서산업 현황
3.1 세계 센서산업 동향
3.1.1 세계 센서 생산
3.1.2 세계 센서시장 개요
3.1.3 세계 센서시장 동향
3.1.4 지역별 센서시장
3.1.5 품목별 센서시장
3.1.6 지역별 품목별 센서시장
3.1.7 지역별 시장 점유율
3.1.8 세계 센서시장 향후 전개
3.2 응용 분야별 센서시장
3.2.1 자동차용 센서 시장
3.2.2 MEMS 센서 시장
3.2.2.1 MEMS 압력센서
3.2.2.2 MEMS 가속도센서
3.2.2.3 MEMS 각속도센서(자이로)
3.2.3 나노센서
3.2.4 바이오센서
3.2.5 무선센서 및 무선센서 네트워크 시장
3.3 주요 국가별 동향
3.3.1 미국
3.3.1.1 시장 개관
3.3.1.2 센서 시장 규모
3.3.1.3 센서 생산 규모
3.3.1.4 수출입 현황
3.3.1.5 업계 동향
3.3.2 중국
3.3.2.1 시장 개관
3.3.2.2 센서 시장 규모
3.3.2.3 센서 생산 규모
3.3.2.4 수출입 현황
3.3.2.5 업계 동향
3.3.3 일본
3.3.3.1 시장 개관
3.3.3.2 센서시장 규모
3.3.3.3 센서생산 규모
3.3.3.4 수출입 현황
3.3.3.5 업계 동향
3.3.4 EU
3.3.4.1 시장 개관
3.3.4.2 센서시장 규모
3.3.4.3 센서생산 규모
3.3.4.4 수출입 현황
3.3.4.5 독일
3.3.4.6 영국
3.3.4.7 업계 동향
3.4 주요 센서별 제조업체
3.5 주요 품목별 시장
3.5.1 온도센서
3.5.1.1 온도센서의 지역별 비중
3.5.1.2 온도센서의 제품별 세계 시장 규모
3.5.1.3 온도센서의 제품별 비중
3.5.2 이미지센서
3.5.2.1 이미지센서의 지역별 비중
3.5.2.2 이미지센서의 제품별 세계 시장 규모
3.5.2.3 이미지센서의 제품별 비중
3.5.3 광센서
3.5.3.1 광센서의 지역별 비중
3.5.4 압력센서
3.5.4.1 압력센서 지역별 비중
3.5.4.2 압력센서 제품별 세계 시장 규모
3.5.4.3 압력센서 제품별 비중
3.5.5 가스센서
3.5.5.1 가스센서의 지역별 비중
3.5.5.2 가스센서의 제품별 세계 시장 규모
3.5.5.3 가스센서의 제품별 비중
3.5.6 유량・유속 센서
3.5.6.1 유량・유속 센서 지역별 비중
3.5.6.2 유량・유속 센서의 제품별 세계 시장 규모
3.5.6.3 유량・유속 센서 제품별 비중
3.5.7 근접센서
3.5.7.1 근접센서 지역별 비중
3.5.7.2 근접센서의 제품별 세계 시장 규모
3.5.7.3 근접센서 제품별 비중
3.6 해외 현지센서공장 실사
3.6.1 해외 현지 조사의 목적
3.6.2 해외 현지 실사 결과
3.6.2.1 중국
3.6.2.2 필리핀
제 4 장 센서 기술 동향
4.1 주요 품목별 세계 기술
4.2 u센서 네트워크산업의 전개
4.2.1 u센서 네트워크 개념
4.2.2 u센서 네트워크 구조
4.2.3 u센서 네트워크 기술
4.2.4 세계 시장 동향
4.2.5 국내 기술개발 동향
4.2.6 주파수 동향
4.2.7 전개 방향
4.3 식품용 온도센서 개발
4.4 바이오센서의 기술 동향
4.4.1 바이오센서의 종류
4.4.2 전극형 바이오센서
4.4.3 미생물센서
4.4.4 효소센서
4.4.5 첨단 바이오센서의 개발
4.4.6 바이오센서시장의 성장성
4.5 초음파센서의 기술 동향
4.5.1 초음파의 특성
4.5.2 초음파센서의 기능
4.6 반도체센서의 기술 동향
4.6.1 반도체센서의 원리
4.6.2 반도체센서의 응용
4.7 센서와 컴퓨터의 결합
4.8 자이로센서 개발
4.9 무인 자동차 시스템 동향
4.10 국내 센서기술 동향
제 5 장 국내 센서산업 현황
5.1 국내 센서시장 동향
5.2 내수
5.2.1 연도별 내수시장
5.2.2 품목별 내수시장
5.3 생산
5.3.1 연도별 생산시장
5.3.2 품목별 생산시장
5.4 수출
5.4.1 연도별 수출시장
5.4.2 센서 수출의 전산업 비중
5.4.3 품목별 수출시장
5.4.4 센서 10대 수출국
5.4.5 주요 HS 품목별 수출
5.5 수입
5.5.1 연도별 수입시장
5.5.2 센서 수입의 전산업 비중
5.5.3 품목별 수입시장
5.5.4 센서 10대 수입국
5.5.5 주요 HS 품목별 수입
5.6 가격과 공장가동률
5.7 주요 품목별 동향
5.7.1 온도센서의 국내 시장 동향
5.7.2 이미지센서의 국내 시장 동향
5.7.3 광센서의 국내 시장 동향
5.7.4 압력센서의 국내 시장 동향
5.7.5 가스센서의 국내 시장 동향
5.7.6 유량・유속센서의 국내 시장 동향
5.8 국내 정부시책
5.8.1 전자산업의 발전 비전 및 전략
5.8.1.1 고기술 ․고부가가치 기술 개발
5.8.1.2 전자부품․소재의 경쟁력 확보
5.8.1.3 디지털전자 혁신 인프라 확충
5.8.1.4 글로벌 네트워크 기반 확충
5.8.2 부분별 지원 시책(세부내용 부록12 참조)
5.8.2.1 자금지원 시책
5.8.2.2 세제지원 시책
5.8.2.3 인력지원 시책
5.8.2.4 기술지원 시책
5.8.2.5 수출 및 국제화 지원 시책
5.9 국내 센서시장 전망
5.9.1 센서의 신시장
5.9.2 향후 유망한 센서 산업
5.10 주요 업체별 동향 및 현황
5.10.1 주요 품목의 업체별 동향
5.10.1.1 온도센서
5.10.1.2 이미지센서
5.10.1.3 광센서
5.10.1.4 압력센서
5.10.1.5 가스센서
5.10.1.6 유량・유속 센서
5.10.1.7 근접센서
5.10.1.8 기타 센서
5.11 국내 센서산업의 수입 영향
5.11.1 센서의 통계상 구분
5.11.2 수입 영향의 요약
5.11.3 센서의 수입
5.11.4 사업체수
5.11.5 종사자수별 사업체수
5.11.6 시도별 사업체수
5.11.7 시도별 생산 추이
5.11.8 종사자수
5.11.9 생산
5.11.10 급여
5.11.11 주요 생산비(Major Production Cost)
5.11.12 주요 생산비 내역
5.11.13 부가가치
5.11.14 센서의 수출
5.12 국내 센서업체 성공사례
5.12.1 (주)대양계기:고정밀 박막형 백금 온도센서 개발
5.12.1.1 회사소개
5.12.1.2 제품개발 사례
5.12.2 (주)오토닉스
5.12.2.1 회사소개
5.12.2.2 제품개발 사례
5.12.3 (주)한영전자,(주)한영넉스 : PF-SERPhoto Fiber를 이용한Multi Sensor 개발
5.12.3.1 회사소개
5.12.3.2 제품개발 사례
제 6 장 국내 센서산업의 경쟁력 분석
6.1 경쟁 환경
6.1.1 국내 경쟁 환경
6.1.2 세계 경쟁 환경
6.2 센서산업 경쟁력 실태 설문조사
6.2.1 국내 업체 표본설계
6.2.2 국내 센서산업 현황
6.2.2.1 국내 센서별 생산업체
6.2.2.2 국내 생산 및 판매 현황
6.2.3 국내 생산업체 인력현황
6.2.4 국내 생산제품의 원가구조
6.3 세계 센서 수입시장점유율
6.3.1 한국시장
6.3.2 미국시장
6.3.3 일본시장
6.3.4 중국시장
6.4 무역특화지수
6.5 경쟁 상대국과의 경쟁력 분석 - 설문조사-
6.5.1 일본과의 경쟁력 비교
6.5.2 중국과의 경쟁력 비교
6.5.3 미국과의 경쟁력 비교
6.5.4 대만과의 경쟁력 비교
6.5.5 유럽과의 경쟁력 비교
6.6 개발 / 가격 경쟁요소 분석
6.6.1 개발력
6.6.2 가격경쟁력
제 7 장 센서산업의 정책적 시사점
7.1 국내 센서산업의 SWOT 분석
7.1.1 강점(Strength)
7.1.2 약점(Weakness)
7.1.3 기회(Opportunity)
7.1.4 위협(Threat)
7.2 정책적 시사점
7.2.1 정책적인 측면
7.2.1.1 완제품 기업의 국산 센서 수요 장려
7.2.1.2 벤처센서기업의 신기술개발 지원 강화
7.2.1.3 해외 거래선과의 기술교류 촉진
7.2.1.4 세계시장 진출에 다양한 정부채널 활용
7.2.2 기업적인 측면
7.2.2.1 중장기 R&D투자 확대
7.2.2.2 센서전문인력의 육성
7.2.2.3 제품의 차별화 강구
7.2.2.4 적극적인 시장 개척
< 부 록 >
< 부록 1> 국내센서 업체리스트
(1) 경원훼라이트공업(www.kwfi.co.kr)
(2) 광전자주식회사(www.auk.co.kr)
(3) 금강시스템(http:/ / kks.cc)
(4) 대양계기(www.daeyang.co.kr)
(5) 동국전자(http:/ / donk.co.kr)
(6) 두성테크(www.doosung-tech.co.kr)
(7) 디지털 에코(http:/ / digital-echo.co.kr)
(8) 디케이센서(www.dk-sensor.co.kr)
(9) 래트론(http:/ / lattron.com)
(10) 레이나(http:/ / raynar.co.kr)
(11) 메타텍(www.metatech.co.kr)
(12) 비토넷(www.vitonet.co.kr)
(13) 사파코(www.safaco.co.kr)
(14) 삼성전기(www.sem.samsung.co.kr)
o 삼성전기는 2004년기준 매출액이 3조5천억원이고, 종업원수는 13,254명이다.
ㅇ 생산제품
(15) 세바(http:/ / kr.seba.co.kr)
(16) 산온전공(http:/ / sanon.co.kr)
(17) 산일전기(http:/ / sanil.co.kr)
(18)센서시스템기술(www.sensys.co.kr)
(19) 센테크(www.sentech.co.kr)
(20) 센텍코리아(www.sentechkorea.com)
(21) 시바 코리아(www.shibako.co.kr)
(22) 실텍(www.sealtechkorea.co.kr)
(23) 쌍신전자통신(주)(www.sangshinec.com)
(24) 씨멘스브이디오한라(www.siemensvdo.co.kr)
(25) 신영전자통신(http:/ / gostc.co.kr)
(26) 에스와이하이테크(http:/ / syhitech.com)
(27) 오디텍(http:/ / od-tech.com)
(28) 오토닉스(www.autonics.co.kr)
(29) 우진(www.woojininc.com)
(30) 유니크(www.unick.co.kr)
(31) 일성전자(www.iselec.com)
(32) 진양공업(주)(www.jinyangind.com)
(33) 테크코리아(www.sensor.co.kr)
(35) 퓨트로닉(www.futronic.co.kr)
(36) 피디케이(www.pdkorea.co.kr)
(37) 하기소닉(http:/ / hagisonic.com)
(38) 한국가스기기(http:/ / gaskiki.com)
(39) 한국고덴시(www.kodenshi.co.kr)
(40) 한국센서(www.hansen.co.kr)
(41) 한백디스템(http:/ / hanbecthistem.com)
(42) 한생계기(www.haninst.co.kr)
(43) 한영전자(www.hanyoungelec.co.kr)
(44) 합동산업(www.hdys.co.kr)
(45) 해암이엔지(www.haiam.com)
(46) DSC(www.dscelec.co.kr)
(47) KEFICO(www.kefico.co.kr)
(48) TIT센서(http:/ / titsensor.com)
< 부록 2> 해외센서 업체리스트
< 부록 3> 한국의센서 수출입현황
< 부록 4> 미국의센서 수출입현황
< 부록 5> 일본의센서 수출입현황
<부록 6> 중국의센서 수출입현황
< 부록7> 독일의센서 수출입현황
< 부록8>영국의센서 수출입현 황
< 부록9> 한국의센서 코드별 수출입 HS 현황
< 부록10> 센서산업 경쟁력조사설문서
<부록 11> 센서산업 경쟁력조사 전문가그룹명단
< 부록12> 중 소기업 부문별 정부지원2005 · 시책
█ 자금지원
1. 중소기업 구조개선자금
2. 중소·벤처창업자금
3. 개발 및 특허기술 사업화자금
4. 중소기업 수출지원 자금
5. 협동화 사업자금
6. 공제사업기금
█ 세제지원
1. 중소기업 투자 세액공제(조특법 §5)
2. 중소기업 IT화 사업에 대한 세제지원(법 §5의2)
3. 창업중소기업 등에 대한 세액감면(조특법 §7의2)
4. 중소기업에 대한 특별세액감면(조특법 §7)
5. 생산성향상시설 투자에 대한 세액공제(조특법 §24조)
█ 인력지원
1. 대학생 중소기업 현장체험활동(중활) 사업
2. 기업성장지원단 운영
3. 중소기업 장기근로자 주택특별공급
4. 상업기능요원제도
5. 해외산업연수생 제도
6. 해외고급기술인력 도입 사업
█ 기술지원
1. 중소기업 기술지도 사업
2. 중소기업 기술혁신개발사업
3. 산·학·연 공동기술개발 컨소시엄사업
4. 중소기업 해외규격 인증획득 지원사업
5. 기술혁신형 중소기업(INNO-BIZ) 지정운영
6. 중소기업 기술이전 개발사업
7. 중소기업 기술혁신교육
8. 중소기업 공정혁신 지원사업
9. 기업협동형기술 개발사업
수출 및 국제화지원
1. 중소기업 수출금융지원
2. 서울 중소기업 수출지원센터 운영
3. 해외시장개척요원 양성사업
4. 수출유망중소기업 지정
5. 해외시장개척단 참가
6. 중소기업의 수출기업화사업
7. 해외전시회 및 박람회 참가지원안내
최종보고서
2005. 10
제 1장 서론
1.1 조사과제명
○ ‘센서(Sensor)산업 경쟁력 조사’
1.2 조사목적 및 배경
○ 무역위원회는 외국으로부터 물품의 수입 또는 서비스 공급의 변화로 산업경쟁력 변화가 예상되는 센서에 대하여 사전적 대응책 마련을 위하여 불공정무역행위 조 사 및 산업피해 구제에 관한 법률 제25조에 의거, 산업경쟁력 조사 사업을 추진
- 센서산업은 최근 전자⋅정보통신분야의 눈부신 발전과 함께 저가격, 고성능화, 지능화, 고정밀화가 되어가고 있으며, 응용범위도 일상생활에서 산업현장(항공, 우주, 군사용 포함)까지 사회 전반에 직결되는 주요 산업(정밀계측, 공장자동화 기술의 핵심)으로 주 목받고 있지만 국내 센서산업은 선진국에 비해 핵심기술의 개발이 미흡하여 경쟁력이 상대적으로 크게 낙후된 실정
○ 특히, 국내 전자IT산업의 무역 수지는 흑자를 지속하고 있음에도 불구하고, 전자 IT산업의 한 분야인 센서산업은 수입이 수출을 초과하는 수지적자상태를 나타내 국내 센서산업의 기반이 상당히 불안정한 상태에 빠져있음을 보여줌
본 조사를 통해 센서산업의 실태를 보다 객관적으로 조사 분석하여 산업피해 구제에 - 있 어 신속성, 정확성을 기하는 한편 정부의 산업정책과 무역정책, 그리고 업계 및 학계, 관 련기관에 기초 정보자료로 활용
1.3 조사대상 및 범위
○ 조사 대상은 국내외 센서이며, 통계자료는 기본적으로 2004년을 기준으로 지난 3년간을 인용
- 수입과 수출, 생산과 소비 등 수급 측면을 분석하고, 경쟁여건의 변화 및 주요 경 쟁국과 비교한 경쟁력 수준을 요인별로 분석
1.4 조사방법
○ 효과적이면서 객관적 실태를 확보하기 위해 다음의 조사 방법에 주안점
- 센서전문가 회의를 구성 운영하고 현장 방문 조사를 강화함
○ 센서전문가 회의 구성 운영
- 센서현장에서 오랫동안 경험을 쌓았거나, 글로벌 트렌드를 잘 파악하고 있는 센서 시장의 전문가들로 위원회를 구성하여 주기적으로 회의를 개최하고, 사업의 방향 과 내용에 관해 자문과 협력을 구함
○ 공장방문
- 객관적인 현실도를 높이고자 수차례 생산 공장을 직접 방문하여 제조에 관한 전반적인 과정과 외산 제품과의 경쟁요인 판매 동향 등을 조사함 , . 신기술 개발, 신 제품 출시로 경쟁우위에 올라설 수 있거나, 센서산업의 애로점 등을 현장에서 생 생하게 파악함
○ 해외 실지조사
- 중국 등 해외에 있는 현지 업체와 관련 단체를 방문하여 현지의 센서산업의 동향을 파악하고 현장의 근무자들를 통해 정보 및 자료를 수집하였음. 특히, 중국에서 공장 을 가동하고 있는 우리나라의 중국 공장을 방문하여 한국 주재원의 적극적인 협력하 에 센서시장에 관해 의견을 교환하였음
○ 설문조사
- 센서업체들의 경쟁력 수준을 분석하기 위해 센서 업체들을 대상으로 생산, 수출입, 경영 현황, 경쟁 요소 등 주요 항목으로 구성한 설문 조사서를 배부하고 회수하였으 며, 국내 산업의 경쟁력 실태를 분석. 추가적인 정보를 위해선 전화, 온라인 등을 통 해 개별 면담으로 보완
○ 관련 문헌 및 정보 수집
- 센서와 관련된 국내외 통계, 자료를 발굴하고 활용하기 위해 여러 연구소, 무역통계 정보, 해외 자료들을 두루 수집하였으며, 각종 문헌 및 정보의 분석에 의해 국내 센 서산업의 경쟁력 파악에 기여
○ 공청회 개최
- 본 조사 과정에서 중간 보고 이후 업계, 학계를 포함한 관계 전문가들을 모시고 센서 산업 경쟁력 조사 보고서에 대한 공청회를 개최하여 내용을 추가하고, 최종 마무리 직전에 공청회를 열어 제반 지적사항을 조사보고서에 보완함으로서 올바른 방향과 풍부하고 적절한 내용 기록
제 2 장 센서산업 일반현황
2.1 센서 정의 및 품목분류
2.1.1 센서의 정의
ㅇ 센서(Sensor)란 무엇이며 왜 필요하고, 센서의 기술은 어떻게 발전하여 왔으며 앞으로 의 동향은 또 변해 갈 것인가? 21세기 신기술을 바탕으로 빠르게 바뀌어 가는 센서 산 업 및 기술 동향에 대하여 주요 포인트를 중심 으로 살펴본다.
- 센서가 과학, 기술면에서 이용되어 온 역사가 오래된 만큼 센서에 대한 정의도 여러 가지 표현으로 기술되어 왔다. 현재까지도 세계적으로 공인되면서 통일된 정의는 없지만 대 체적으로 다음과 같이 정의된다.
- 센서(Sensor)란 단어는 라틴어의 “지각하다” “느낀다”라는 “Sens-"에서 유래된 말로 『측정 대상물로부터 정보를 검지 또는 측정하여 그 측정량을 인식 가능한 유용한 신호 로 변하는 장치(device)』,『물리, 화학량 등의 외계의 정보를 감지하여 신호처리하기 쉬운 전기나 빛의 신호로 변화하는 기능을 지닌 소자』,『신호나 자극에 반응하고 수신 하는 장치』,『모든 정보 및 에너지의 검출 장치』등으로 정의 되어 질수 있다.
2.1.2 센서의 구조 및 제조공정
2.1.2.1 센서의 구조
ㅇ 센서는 빛의 강도, 온도 등 목적하는 양을 효과적으로 검출하여 인식, 판단하는 소자나 기구 또는 시스템을 통칭하는 것으로 센서로부터 얻어지는 신호는 전기적 신호로 변화하는 과정이 필요하다. 따라서 센서는 <도 2-1>과 같이 변환기능을 가진 물질 또는 소자의 단독 혹은 복수의 조합으로 구성한다.
<도 2-1> 센서의 구조
ㅇ 센서는 측정 재료와 목적에 따라 다종다양한 종류가 있으며, 각 센서별 재료 및 구조 또한 각기 다양하다. 여기서는 광센서를 예를 들어 그 구조와 제조공정을 살펴보기로 하겠다.
- 광센서에도 포토다이오드, 포토커플러, 에미터 등 다양한 종류가 있지만 가장 기 본적인 구조를 살펴보면 Chip, Leadframe, Au 와이어, 에폭시 봉지제 등으로 구 성되어 있고 이 재료들 중에서 Chip과 Substrate 부분이 가장 가격비중이 높다.
< 표 2-1> 광 반도체 센서의 구조와 가격비중
2.1.2.2 센서의 제조공정
ㅇ 광 반도체 센서의 제조공정은 Wafer Sawing, Die Mount, Wire Bond, Si Coating, Molding, Lead Cut, Lead Finish, Testing, Packing의 과정을 거쳐 제품 을 생산하게 된다.
<도 2-2> 광 반도체 센서의 제조공정
① Wafer Sawing : 6", 8"의 Wafer를 각각의 Chip을 구성시키기 위해 절단하는 공정
② Die Mount : Chip을 Sub-에 올려서 접착하는 공정(전도성 혹은 비전도성으로 접 착하는 방식, Eutectic(유테텍), Solder 부착 방식 등이 있음)
③ Wire Bond : Chip의 Bo과 Sub-에 Au Wire(15um- 40um 직경, 99.99%)를 이용하 여 전극 형성
④ Si Coating : Option 사항으로써, 발광측의 보호를 목적으로 사용 혹은Photocoupler 의 경우, 광의 Pipe 역할로서도 사용
⑤ Molding 혹은 Casting : 금형 혹은 플라스틱의 틀을 이용하여 에폭시 봉지제로 Packaging하는 공정
⑥ Lead Cut 혹은 Form : Lead 간 붙어 있는 Lead를 제거하거나 특정 형태로 Lead Forming을 하는 공정
⑦ Lead Finsh : Tin/Pb Free Plaing, Solder Dipping의 재료로서, 밖으로 나와 있는 Lead위에 작업되는 공정
⑧ Testing(외관 검사, 특성 검사) : 제품의 양/불량을 판정
⑨ Packing, 출하
ㅇ 일반적인 센서의 Value chain은 아래 그림과 같이 1단계 웨이퍼 칩 슬라이스 단 계에서 센서 요소를 생성시킨 후 2단계에서 리드프레임위에 칩과 와이어, 커버 몰딩 작업을 거쳐 component를 생산한다. 다음으로 3단계에서 여러 회로들과 함 께 조립공정을 거쳐 센서시스템을 생산하여 세트 제품에 활용하게 된다.
<도 2-3> 센서의 Value Chain
2.1.3 센서의 품목분류
ㅇ 센서의 종류는 측정 대상물의 재료와 목적이 개별적으로 다종다양하여 분류도 여러 가지 관점에서 나눌 수 있으며 분류방법은 구성방법 , 측정대상, 구성재료, 기 구에 의한 분류, 작용형식, 출력형식 등의 기준에서 분류할 수 있다.
- 본 과제에서는 측정대상에 의한 분류방법을 채택하여 국내 산업규모가 큰 품목 7 가지(이미지센서, 온도센서, 광센서, 압력센서, 가스센서, 유량・유속센서, 근접센 서)를 위주로 분석을 행하였다.
2.1.3.1 코드별 센서의 범위
ㅇ 본 조사의 범위가 되는 센서는 관세통계통합품목분류표(Harmonized System Korea) 에 기준으로 한 HS(Harmonized Commodity Description and Coding System)체계에 의해 분류된 것이다.
- 센서 관련 HS 코드는 8533.40.2000 8543.89.9020 9024.90.1000 9025.90.1100 9025.90.1200 9025.90.1900 9026.90.1100 9026.90.1200 9026.90.1300 9026.90.1400 9026.90.1900 9027.90.9110 9027.90.9121 9027.90.9122 9027.90.9130 9027.90.9190 9029.90.1100 9029.90.1200 9029.90.1900 9030.90.1100 9030.90.1200 9030.90.1900 9031.90.1190 9031.90.1299 9031.90.1990 이며, 전자제품만을 대상으로 한 제품분류인 MTI 코드는 HS 코드처럼 세분화되어 있지 않고 836200으로 단일화 분류되어 있다.
2.1.3.2 구성방법에 의한 분류
ㅇ 센서를 구성방법에 의해 분류하면 기본센서, 조립센서, 응용센서로 구분할 수 있 다
1) 기본센서 : 가장 기본이 되는 단일 소자로 구성된 것으로 홀 소자 등을 들 수 있 다.
2) 조립센서 : 다른 종류의 소자 또는 변환장치를 조립해서 구성된 것으로 많은 센서 가 이 형태를 취하고 있다.
3) 응용센서 : 기본센서 또는 조립센서와 다른 여러 종류의 장치를 조합시켜 구성한 센서이다.
2.1.3.3 측정대상별 분류
ㅇ 센서의 측정 대상별 특성을 검출하는데 어떤 물리적 특성을 이용하느냐에 따라 구분하는 방법으로 이미지센서, 온도센서, 광센서, 압력센서, 가스센서, 유량・유 속센서, 근접센서 등으로 분류 할 수 있으며 각 분류 특징에 관해서는 주요 센서 의 종류 부분에서 자세히 살펴보기로 하겠다.
2.1.3.4 구성재료별 분류
ㅇ 센서의 구성 재료별에 따라 검출하는 대상과 능력이 차이를 보이게 된다. 따라서 센서에 주로 사용되는 재료를 기준으로 분류하면 크게 반도체, 세라믹, 유기재료 (고분자), 금속재료, 복합재료 등으로 분류할 수 있다.
1) 반도체 재료
ㅇ 반도체의 동작을 응용한 센서는 옛날부터 그 원리가 알려져 있었다. 즉, 반도체는 도체와 절연체의 중간적인 성질을 가진 물질로서 대표적인 것에 Si나 Ge 또는 GaAs 등이 있는데 그 특성은 온도나 자기, 빛에 큰 영향을 받기 쉬운 것이다.
- 반도체 재료가 본격적으로 센서로 응용되기 시작한 것은 매우 오래전부터이고 주 로 광도전재료, 예를 들면 Ag2S등의 유화물, ZnO등의 산화물이나 SnSe등의 셀렌 화물이 촬상관의 광전재료로서 또한 전자 감광재료로서도 증착 기술을 중심으로 개발이 진행되어 왔다.
2) 세라믹 재료
ㅇ 세라믹 재료 기술이 발전하면서 많은 비금속 무기 물질이 우수한 기능의 센서 재 료로 많이 사용된다.
- 세라믹은 단결정의 무질서 집합체이며 가장 간단한 정제법으로서는 1~수십[㎛]의 크기를 가진 미결정 입자를 조합하여 형성하고, 그것을 고온으로 소성함으로써 얻 어진다.
- 센서에 이용되는 세라믹이 출현한 것은 최근으로 이것은 파인 세라믹(fine ceramic)이라 불리며 매우 순도가 높은 산화물 또는 천연으로 산출되지 않는 알루 미나나 질화규소 등의 화합물을 합성하고 그것을 서브미크론의 분말로 정제하여 구워 굳힌 것이다.
3) 유기재료
ㅇ 유기물 및 고분자 재료는 옛적부터 전기절연재료, 전자부품의 유전체 재료로 널 리 연구되고 이용되어 왔다. 전기절연재료, 전자부품용 유전체 재료로 폴리에틸 렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 등의 열가소성 플라스틱과 페놀수지, 에폭시수지 등의 열경화성 플라스틱이 고분자 재료이며 그 외에 액체, 기체 상태의 유기재료 가 쓰인다.
- 최근에 유기 고분자 재료가 나타내는 광, 전기, 역학, 화학적 특성변화에 착안한 센서에의 응용에 관심이 쏠리고 있다.
4) 금속재료
ㅇ 순금속이나 합금계 금속은 종류가 많고 가공성이 우수하기 때문에 센서나 트랜스 듀서로서 여러 가지 용도로 연구되어 있다.
- 최근에 와서 금속재료는 센서의 구성상 여러 가지 형태로 사용되기 시작하여, 예 를 들어 기능성을 강조한 것, 구조체 형성 및 센서의 보호, 안정을 담당하는 것 등 기계적, 전자적 센서에서 광범위하게 사용되고 있다.
5) 복합재료
ㅇ 고분자재료는 무기재료와 비교하여 유연성이나 성형성이 우수하지만 안전성이나 재현성 등 신뢰성 면에서는 떨어진다고 한다. 그러므로 분산질 재료와 결합제를조합함으로써 유기재료와 무기재료의 양쪽의 장점을 겸비한 복합재료가 개발되었 다.
센서재료로서 응용할 수 있는 복합재료에는 압전성 복합재료 - , 도전성 고분자 재료 및 바이메탈이 있으며 전자의 2개는 유기재료를 매트릭스에 무기재료와 복합화를 도모하여 양자의 장점을 합쳐 이루어지는 우수한 재료이고 후자는 이종 금속을 합성해 온도센서를 가능하게 한 것이다.
2.1.3.5 기구에 의한 분류
1) 구조형 센서
ㅇ 구조체의 변환 기구를 이용한 것으로 주로 기계식 센서가 이에 속한다. 콘덴서 극판 변화를 이용해 압력을 측정하거나 차동변압기를 이용해 위치를 측정하는 경 우 또는 다이어프램을 이용한 압력 측정 등과 같은 것들을 이 종류로 볼 수 있 다. 따라서 대부분 가동부와 고정부로 구성되어 있는 것이 일반적이다.
2) 물성형 센서
ㅇ 물질이 갖고 있는 물리적인 특성 또는 자계, 전기량, 화학량, 온도, 습도, 압력 등 과 같은 량에 대해 센서의 물리적 특성이 변하는 것을 이용한 것으로 최근의 많 은 센서가 이에 속한다.
3) 혼합형 센서
ㅇ 기구형과 물성형이 혼합된 것으로 많은 센서가 이 형태를 취하고 있다.
4) 생물형 센서
ㅇ 미생물의 변화, 생체 조직의 변화 등과 같은 변화상태를 센서로 이용하는 것으로 주로 농업, 제약, 발효 및 식품공업과 같은 분야에 널리 이용되고 있다.
2.1.3.6 작용형식에 의한 분류
1) 능동형 센서
ㅇ 대상물에 가해지는 전압, 전류, 열자극 등 에너지 상태변화를 검출하는 방식으로 외부 입력신호를 받은 센서는 직접 열이나 빛으로 변환되지 않고 센서자신의 특 성이 변하여 전원회로의 흐름을 제어하는 기능을 갖는 것으로 레이더, 레이저를 이용한 형광 분석장치, 음향 분석장치, 초음파를 이용한 물체인식 또는 레벨 계측 등을 들 수 있다.
2) 수동형 센서
ㅇ 피검 대상의 물체에서 방출하는 정보를 그대로 이용하는 것으로써 외부의 입력신 호를 받아서 센서 자신이 직접 에너지 변환되어 다른 에너지 형태로 출력하는 기 능을 가진 센서를 말하며 적외선 온도계, 적외선 촬상장치, 자외선 검출기, 광 센 서 등이 이에 속한다.
2.1.3.7 출력형식에 의한 분류
1) 아날로그형
ㅇ 센서의 신호가 아날로그 신호로 나오는 것으로 대부분의 센서는 이 종류이다. 이 신호는 전자회로를 이용해 디지털 신호로 변환하여 사용할 수 있다.
2) 디지털형
ㅇ 센서에서 나오는 신호가 주기적 또는 펄스 등과 같이 디지털 신호로 나오는 것으 로 바이메탈 온도 스윗치 등과 같은 것을 들 수 있으나 센서자체의 신호는 아날 로그 신호로 볼 수 있고 여기에 전자회로를 첨부 한 것이 많다.
2.2 센서의 특징
ㅇ 센서는 독립적인 기능은 없지만 다수의 검전기, 신호조절장치, 신호처리장치, 기억장 치, 자료기록장치, 작동장치와 같은 커다란 시스템의 일부가 된다. 장치에서 센서의 역 할은 본질적이거나 부분적이다.
- 센서는 외부영향과 외부자극의 변화에 대한 신호 시스템을 감지하는 입력 장치에 속하 기 때문이다. 센서는 항상 다른 종류의 자료수집 장치의 일부분이다. 종종 각각의 시스템 은 다양한 신호 반송 장치를 포함하고 있는 큰 제어 시스템의 일부가 되고 있다.
ㅇ 인간의 감각과 지각, 지능에 의한 판단만으로는 도저히 대처할 수 없이 발전해 가는 산 업에의 대응을 위해서 필연적으로 센서는 태어나고 있다. 센서 기술 또한 대처해야 할 대상의 특성에 맞춰 발전하여 왔으며, 앞으로도 확장되는 대처 대상을 따라서 한 없이발전해 갈 것이다.
ㅇ 센서는 센서라는 단어가 생기기 훨씬 전부터 실제로 센서를 실생활에 활용해 왔는데, 나침반으로 방위를 감지하고 한란계를 만들어 온도를 측정하는 등 , 센서는 인간의 5감 (시각, 미각, 청각, 후각, 촉각) 대신에 그 역할을 대신하고 정확성을 주는 기기로 발전해 왔으며, 현재는 인간의 5감으로 느낄 수 없는 현상, 예를 들면 적외선 등의 전자파, 에너 지가 작은 초음파 등을 검출할 수 있는 미세 분야의 현상을 감지하는 기기로 지속적으 로 발전해 가고 있다.
<표2-3> 인간감각과 센서와의 비교
- 생산 시스템에 사용되는 장비가 자동화되면서, 센서를 사용한 각종 계측의 활용도는 지 속적으로 증가하고 있으며, 센서 사용의 증가는 최종 사용자들에게 보다 높은 정도의 자 동화, 보다 높은 비용효과, 생산품질의 개선, 생산속도의 향상, 사람과 기계에 대한 안전 성 제고 등의 목적에 기여하게 된다.
ㅇ 센서의 주된 응용분야는 공업계측 시스템이며, 이를 중심으로 발전되어 왔다. 그러나 산업이 고도화, 정보화됨에 따라 거의 모든 산업으로 응용범위가 확대됐으며, 환경보 전, 재해방지, 공해감시, 이상 진단, 안전관리, 건강관리, 방범방재 등 인간의 복지와 번 영에도 크게 기여하고 있다.
- 제조현장에 센서를 사용함으로써 결함을 조기에 탐지하고, 공정기능을 개선할 수 있으며, 융통성을 증가시킴은 물론, 동작의 편의성을 증가시킬 수 있어서 셋업 및 생산비용을 줄일 수 있다.
- 따라서 여기에 사용되는 센서는 기계 내부의 위치와 속도제어, 온도 모니터링 등의 측정 기술과 기계 주변에서의 공구 및 공작물 확인, 공구의 부러짐과 마모의 모니터링, 공작물 위치의 측정 등을 목적으로 한다.
- 공구분야에서 요구되는 센서에는 근접센서, 온도 센서, 위치 센서, 동력 센서, 캐리퍼스 등이 있다.
- 자동화된 생산 시스템의 하부 시스템으로서 산업용 로봇, 자동 포장기계는 고지능화, 고 정밀화, 높은 융통성, 빠른 속도, 호환성 등의 개발 지침을 만족해야 한다. 이 분야에는 로 봇 팔의 위치, 속도, 가속도를 제어하고, 공작물의 형상, 표면 상태, 광학적 패턴 등을 기 록하기 위해 많은 센서를 필요로 한다.
ㅇ 과거에는 대부분 제어대상 시스템이 규모가 크지 않고 단순하므로 간단한 제어이 론을 응용한 단일 제어기로 제어가 가능하였으나, 근래에 와서는 발전, 정유, 화 학, 비료, 제지, 자동차 등 중대형 플랜트가 건설되고, 그 안에 투입되는 계기 및 구동 기기(Actuator) 등이 정밀해지고 성능이 향상되었으며 그 수가 증가하는 추 세에 있다.
- 따라서 플랜트를 제어할 때 고려해야 하는 대상의 수가 증가하며, 처리해야 하는 정보의 양도 늘어나게 되어 과거와 같이 단일 제어기를 이용한 방식에는 한계가 나타나고 있다.
- 이러한 한계를 극복하기 위해 동일한 기능을 가진 중형 제어기를 두 대 이상 배 치하여 각자 독자적으로 시스템의 정보를 수집하고 보유하는 제어 알고리즘을 통 해 제어를 수행하며, 동급의 제어기 및 상 하위 제어기들 간에는 통신을 통해 정 보를 교환하는 방식의 분산 제어 방식이 등장하게 되었다.
- 1980년대를 통하여 플랜트 제어설비에 마이크로프로세서를 적용한 프로그래머블 컨트롤러(PLC) 또는 분산디지털 제어장치(DCS)의 사용이 급격히 증가하였다. 이 와 더불어 제어설비간의 온라인 통신기술 또한 비약적인 발전을 보게 되었다.
- 최근에는 산업공장의 자동분야에서 각기 다른 공장에 다양한 제작자의 제어장치 들 즉, PLC, 로보트 등의 제어장치를 공용의 데이터 통신장치를 이용하여 상호 정보교환 및 제어기능을 수행하고 있다.
- 중앙의 주 제어장치와 현장의 센서, 구동 기기 등과의 신호전송을 종래의 병렬전 송방식에서 직렬전송으로의 치환을 통한 데이터 통신은 물론 현장에 설치되는 지 능형 장치(Smart Device)에서 직접 프로세스 상태를 검출하여 구동 기기를 동작 시킬 수 있는 형태의 조직적이고 표준화된 통신 프로토콜(Protocol)이 이미 기초 단계의 개발이 종료된 상태이며, 보다 광범위한 적용을 위해 지속적으로 통신기술 의 표준화를 발전시키고 있는 상태이다.
2.3 센서 구성 및 구비요건
2.3.1 기본구성
ㅇ 센서가 측정대상물로부터 검출하고자 하는 데이터를 효과적으로 얻기 위해서는다른 정보를 갖는 센서와 각종 부속소자 또는 기기와 협력체계가 이루어져야 한 다.
ㅇ 센서시스템은 물리현상, 화학현상 등의 측정환경에 대응한 다양한 형태의 측정신 호를 감지장치를 통하여 검출한 다음, 정보를 판단하는 처리과정을 거쳐 우리가 원하는 형태의 정보로 변환되어 출력하는 과정으로 구성된다.
- 즉, 센서를 포함하는 측정환경과 센서출력을 전압, 전류, 디지털신호 등으로 변환 하여 제어 및 정보 처리하는 신호 제어부로 구성되어 총체적인 센서기구(sensor mechanism)로서의 작용을 하게 된다.
- 출력부는 대상물을 움직이거나 일정한 상태를 유지시키는 제어시스템에 연결된다.
- 센서시스템에서 유출된 정보는 환경이나 대상에 작용하는 정보로 변환되고 변환 된 환경이나 대상의 상태는 다시 센서로 귀환되는 순환기구로서의 작용을 반복하 게 된다.
2.3.2 구비요건
ㅇ 센서는 외부로부터의 자극이나 신호를 선택적으로 감지해아 하는 본질적 기능과 이 감지된 원초적 신호를 유용한 전기적 신호로 변환하는 기능을 갖추고 있어야 하며, 기본적으로 우수한 감도(sensitivity), 선택도(selectivity), 안정도(stability), 복 귀도(reversiblity)를 갖추어야 한다.
ㅇ 센서의 감도(sensitivity) 는 측정치의 정밀도(precision) 또는 정확도(accuracy)의 기 초가 된다. 용액이나 기체중의 특정 이온이나 특정 가스를 검출하고자 할 때 공 존하고 있는 다른 이온이나 가스들의 간섭효과를 최대한 피해야 하는데 이러한 경우 센서의 선택도는 특히 중요하다.
- 센서의 동작이 측정환경의 변화에도 안정되어 있어야 하며 또 센서가 작동을 하 고 난 후에는 즉시 원상태로 복귀하여 다음 작동 태세에 들어가야 한다. 그러나 보통은 센서가 작동 후 원상 복귀하는데 어느 정도의 시간을 요한다.
2.4 주요 센서 종류
2.4.1 온도센서
2.4.1.1 온도센서의 개요
ㅇ 자연이나 우리 주위에서 온도는 매우 중요한 환경요소이며 산업전반에서도 정확 한 온도 측정 관리는 매우 중요하다. 온도를 검출하는 것은 온도센서로서, 이것은 공업, 의학, 우주, 자원탐사, 해양개발, 방재, 공해 감시 등 산업용에서부터 민생용 까지 그 응용범위가 매우 넓고 갈수록 확대되고 있다.
- 이상적인 온도센서는 측정범위가 넓고 정확하며 소형으로 값이 싸야 한다. 그러나 이러한 센서는 현실적으로 존재하지 않기 때문에 사용자는 용도에 맞는 것을 선 택하여 사용할 수밖에 없다. 최근의 경향은 비교적 정밀성이 크게 요구되지 않고 다량으로 사용되는 곳에는 접촉식 온도센서들이 사용되고 있으나 비접촉식이고 다기능화된 온도센서들이 개발됨으로 인해 이들이 점차 시장을 확산해 가고 있는 추세이다.
ㅇ 온도는 원자 또는 분자가 갖고 있는 미세한 범위의 진동 운동에너지의 크기라고 정의된다. 금속선이나 반도체의 저항값은 온도에 따라 변화하는 성질이 있다. 또 한 종류가 다른 금속선의 결합접점을 가열하면 기전력이 발생하는 경우도 있다. 여기서 발생하는 저항이나 기전력을 측정하여 온도를 구하는 방법이 온도센서의 원리이다.
- 단위온도에 대한 저항 변동률은 온도계수라 하며, 온도 증가시 저항치가 증가하면 정의 온도계수, 저항치가 감소하면 부의 온도계수라고 한다. 주로 온도측정에 사 용하는 금속 재질은 정의 온도계수를 갖고 있으며 이중에서도 온도측정에 사용되 는 재질은 백금, 니켈, 동 등이며 재질이 순수한 것일수록 온도계수는 커지고 그 값도 일정해진다.
2.4.1.2 접촉식과 비접촉식 온도센서
ㅇ 온도센서는 크게 접촉식과 비접촉식으로 분류한다. 접촉식은 측정대상물과의 접 촉을 통해 온도를 측정하는 방식으로 (백금)저항온도센서, 써미스터, 열전대, 바이 메탈등 대부분의 센서가 이에 해당하고 비접촉식에는 방사온도계, 광 고온도계가 있다.
- 접촉식 온도에서는 측정대상에 온도센서를 직접 접촉시키는 방식이다. 그러나 직 접 접촉으로 인해 측정대상의 열에너지가 센서로 이동하기 때문에 측정대상의 온 도가 저하된다. 따라서 열에너지가 작은 검출대상에서는 정확한 온도 측정이 힘 들기 때문에 측정대상의 열용량이 센서 엘리멘트에 비해 충분히 커야하며, 센서 자체가 측정대상의 온도에 견디면서 동작을 할 수 있어야 한다.
- 비접촉식 온도센서는 측정대상에서 방사하는 열선을 계측하는 센서이기 때문에 접촉식 온도센서에서와 같은 열에너지의 손실은 없으며 상당히 떨어진 물체의 온 도 측정도 가능하기 때문에 접촉식 온도센서에서와 같은 열에너지의 손실은 없다
- 하지만 열에너지를 검출할 수 있는 광학계와 여러 가지 부재료를 필요로 하기 때 문에 일반적으로 고가가 되기 쉽다. 비접촉식 온도센서는 열에너지 방사의 검출 기일 뿐이므로 방사 강도에만 의존하는 센서가 바람직하며, 접촉식과는 달리 센 서 출력이 온도에 의존해서는 안된다.
< 표 2-4> 접촉형 온도센서와 비접촉형 온도센서
2.4.1.3 온도센서의 종류
2.4.1.3.1 써미스터(Thermistor)
ㅇ 금속산화물을 소결하여 만들며 온도에 따라 저항치가 변하는 특성을 이용한 것으 로 현재 온도센서로 가장 많이 사용되고 있으며 값이 싸고 소형이지만 직선성, 감도, 기준 온도 등이 문제가 된다.
ㅇ 써미스터의 종류에는 온도가 상승함에 따라 전기저항이 증가하는 PTC(positive temperature coefficient) 써미스터, 반대로 온도가 상승함에 따라 전기저항이 감소 하는 NTC(negative temperature coefficient) 써미스터, 그리고 NTC와 동일 특성 을 갖지만 어떠한 온도 경계에서 전기저항이 갑자기 감소하는 급변 써미스터 (CTR : critical temperature resistor)로 나눈다.
- NTC 써미스터는 주로 온도감지, 온도보상, 액위/ 풍속/ 진공검출, 돌입전류방지, 지 연 소자 등으로 사용되고 있으며 PTC 써미스터는 모터기동, 자기소거, 정온발열, 과전류보호용으로 사용된다. 최근에는 기술개발의 진보로 극저온, 저온, 고온용의 써미스터 들이 개발되어 사용 중에 있으며 응용범위도 폭넓게 확대되고 있다.
(1) NTC 써미스터
ㅇ 써미스터중 가장 일반적인 형태이며 NiO, CoO, MnO, Fe2O3등을 주성분으로 한 것이고 스피넬 구조에 가까운 결정구조를 가지고 있다.
ㅇ NTC는 소결형 반도체이기 때문에 재료조성, 소결조건 등에 의해 특성이 변하며 일반적으로 저항값은 10~30%, 감도는 조정할 수 없기 때문에 두 개의 NTC를 직 렬 또는 병렬로 조합하기도 하고 고정 저항을 직병렬로 접속하여 상호성을 갖게 하고 있다.
(2) PTC 써미스터
ㅇ PTC 써미스터(정특성 써미스터)는 BaTiO3계의 소결체를 기본 물질로 하고 여기에 Y2O3등의 회토류 원소를 첨가하여 전도성이 생긴 N형 티탄산 바륨계 산화물 반 도체의 일종이다. 여기서 BaTiO3의 Ba를 Pb, Sr등으로 치환하면 퀴리온도(온도에 따라 상전이가 일어나서 전기저항이 변하는 온도)를 변화시켜 특정한 온도에 도 달하면 저항값이 갑자기 증대하는 성질을 가지게 한 것이 PTC 써미스터이다.
- 이와 같은 PTC 써미스터의 온도특성은 첨가물의 종류와 양, 재료의 순도, 소결조 건에 의해서 크게 변화한다.
ㅇ 써미스터의 특징
2.4.1.3.2 열전대
ㅇ 두 종류 금속선의 접합점 양단에서 발생하는 기전력 변화를 이용한 것으로 철강, 발전소, 중화학 등 공업용으로 많이 사용되고 있으나 대체로 백금저항온도센서나 복사온도계에 비해 정확도가 떨어진다
ㅇ 열전대는 그 구조가 단순하고 기계적으로 강한 온도 센서이고 측정범위가 넓어 고온의 상한이 1,000~1,500℃로 고온 측정용으로써 사용되고 있다.
- 그러나 열전대는 IPTS(국제실용오도측도)에서 630~1064.43℃까지 표준온도측정기 로 사용토록 규정되어 있으나 열전대의 백금선과 로듐선에 보호관을 씌워 산화되 지 않도록 하여 사용한다.
2.4.1.3.3 방사 온도계
ㅇ 측정대상물의 표면에서 발생하는 열방사(복사)를 이용한 것으로 비 접촉식이며 단 색 파장대 복사와 2개 파장 대복사를 이용하는 방식이 있다. 철강, 요업에서 많이 사용하며 최근에는 저온복사온도계가 실용화되어 열전대 들을 대체해가고 있다.
2.4.1.3.4 IC 온도센서
ㅇ 써미스터나 열전대의 단점인 직선성, 감도, 기준 온도 등을 보완한 것이 IC온도센 서이다. 이것은 온도에 따라 P-N접합부의 전류전압특성이 변하는 것을 이용한 것 으로 전압출력형과 전류출력형이 있다.
2.4.1.3.5 백금저항온도센서
ㅇ 온도에 따라 백금의 저항치가 변하는 원리를 이용한 것으로 현존하는 온도센서 중 가장 정확도가 높아 -260~630도 영역에서 표준온도센서로 사용된다. 대부분 절 연물질이 충전된 보호관에 넣어 사용하며 정밀한 측정이 요구되는 염색, 화학공 업이나 프로세서 제어용으로 많이 사용하고 있으나 가격이 다소 비싼 것이 흠이 다.
2.4.1.3.6 기타 온도 센서
ㅇ 바이메탈, 감온 페라이트, 유리온도계, 수정온도계, NQR 온도계등 많은 종류가 있으나 정밀도가 떨어지고 응용범위가 제한되어 있다. 다만, 수정온도계는 매우 고감도이므로 아직은 특수용도로 많이 사용되고 있다.
< 도 2-4> 온도 센서별 감지 온도범위
2.4.1.4 온도센서의 용도
ㅇ 가전제품
- 조리기기 : 전자렌지, 오븐렌지, 가스취반기, 전자조리기, 커피메이커, 핫플레이트, 토스터, 전기밥솥
- 공조/냉난방기 : 히터, 솔라시스템, 냉/난방기, 에어컨, 온풍/환풍기, 급탕기
- 건강/미용기 : 전자체온계, 온수세정변기, 아누스크리너, 미용 정발기, 헤어 드라이 어, 전자모기향, 전기모포
- 기타 : 냉장고, 급탕기, 다리미, 시계, 의류/이불/식기건조기, TV, AV기기, 세탁기
ㅇ 사무기기
- 복사기, FAX, 프린터, 카메라, 화재경보기, 출입감지컴퓨터, CTV, 모니터, 자동소 등, 커텐 엘리베이터, 에스컬레이터 등
ㅇ 산업용
- 농업 : 담배건조기, 제차, 온실재배, 양돈, 보일러
- 공업 : 제빙기, 현상액, 탱크유면계, 기름온도, 콘크리트레벨, 로봇, 공작기계, 자동 검사, 모터
- 어업 : 해수온도, 양어장 수온
- 상업 : 냉동 쇼케이스, 자동판매기, 융성설비
ㅇ 의료, 계측
- 의료 : 진단, 피부표면온도, 보육기, 링겔액
- 계측 : 해류, 기상관측, 표면온도, 인공위성
ㅇ 자동차
- 흡기제어, 냉각수온, 엔진온도, 액면감지, 서스펜션, 안전운전장치, 4WD제어, 고장 진단, 트랜스미션, 연료분사, 과급랍제어, 속도조절, 노킹제어 등
ㅇ 기타
- 통신기기 : CR 발진기, AGE, 시간지연, 전화
- 가스분석계, 진공계, 풍속계
2.4.2 이미지센서
2.4.2.1 이미지센서의 개요
ㅇ 이미지센서는 광을 받아들여 전기 신호로 전환하는 소자를 칭하며, 최근 각종 영 상 기술과 신호의 전송, 수신, 변환 등의 기술이 급격히 발전하면서 이를 이용한제품도 많아지고 있다.
- 이와 같은 이미지센서는 그 이용분야도 매우 다양하여 스캐너, 바코드 입력장치, 팩시밀리, 비디오, 카메라는 물론 의료 및 완구용에 이르기까지 우리 실 생활에 밀접하게 이용되고 있다.
ㅇ 이미지센서는 1967년부터 개발되었고, CCD형 이미지센서는 1970년대 후반에서부 터 상업화가 이루어졌다. 특히 1980년대 후반에는 일본에서 급증한 출원에 의하 여 전체적으로 특허건수가 급증하는 현상을 보이고 있다.
- 1990년을 전후한 특허건수의 증가는 개인용 Digital Video의 보급 확대에 따른 CCD형 이미지센서에 대한 수요 증가뿐만 아니라 일본을 중심으로 한 CMOS형 이미지센서의 기술개발에 기인한 것으로 보인다.
ㅇ 최근 이미지센서가 많은 주목을 갖게 된 것은 각종 계측 분야에서 미약한 광신호 를 이용해 형상인식, 이미지 파일 작성 등 그 중요성이 증가하면서부터이다. 또한 모바일 개인휴대단말기가 등장하면서 화상 핸드폰과 컴퓨터 네트워크를 이용한 실시간 정보 전송이 보편화되면서 크게 발전하고 있다.
2.4.2.2 이미지센서의 종류
ㅇ 이미지센서는 전자정공이 신호를 형성하여 출력부까지 전송되는 방식에 따라 CCD형 이미지센서와 CMOS형 이미지센서로 구분할 수 있다.
- CCD형 이미지센서와 CMOS형 이미지센서는 공통적으로 광을 받아들여 전기 신 호로 전환하는 수광부를 가지고 있으며, CCD형 이미지센서는 이 전기 신호를 CCD(전하결합소자, Charge Coupled Device)를 통해 전달하며 마지막 단에서 전 압으로 변환을 하게 된다. 반면에 CMOS형 이미지센서에서는 각 화소에서 전압으로 신호를 변환하여 외부로 보내게 된다.
좀더 구체적으로 살펴보면 이미지센서는 크게 빛에 의해 - 발생한 전자를 그대로 게이트 펄스를 이용해서 출력부까지 이동시키는 것이 CCD형 이미지센서이며, 빛 에 의해 발생한 전자를 각 화소 내에서 전압으로 변환한 후에 여러 CMOS 스위 치를 통해 출력하는 것이 CMOS형 이미지센서이다.
2.4.2.2.1 CCD형 이미지센서
ㅇ CCD형 이미지센서는 N채널의 MOS 구조를 하고 있고 감광부를 중앙에 끼우고 양쪽에 CCD를 배치한 형으로 하고 있다. CCD 이미지센서는 구동회로가 복잡하 여 동작시키기 어려운 결점이 있다.
ㅇ CCD이미지센서는 구조에 따라 프레임 트렌스퍼 방식(FT-CCD)과 인터라인 방식 (IT-CCD)로 나누어지는데 이중 현재 상업적으로 판매되고 있는 대부분은 IT-CCD 방식이다.
- FT-CCD 이미지센서는 광 센서용 어레이와 축적용 어레이가 분리되어 있는 것으 로 어느 것이고 같은 구조의 소자로 구성되어 있는 것이 특징이며 화소 피치를 적게 할 수 있고 감광 면적이 적어도 되는 이점이 있다. 반면 단점으로는 주사 펄스가 많아지고 축적용 어레이를 다시 설치하여야 하므로 칩 면적이 커지는 문 제점이 있다.
- IT-CCD 이미지센서는 PN 접합 다이오드로 된 광전 변환부, 4상 구동식 CCD로 된 수평 및 수직 시프트 레지스터로 구성되어 있고 감광부를 PN접합으로 할 수 있 어 구조가 간단하나 수직 레지스터와 광센서 어레이를 교대로 설치해야 하므로 감광면적이 작아지는 단점이 있다.
2.4.2.2.2 MOS형 이미지센서
ㅇ MOS형 이미지센서는 구동회로가 간단하고 가격이 저렴하나 MOS 트랜지스터의 게이트-드레인 간의 정전용량에 의해 동작시의 잡음이 발생할 수 있는 문제점이 있고 감도가 떨어지는 단점이 있다.
ㅇ MOS형 이미지센서의 구조는 클록회로, 주사회로, 포토 다이오드 어레이 등이 내 장되어 있고 시프트 레지스터는 소자 온도상승을 억제하기 위해 저전력 시프트 레지스터로 구성되어 있다.
2.4.2.3 이미지센서의 특징
ㅇ CCD형 이미지센서는 하나의 출력회로를 모든 화소의 신호가 거쳐감으로써 각 화 소 간에 차이가 없는데, CMOS형 이미지센서는 각각의 화소가 전자-전압 변화 회 로를 가지므로, 각 화소의 회로의 불균일성이 그대로 출력 신호에 반영된다.
ㅇ 따라서 CMOS 이미지센서는 고정패턴잡음을 비롯한 잡음으로 인해 화질이 CCD 형 이미지센서에 비해서 열등하고 또한 CCD형 이미지센서와 비교했을 때 회로 가 복잡하고, 가격 측면에서 CCD형 이미지센서에 비해서 차이점이 없고, 칩 크기가 크다는 단점으로 인하여 년대 중반까지 형 1990 CCD 이미지센서에 비해 주 목받지 못했다.
ㅇ CMOS형 이미지센서는 칩 내에서 디지털로 변환이 가능하고 영상신호처리까지 가능하지만, CCD형 이미지센서는 이미지센서 이외의 회로를 One-chip화가 어려 운 단점이 있다.
<표2-5> CCD와 CMOS 이미지센서의 특징
2.4.2.4 이미지센서의 용도
ㅇ 이미지센서의 주요 수요 시장은 휴대폰, 디지털 카메라, 광마우스, 감시카메라, 생 체인식 등 분야이다.
ㅇ 휴대폰은 저전력 특성, 소형성 및 경제성 등 주요 특성으로 인하여 CMOS 이미지 센서 시장의 급속한 성장을 가능하게 하여 2004년에는 전년대비 53% 증가하면서 1억2천만대 판매를 기록했다.
- 2004년 말까지 130만 ~ 200만 이상 고화소 휴대폰 모델 중심으로 CCD센서 우위 의 구조이나 2007년까지 CMOS 센서 기능의 발전으로 2008년에는 200만 화소급 이하의 카메라 폰 전화기에서는 거의 100%가 CMOS 센서를 채용할 것으로 전망 된다.
ㅇ 디지털 카메라는 대부분 CCD 센서가 사용되어 왔으나 최근에는 백만화소 미만의 저사양 카메라뿐 아니라 캐논을 비롯한 최고급형 SLR 카메라에서도 CMOS 센서 가 사용되는 등 디지털 카메라 시장에서 CMOS 센서의 사용이 확대되고 있다.
ㅇ 광마우스 분야는 일반적으로 CMOS 이미지센서를 사용하고 있으며, 카메라 폰 시 장이 성장하기 이전의 가장 큰 시장 중의 하나였고, 광마우스용 센서 시장규모는 앞으로도 지속적인 성장을 할 것으로 보인다.
ㅇ 감시카메라 시장에서도 CMOS 센서의 시장 확대가 두드러지고 있는데 이는 CMOS 센서의 기능 집적도로 인하여 스마트 센서 시스템의 One chip화가 가능 하기 때문이다.
ㅇ 생체인식 분야에서는 1998년부터 전 세계 시장이 매년 2배 이상 성장하면서 지 문, 손, 얼굴, 음성, 성명, 홍채 등 사람의 신체 특징으로 개인을 구별하고 인증이 활발한데 그중 지문인식 시장의 비중이 가장 높다. 이러한 인식을 위해 여러 가 지 방식 중에서 이미지센서를 이용한 시스템이 크게 성장 할 것으로 보인다.
2.4.3 광센서
2.4.3.1 광센서의 개요
ㅇ 광센서(photo sensor)란 인간의 눈으로 감지 할 수 있는 가시광선을 중심으로 적 외선에서 자외선 영역의 광 자체 또는 광에 포함되어 있는 정보를 전기신호로 변 환하여 검지하는 전자 디바이스(Device)의 총칭이다.
ㅇ 광센서는 빛 에너지의 특성을 이용한 것으로 χ선 센서, 광파이버 센서, 적외선센 서, 자외선센서, 이미지센서 등이 이에 속한다. 이들 빛 에너지를 이용한 센서는 공장 자동화나 첨단계측 계통은 물론, 일반 생활과 밀접한 유통, 의료, 예술분야 등 폭 넓게 이용되고 있어 이에 대한 연구 및 응용기술은 매우 중요하다 하겠다.
ㅇ 최근 산업체 등에서 에너지 절약이나 자동화를 위하여 광에 의한 계측의 필요성 이 중요시 되어, 센서의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 그 결과, 가지각색의 센 서가 실현되고 있는 실정이다.
- 적외선센서 : 가시광 보다 파장이 긴 영역의 적외선 검출에 이용되는 센서로 적외 선센서 또는 초전형 적외선센서로 불린다. 적외선은 물체가 연소시 발생하는 경우가 많아 적외선 온도센서, 적외선을 이용한 화상처 리, 물체인식 등에 많이 이용된다. 서모파일 등도 이에 속한다.
- 가시광센서 : 가장 많이 우리생활에 이용되는 분야로 포토센서, 조도센서, 칼라센 서, 이미지센서 등이 이에 속한다.
- 자외선센서 : 가시광 보다 짧은 파장의 광 검출에 이용되는 센서로 광전관 등을 들 수 있다.
- 칼라센서 : 포토다이오드를 이용해 칼라 검출을 하는 센서로 크게는 가시광센서에 속하나 별도 구분하면 칼라센서로 구분 할 수 있다.
- 이미지센서 : 형상인식, 영상인식 등에 사용되는 센서로 가시광센서에 속한다.
2.4.3.2 적외선센서
ㅇ 최근 산업시설이 고도로 정밀화됨에 따라 비접촉 방법으로 온도를 측정하는 방법 이 많이 필요하게 되었다. 초전형 적외선센서는 피측정 대상 물체에서 방출되는 열 방사 에너지를 검출하여 물체 온도를 측정하는 비접촉 온도센서의 한 종류로 서 최근 우수한 초전재료가 개발되고, 가격이 저렴화되어 급격히 산업용으로 확 산되어 가고 있다.
- 적외선은 가시광 이외의 영역에서 발생되는 빛 에너지로 아래와 같은 특징을 갖 고 있는데 적외선센서는 이들 특징을 잘 이용한 것으로 공업계측 분야에 많이 이 용 된다.
① 육안검출이 불가능하다
② 낮은 온도의 물체에서 방사된다.
③ 파장이 길다.
④ 물체에 대한 흡수 계수가 크다.
- 적외선센서에서도 파장 3㎛이상의 긴 파장 영역을 이용하는 양자형 센서(일명 광 도전형)와 짧은 파장영역을 이용하는 열형(초전형센서)로 구분한다.
<표2-6> 적외선센서의 분류와 특성
(1) 양자형 센서
ㅇ 양자형 적외선센서는 적외선 중에서도 3㎛이상의 긴 파장을 검출하는 것으로 동 작원리에 따라 광도전형과 광 기전력형으로 나누어지고, 고감도, 고속응답(10-6sec) 을 얻을 수 있는데 반해 재료의 고유 파장특성을 얻기 위해서는 항온 항습을 유 지하여야 하므로 사용에 경비가 든다. 수요 시장은 적외선 카메라, 방사 온도계, 적외선 현미경 등에 이용된다.
(2) 초전형 센서
ㅇ 최근 산업시설이 고도로 정밀화됨에 따라 비접촉 방법으로 온도를 측정하는 방법 이 많이 필요하게 되었다. 초전형 적외선센서는 물체에서 나오는 열 방사 에너지 (적외선)를 이용해 각종 물체의 유․무 식별, 형상인식, 자동제어 계통에서의 이 물질 검출 등 많은 분야에 널리 이용된다. 특히 어두운 현관에서의 점등이나 어 린이 방에서의 취침시 자동소등 등과 같이 우리 생활에도 손쉽게 이용할 수 있는 분야이다.
ㅇ 최근에는 우수한 초전 재료가 개발되고 센서 제조기술이 개선됨에 따라 가격이 저렴화 되어 급격히 산업용으로 확산되어 가고 있다. 센서 기능재료로서의 LiTaO3, PbTiO3, PZT등의 세라믹 재료가 이용된다.
2.4.3.3 적외선센서의 응용
ㅇ 적외선 발광 회로와 수광 회로 : 적외선 발광 회로와 수광 회로의 조합이다. 여 기에서는 적외광 LED로 펄스광을 주어 주위의 외란광과 구별하고 있다. 또 수광 부에는 파장감도가 넓은 포토 다이오드(S286)를 사용하고 있기 때문에 광범위한 신호에 대응할 수 있다. 주요한 용도는 광리모콘, 포토 인터럽터 등이 있지만 수 광부는 그대로 가시광의 센싱에도 사용할 수 있다.
ㅇ 초전센서에 의한 인체 검지회로 : 초전형 적외선센서를 이용한 인체 또는 동물 등의 검지회로이다. 여기에서는 초전센서(IRA-E 100SZI)을 사용하여 인체의 이동 에 의해 발생하는 교류적인 전압변화를 검출하고 있다. 회로 구성은 매우 간단하 지만 이 종류의 센서는 FET에 의한 임피던스 변환부가 내장되어 있기 때문에 외 부 회로부의 구성이 간략화 되어 있다. 여기에서 사용하고 있는 OP 앰프는 특별 히 한정하고 있지는 않으며 저잡응용이면 문제가 없다.
ㅇ 인체가 검지되면 버저가 울리는 회로 : 인체 검지 회로의 한 예로서 인체의 움직 임이 검지되면 압전 버저가 울리도록 구성되어 있다. 인체 검지용 센서 회로에서 는 수 [㎐]부근에서 70[dB]정도의 앰프 이득을 필요로 하기 때문에 검지 물체의 상황에 따라서 출력 부족이 되는 경우가 있다. 이 때문에 여러단의 증폭회로를 설치하여 필요한 이득을 확보하여야 한다. 또한 입력신호가 아주 미약하기 때문 에 학계에 의한 증폭이 필요하다.
ㅇ 초전센서 모듈을 이용한 자동 조명 장치 : 초전센서를 응용한 자동조명 장치의 한 예이다. 여기에서는 센싱 엘리먼트로서 시중에서 판매되는 센서 모듈을 이용 하고 그 출력으로 솔리드 스테이트 릴레이를 작동시키고 있다. 이것을 사용함으 로써 사람이 있는 방만을 필요에 따라 점등할 수 있기 때문에 상당한 에너지 절 감 효과가 있다. 그 밖의 용도로 여러 가지 방범 장치를 생각할 수 있는데 그러 한 경우에는 조명 부하를 부저로 바꾸어 넣으면 된다. 또 인체 일부의 조금만 움 직임도 검지할 수 있는 오픈 컬렉터(open collector) 출력에 의한 전자 타이머 회 로 내장, 저소비 전력설계, 기타 센서 유닛을 전등용 콘센트 박스에 집어넣을 수 있는 것 등 여러 가지 사용하기 쉬운 기능이 부가되어 있다.
2.4.4 압력센서
2.4.4.1 압력센서의 개요
ㅇ 압력센서는 힘이 물체에 가해질 때 단위 면적당 물체에 가해지는 압력이나 회전 력의 미세한 크기 변형량을 측정하는 소자로서 공업계측, 자동제어, 의료, 자동차 엔진제어, 환경제어, 전기용품 등 그 용도가 다양하고 가장 폭넓게 사용되는 센서 중의 하나이다.
- 압력센서의 측정원리는 변위, 변형, 자기-열전도율, 진동수 등을 이용하는 것으로 현재 많은 종류가 실용화되어 사용되고 있다. 최근에는 반도체기술과 마이크로머 시니잉술의 발전으로 보다 소형화되고 복합화된 다기능의 스마트 센서에 대한 관 심이 높아지고 있다.
- 현재 전자식, 반도체 압력센서는 국내 수요시장이 크게 성장하고 있으나 대부분 수입에 의존하고 있는 상황이고 특히 반도체 압력센서의 경우는 미국, 유럽, 일본 등 선진국이 이 분야의 기술을 독점하고 있다.
2.4.4.2 압력센서의 종류
(1) 기계식 압력센서
ㅇ 기계식 압력센서에도 많은 종류가 있지만 대표적인 것은 부르돈관, 다이어프램, 벨로우즈이다.
- 그 중에서도 탄성식의 부르돈(Full Dorne) 관은 현재 가장 많이 사용되고 있는 것 으로 단면이 원상 또는 평면상의 금속파이프이고 개방된 고정단으로부터 측정압 력을 도입하면 다른 밀폐된 관의 선단이 이동하는 원리를 이용하고 있다.
- 이 관선이동량은 관내의 압력크기에 비례하므로, 이동량은 기계적으로 확대된 압 력을 지시한다.
<도2-5> 부르돈(Full Dorne)관
- 다음으로 많이 사용되고 있는 것이 다이어프램과 벨로우즈로 전자는 압력차에 비 례한 원판의 휨정도로, 후자는 원통내부와 외부의 압력차에 의해 주름상자가 신축 하여 그 변위량이 압력차에 비례하는 것으로부터 각각 압력을 측정한다.
<도2-6> 다이아프램 / 벨자(Bell Jar)
(2) 전자식 압력센서
ㅇ 전자식 압력센서의 대부분은 기계적인 변위를 전기신호로 변환하는 부분이 기계 식과 다를 뿐 기본적으로는 기계식과 동일하다.
- 용량형 압력센서는 2개의 물체(전극)간의 정전용량변화로부터 그 사이의 변위를 측정하는 방법을 기본적으로 이용한다.
<도2-7> 정정용량식 압력센서
- 이 외에도 스트레인 게이지를 이용한 압저항형, 유기 또는 무기압전소자를 이용한 압전형 그리고 LVDT—인덕티브타입의 코일형이 있으며 최근에는 초고온의 환경이 나 원격감 등의 목적으로 광섬유나 광격로차를 이용한 광학형 압력센서가 개발되 어 사용되고 있다.
- 이중에서도 스트레인게이지를 이용한 압저항형센서가 성능이나 가격면에서 우위 를 점하고 있어 가장 많이 사용되고 있다.
(3) 반도체식 압력센서
ㅇ 반도체압력센서는 최근에 실용화가 가속되고 있는 센서로 크리프현상이 없고 직선성이 우수하며 소형 경량으로 진동에도 매우 강한 것이 — 특징이다. 또한, 기계식 보다 고감도, 고신뢰성이며 양산성이 좋다.
- 이것은 압력을 왜(歪)응력으로 변환하는 다이어프램과 다이어프램에서 발생하는 동력을 전기신호로 변환하는 두 부분으로 구성되어 있다.
- 다이어프램은 단결정실리콘을 화학적으로 에칭하여 형성하며, 다이어프램에서 발 생하는 응력을 전기적인 신호로 변환하는 방법으로 진동자의 고유진동수 변화와 표면탄성파를 이용하는 것도 있으나, 주로 압저항식과 정전용량식의 두 종류가 가 장 많이 사용되고 있다.
- 이중 압저항식은 저항확산식 또는 확산식이라고도 하는데 압저항소자를 형성시킬 때에 반도체의 불순물 확산공정이 이용되기 때문이다.
<도2-8> 압저항식 압력센서 구조
- 정전용량식은 서로 마주보고 있는 전극판의 간격을 외부로부터의 응력에 의하여 변화시키면 전극간의 정전용량이 변화하고 이 정전용량변화를 전기신호로 변환시 키면 응력이 검출된다.
- 정전용량식은 압저항식에 비해 고감도이나 전극의 형성, 외부회로와의 연결이 복 잡한 구조로 되어 있고 응답성이 나빠 수요는 적다.
그러나 - 온도특성이 우수하고 소형이며 고감도인 관계로 생체 등 미압의 영역에서 사용할 때는 이점이 많다.
ㅇ 이 외에도 다결절실리콘 압력센서는 변형게이지가 다결정 Si박막으로 되어있고 다이어프램이 금속위에 만들어져 있어서 측정압력의 범위를 확대시킬 수 있다.
- 또 고온과 부식성 분위기 등의 약환경하에서도 사용할 수 있는 SOS(Silicon On Sapphire)압력센서가 있다.
- 이것은 사파이어기판위에 실리콘 박막을 에피텍셜 성장시켜, 이 SOS막을 검출소 자로 이용하는 센서이다.
2.4.4.3 압력센서의 용도
ㅇ 압력센서는 산업전반에 걸쳐 응용분야가 매우 넓으며 주로 자동차, 자동제어, 반 도체제조분야에서 지속적인 수요의 신장이 기대된다.
- 가전제품 : 냉장고, 룸에어컨, 진공청소기, 세탁기, 가정용 혈압계, 맥박계
- 자동차 : 연료분사압, 엔진배기압, 서스펜션, 에어백시스템, 브레이크시스템, 공조 시스템
- 일반산업용 : 화학플랜트, 석유정제라인, 정유탱크, 프레스, 사출기, 종이, 펄프제 조, 발전소, 하수처리장, 열소각로, 수압청소, 보일러, 컴퍼레서, 공조 기기, 냉동고
- 반도체제조 : 웨이퍼 흡착압 감지, 초순수라인, 공조라인, 가스공급, 진공라인
- 의료기기 : 인공심장, 인공신장, 협압감시시스템, 약물주입, 수혈제어, 맥박감지, 산 소공급 시스템
2.4.4.4 압력센서의 활용
(1) 스트레인 게이지
ㅇ 금속체에 외력이 작용하면 전기적 저항이 변하게 되는데 금속체를 잡아당기면 금 속체가 가늘어져서 저항이 증가하고 반대로 압축하면 전기저항이 감소한다. 이 원리를 이용하여 금속 저항선 게이지, 박형 게이지, 반도체 게이지가 개발되었다.
ㅇ 스트레인 게이지는 처음에 단순히 응력을 측정하는 수단으로 사용되었으나 최근 에는 재료 구조물의 응력, 힘, 변형, 압력, 변위 등 외력에 의한 변화를 측정하는 등 점점 그 용도가 넓어지고 있다.
ㅇ 일반적으로 스트레인 게이지는 힘의 변형이 일어나는 부분에 스트레인 게이지를 부착시켜 전기저항의 변화를 검출한다.
ㅇ 스트레인 게이지가 특히 많이 사용되고 있는 분야중 하나가 바로 로드 셀(load cell) 즉 중량센서이다. 로드셀은 주로 정밀도를 필요로 하지 않는 곳, 키보드, 스 위치, 장난감 등에 주로 사용되고 있으며 아래와 같은 특징을 가지고 있다.
① 중량을 전기신호로 변환
② 동적인 측정가능
③ 다양한 측정 범위
④ 구조가 간단하고 가동부가 없어 수명이 반영구적
⑤ 전기신호를 검출하므로 하중을 신호로 전송이 가능
⑥ 아날로그 표시, 디지털표시, 제어 등이 자유롭다
ㅇ 로드셀의 수감부에 스트레인 게이지를 부착하고 압축 또는 인장하중을 인가하면 중량에 비례하여 스트레인 게이지의 저항값이 변화한다. 이 저항값의 변화를 중 량값과 선형적인 비례 관계를 유지시켜 전압값의 변화로 중량값을 구할 수 있게한 것이다.
일반적으로 로드셀은 완전히 밀폐된 구조로 되어 있어 ㅇ 내부의 스트레인 게이지가 습도의 영향을 받지 않도록 되어 있으며 로드셀에 사용되는 스트레인 게이지 검 출회로는 브리지 회로를 기본으로 되어 있고 네부분이 모두 스트레인 게이지로 구성되어 모두 힘을 받도록 구성된다. 브리지 회로에는 온도에 의한 제로점, 감도 의 변동이 일정값 이내가 되도록 하기 위하여 스트레인 게이지 외부에 보상저항 을 설치한다.
(2) 광탄성 압력센서
ㅇ 광파이버 압력센서는 투명 탄성체에 한방향의 압력을 주면 텐서로 나타나는 변형 에 의해 빛이 복굴절하는 광탄성 효과를 이용한 센서이다.
ㅇ 광파이버 압력센서는 광축과 맞추어 설치된 로트 렌즈가 부착된 입출력용 광파이 버 사이에 광탄성소자, 편광자, 검광자, 광학 바이어스용 1/4 파장파이 배열되어 있으며 광탄성 소자로는 6mm 두께의 석영 유리 또는 파이렉스 유리가 사용된다. 공파이버로는 석영유리계 SI형 다모드 광파이버가 사용되며, 광원으로는 파장 0.82㎛의 LED, 수광소자로는 Si pin-PD 가 사용되고 있다.
ㅇ 압력은 직류변화이므로 광원의 강도 변동과 광회로 소자의 광축 어긋남 등의 오 차 원인이 된다. 이 오차를 제거하기 위해 검광자에 의해 얻어지는 직교한 두편 광 출력을 수광하고 연산처리 한다. 이 결과로서 압력 검출 범위 103~106Pa, 측정 정밀도 ±10%, ±2% 이하의 온도특성 등이 얻어지며 이론적 최소 검출 압력 범위 는 1.4Pa이다.
2.4.5 가스센서
2.4.5.1 가스센서의 개요
ㅇ 우리의 생활환경에는 산소등과 같이 사람에게 있어서 없어서는 안 될 가스도 있 는 반면, 대단히 많은 종류의 위험한 가스가 존재하고 있어 최근 일반가정, 업소, 공사장에서의 가스사고, 석유콤비나트, 탄광, 화학플랜트 등에서의 폭발사고 및 오염 공해 등이 잇따르고 있다.
- 인간의 감각기관으로는 색깔도 없고 냄새도 없는 다종다양한 위험 가스의 농도를 정량하거나 종류를 거의 판별할 수 없는 실정이다. 이러한 이유 때문에 물질의 물리적, 화학적 성질을 이용한 가스센서가 개발되어 가스의 누설감지, 농도의 측 정 기록, 경보 등에 사용되고 있다.
ㅇ 가스센서는 1923년에 Johnson에 의해 촉매 연소식 센서(catalytic combustion-type sensor)가 처음 보고 되었고 1962년에는 Seiyama와 Taguch에 의해 SnO2, ZnO, In2O3 등의 소결체로서 공기 중 특정 가스의 유⋅무 및 농도를 저항변화로서 측 정하는 금속산화물 반도체를 발표하면서 이후 다양한 방식의 가스센서가 개발 되 었다.
ㅇ 이후 산업계의 발전으로 산업현장이나 가정환경에서 가연성 및 독성이 있는 위험 가스와 접하는 기회가 증대되어 위험가스의 발생을 초기단계에서 검지해 사고에 대한 대응을 신속 정확하게 취하는 것이 중요시 되면서 산업용, 방법용, 방재용, 의료용, 공해방지용 등 매우 광범위하게 시장수요가 확대되어 가고 있다.
2.4.5.2 가스센서의 종류
ㅇ 가스센서의 종류는 가스의 종류만큼이나 그 원리 및 측정 방법이 매우 다양하고 측정 방식에 따라 반도체식, 접촉연소식 및 전기화학식 등이 있다.
<표2-7> 가스센서의 종류와 특징
2.4.5.2.1 반도체식 가스센서
ㅇ 반도체식 가스센서는 세라믹 반도체 표면에 가스가 접촉했을 때 일어나는 전기전 도도의 변화를 이용하는 것이 많으며 대부분 대기 중에서 가열하여 사용되는 일 이 많아 고온에서 안정한 금속산화물(세라믹스)이 주로 사용된다. 금속 산화물은 반도체의 성질을 나타내는 것이 많고, 이중 금속원자가 과잉(산소 결핍)인 경우에는 형 반도체 금속원자가 결핍인 경우에는 n , p형 반도체가 된다.
ㅇ 반도체 가스센서는 특징은 대부분 유독가스, 가연성가스에 어떤 응답을 나타내어 감지할 수 있는 가스의 종류가 많고, 센서 제작이 용이하고 검출회로의 구성이 간단하다. 그러나 감지하려는 가스만을 감지할 수 있는 선택성이 우수한 가스센 서는 적고 아직도 연구개발 중에 있다.
- 반도체 가스센서의 모재료와 촉매를 여러 가지로 바꾸거나 조합하고 센서동작온 도를 변경함으로써 선택성을 부여하기도 한다. 많은 금속산화물(세라믹스)이 가스 센서의 연구 대상이 되고 있는데 가장 많이 연구되어 사용 중인 것으로는 SnO2, ZnO, Fe2O3등이 있다.
- 반도체 센서는 소형, 경량일 뿐만 아니라 가격이 저렴하므로 방범용, 경보용 등 그 응용범위가 넓어지고 있다. 또한 최근에는 그 재료도 다양하고 집적화 하는 추세에 있어 앞으로는 발전 방향이 매우 밝다 할 수 있다.
2.4.5.2.2 접촉 연소식 가스센서
ㅇ 접촉 연소식 가스센서는 센서 표면상에서 가연성 가스의 접촉으로 생성되는 산화 반응에 의해서 발생하는 연소열의 변화를 검출하는 방식으로 센서출력이 가스 농 도에 비례하고 검출 정밀도가 높으며 주위온도 또는 습도에 의한 영향이 적다는 장점이 있다.
ㅇ 가연성 가스가 산소와 반응하면 반응열이 생긴다. 접촉연소식 가스센서는 이 반 응열을 전기신호로 변환해서 검지하는 방식으로 센서출력이 가스 농도에 비례하 고 검출 정밀도가 높으며 주위온도 또는 습도에 의한 영향이 적다는 장점이 있 다.
ㅇ 접촉 연소식 센서의 구조는 Pt, Pd 등의 촉매를 고분산시킨 알루미나 담체를 도 포하여 소성한 것이다. 가연성 가스가 연소되면 감지막의 온도가 상승하고, 백금 선의 전기 저항이 증가한다. 이 저항 증가는 가스 농도에 비례하므로 가스 농도 를 측정할 수 있다. 가연성 가스센서의 검출대상이 되는 가스는 LPG 가스, LNG (도시가스) 가스, 수소, 일산화탄소, 유기용제 증기 등의 가연성 가스이다.
2.4.5.2.3 전기화학식 가스센서
ㅇ 전기화학식 가스센서는 검지 대상가스를 전기 화학적으로 산화 또는 환원하여 그 때 외부회로에 흐르는 전류를 측정하는 장치이다.
- 동작원리에는 1)전극과 전해질 용액에서 일정전류를 유지하면서 직접산화, 환원 할 때 전류를 측정하여 가스를 검출하는 방법과 2)전해질 용액 중에서 이온화 현상을 일으킬 때 가스이온이 전극에 작용하여 발생하는 기전력을 출력으로 하는 것과 3)전해질 용액과 반응 할 때 발생하는 전해전류를 출력으로 하는 것 등으로 구분할 수 있다.
- 또한 측정원리에 따라서는 측정원리에 따라 정전위식, 갈바닉 전지식, 이온 전극 식, 전기양식 등으로 구분할 수 있다.
2.4.5.3 가스센서의 요건
ㅇ 가스센서는 환경 센서로 이용되는 일이 많고 가혹한 환경조건에 노출되어 사용되 는 경우가 많아 내환경성이 강해야 하고 아래와 같은 조건을 만족시켜야 한다.
➀ 검지감도가 높고 농도의 측정 정밀도가 우수해야 한다.
➁ 검지하려는 가스만을 선택적으로 검지할 수 있고, 공존 물질에 의한 방해나영향을 받지 않아야 한다.
➂ 장기간 안정하게 동작하고 응답속도가 빠르며 반복측정을 할 수 있어야 한 다.
➃ 습도, 온도 등의 영향을 받지 않고 안정된 감도를 나타내야 한다.
2.4.5.4 가스센서의 활용
ㅇ가스센서의 응용 분야는 산업용, 공해방지용, 방재용, 방법용, 의료용 등 매우 광범 위하며 점점 확대 증가되어 가고 있다.
- 가까운 예를 들면 가스센서가 우선적으로 실용화된 것은 가연성가스(LPG, LNG 등)의 폭발방지를 위한 가스 경보기용에서부터 자동차의 공연비 측정을 위한 센 서, 가정이나 공장 내의 가스 누설 경보기, 음주운전자의 알코올센서, 화재 직후의 건축 재료로부터 나오는 유독가스의 센서, 항내 메탄가스 경보기 등 다양하다.
- 접촉 연소식 센서 소자에서는 현재 종래의 1/3~1/4의 전력으로 작동하는 소형, 소전력의 소자가 실용화 되어, 주로 휴대용 가스 검지 경보기 등에 이용되고 있 다.
- 독일, 미국 등에서는 자동차 메이커를 중심으로 엔진공연비제어용 센서, 알콜 탐 지기 및 매연제어용 센서를 개발하여 생산중이며, 일본의 경우는 가스경보기를 위 주로 방재, 보안분야에서 상당부분 시장 확보가 이루어졌으며 향후 인텔리전트화 되어 가는 가전제품분야 즉 전자렌지, 공기청정기, 에어컨 등의 수요가 크게 증가 할 것으로 예상되고 있다.
- 앞으로도 유독가스용, 프로세서계측용, 자동제어용, 환경계측용 등으로서 용도의 확대와 사용목적 및 검지대상에 따라 다양한 형태의 기능을 갖는 새로운 가스센 서가 계속하여 개발될 것이다.
2.4.6 유량 ・유속센서
2.4.6.1 유량・유속센서의 개요
ㅇ 현대사회에는 석유화학, 에너지, 항공, 자동차 등 관련 산업이 발전되고 규모가 대형화됨에 따라 유체량의 효율적인 관리 및 계측이 중요시 되고 있다.
- 일반적으로 전력을 제외하고는 모든 에너지의 공급은 유체의 형태로 공급되기 때 문에 유량, 유속, 액위, 점도, 밀도 등의 유체 측정은 프로세스 공업에 있어서 가 장 중요한 부분이 된다. 최근에는 공업뿐만 아니라 일반 가정에 공급되는 도시가 스, 수도, 유체연료 등의 계측이나 자동차의 연료제어, 의료분야의 혈류측정 등에 도 유체량 센서가 광범위하게 사용되고 있다.
ㅇ 유량—유속 센서는 유체의 압력, 힘, 위치, 열, 주파수 등의 변화를 이용하여 유량— 유속을 측정하는 센서로 유량측정은 측정대상인 유체의 종류와 흐름상태, 유체의 온도와 압력, 측정범위, 설치장소 등에 따라 측정조건이 매우 다양하기 때문에 유 량의 측정방법도 여러 가지로 개발되어 사용되고 있다.
- 따라서 유량을 측정하고자 할 경우에는, 사전에 측정조건을 충분히 검토하고 요구 되는 정확도 및 유지관리의 편의성 등을 검토하여 용도에 적합한 센서를 사용하 여야 한다.
ㅇ 유량 측정은 그 대상이 유체로서 정적이 아닌 동적인 관계로 측정이 매우 어렵 고, 정확도 역시 다른 계측에 비해 낮아 하나의 유량 센서가 개발되어 적용되기 위해서는 수십 년이 소요되기도 하고, 현장 적응성이 떨어져 사장되기도 한다.
ㅇ 유량 측정은 다른 측정량과는 달리 직접 유량을 측정하는 방식이 매우 적으며, 다른 물리량을 측정하고, 이 측정된 정보로부터 유량을 산출하는 방식이 대부분 이다.
- 예를 들어, 차압유량계는 유량을 직접 측정하는 방식이 아니고, 유량 센서로부터 발생된 차압을 차압계를 이용해 측정하고, 이 측정된 차압 정보로부터 유량을 적 절하게 산출하는 방식이다. 물론, 유량을 직접 측정하는 방식이 없는 것도 아니지 만, 이 또한 다른 물리량을 이용해서 유량을 구하므로 대부분의 유량 측정은 간 접적인 측정방식을 택하고 있다고 볼 수 있다.
ㅇ 최근에는 자동차 및 반도체 산업의 각종 가스의 유량을 측정하는 전자식 유량—유 속센서의 채용이 급증함에 따라 이에 대한 국산화의 필요성이 그 어느 때보다도절실하게 요구되고 있다.
2.4.6.2 유량 ・유속센서의 종류
ㅇ 현재 실용화되어 있는 유량・유속센서는 크게 차압식, 면적식, 용적식, 회전속도 검출식, 전자식, 초음파식, 와류식, 열식, 질량식으로 나눌 수 있다.
- 산업체에서 가장 많이 사용되고 있는 것은 차압식 유량센서로, 관로에 설치된 스 로틀 전후 압력차의 평방근이 유량에 비례하는 것을 이용하여 소유량에서 대유량 까지 그 적용범위가 매우 넓으며 공업용으로 가장 많이 사용되고 있다.
- 면적식 유량센서는 테이퍼관과 부저, 피스톤과 슬릿 등의 조합에 의해 스로틀의 면적을 바꾸고 스로틀의 면적과 유량이 변화하는 것을 이용하여 미세유량계측에 사용된다.
- 용적식 유량센서는 로터와 케이스, 피스톤과 실린더 등을 이용하여 유체를 일정용 적에 가두어 놓고 일정주기마다 방출을 반복하여 단위시간당 횟수에 의해 유량을 측정하는 방식으로 전산유량계에 많이 쓰인다.
- 터빈 유량・유속센서는 회전날개의 회전수가 유량/유속에 비례하는 것을 이용하 여 고온, 고압, 극저온 등의 열악한 환경하에서의 유체측정에 사용된다.
- 전자식 유량・유속센서는 전도성 유체의 흐름에 직각으로 자계를 가하여 두 방향 으로 직각인 방향에 기전력이 발생하는 원리를 이용하며 유체의 온도, 점도, 밀도 등의 영향을 받지 않는 것이 특징이다.
- 초음파 유속・유량 센서는 유속에 의한 초음파의 전파속도변화를 시간차, 위상차,도플러 효과 등을 이용하여 검출하는 방식으로 대구경의 관로에 많이 사용된다.
- 와류식은 유체의 와류주파수를 측정하여 유량을 산출하는 방식으로 Vortex 유량 센서가 대표적이다.
- 열식 유량・유속센서는 발열체로부터 열 발산이 유속에 의해서 변화되는 현상을 이용하여 구조가 간단하고 측정범위가 넓다.
- 질량유량센서는 타 센서에 비해 정밀하고 온도, 압력 등의 영향을 받지 않아 미세 프로세스 관리에 적합하다. 가스 및 액체의 질량, 용적 측정에 적합한데, 적용이 용이하고 가격 품질 경쟁력이 있어 많은 분야에서 다른 센서들을 대체해나가고 있다.
- 이 외에도 레이저간섭계나 자가공명 등을 이용한 방식이 사용되고 있으며, 레이저 간섭계식은 비접촉식이고 정확도가 높아 각종 연구나 표준유지에 많이 활용된다.
2.4.6.3 유량・유속센서의 활용
ㅇ 유량・유속센서는 최근 석유화학, 가스, 환경산업 등의 플랜트분야에서 수요가 크 게 증가하면서 질량유량센서, 전자식 유량센서, 초음파유량센서, Vortex유량센서 시장이 급속히 확대되고 있다.
ㅇ 유량・유속센서를 주로 사용하는 분야는 매우 큰 용적의 액체로부터 미세한 가스 의 흐름까지 측정하는 화학공업, 반도체산업, 환경공업, 식품공업, 에너지, 자동차 산업분야 등 매우 다양하고, 기존의 용적산, 면적식 등의 기계식 센서가 점차 차 압식, 열식, 초음파식으로 전환되고 있어 공정관리의 전자화가 되어 가고 있다.
- 화학공업 분야에서는 화학물 이송 및 혼합라인, 석유, 가스등의 에너지원 공급라인, 위험물감시장치 등에 활용되며, 반도체 산업 분야에서는 유독가스공급장치, 반 도체공정프로세스, 순수/오일 공급장치 등에 사용되고, 일반 산업용 분야에서는 상하수도 공급라인, 도시가스 공급라인, 음료수, 주류 생산라인, 펄프/제지 산업냉 가수/세척수라인, 철강⋅전력⋅시멘트 산업의 슬러리 냉각수 분야에서 활용되고 있다.
2.4.7 근접센서
2.4.7.1 근접센서의 개요
ㅇ 근접센서는 종래의 마이크로 스위치, 리미트 스위치의 기계적인 접점에 의한 것 을 무접촉화하여 접근하는 물체, 혹은 근방에 존재하는 물체의 유무를 전자계의 힘을 이용하여 검출하는 센서를 칭한다.
- 근접센서는 목적물에서 생성된 전기적인 신호가 조정장치로 전달되어 설비의 운 전상태, 특히 회전수 등을 조정하거나 감지하는데 사용되고 최근에는 로봇의 운 행 측정까지 다양한 용도로 활용되고 있다.
- 근접센서는 바코드를 인식하거나 레이저 빔이 단속되는 것과 같은 광학기술을 기 반으로 하고 있으며, 어떤 물체가 자기장의 특성 변화를 일으키는 원리를 이용한 자기장 기술을 응용한 것이다.
- 근접센서는 반도체를 이용하여 반영구적 수명으로 공장자동화 등에 광범위하게 사용되고 있으며, 자석, 와전류, 홀 효과, 광학, 초음파, 유도성, 용량성과 같은 여 러 형태의 근접센서가 있다.
2.4.7.2 근접센서의 종류
2.4.7.2.1 자기 근접센서
ㅇ 자기 근접센서는 자성체를 가까이 할 때 기동된다. 회전자의 속도 측정, 그리고 회전수에 사용될 뿐만 아니라 회로의 점멸 (on/off)에도 쓰일 수 있다. 이 센서는 또한 모터와 바퀴의 회전수를 계수하는 데도 사용되며 위치 센서로도 사용된다.
- 자기근접센서의 주고는 컨덕터 소자와 마그네트 소자로 분리되고, 컨덕터 소자의 가운데에는 리드 스위치, 마그네트 소자의 가운데에 영구자석이 내장되어 있다.
- 리드스위치는 유리(Glass)관의 중간에 2본의 자성합금으로 만들어진 리드가 있고, 유리관은 기밀구조로 되어있다. 외부자계가 존재하고 2본의 리드는 자기를 가져 리드의 선단은 서로 반대의 자극이 되어 서로 흡인한다. 이 흡인력은 거리의 2승 에 반비례하고 마그네트 소자가 접근하면 리드 스위치의 접점이 온(On)되고 접점 이 오프(Off) 된다. 이 원리로 검출체의 유무를 무접촉으로 검출하고, 그것에 의해 부하를 직접 개폐할 능력을 갖고 있다.
2.4.7.2.2 광학 근접센서
ㅇ 광학 근접센서는 방사기(emitter) 라고 불리워지는 광원과 빛의 존재유무를 감지하 는 수신기로 구성되어 있다. 일반적으로 수신기는 포토트랜지스터이고, 방사기는 LED이다. 위의 두 조합이 광센서를 만들고 광학 엔코더를 포함하여 많은 분야에 응용된다.
ㅇ 근접센서이므로 센서는 빛을 보내고 물체가 바로 곁에 없는 한 방사기에 의해 방 사된 빛은 수신기가 수신하지 못한다. 스위치의 범위 안에서 물체가 센서에 가까 이 있지 않는 한 빛을 반사하지 못하므로 빛을 수신기가 받지 못하게 되고 결과 적으로 신호는 없을 것이다.
2.4.7.2.3 초음파 근접센서
ㅇ 초음파식 근접센서는 지향성이 좋은 200kHz 정도 주파수의 초음파를 사용하여 물체를 검출한다. 이것은 광전센서에서 검출 매체로 빛 대신에 초음파를 사용한 것인데 검출 방식은 광전센서의 경우와 같다. 초음파 센서의 운용에는 두 가지 모드가 있다. 즉, 대항모드와 반향모드가 있다.
- 대항모드(opposed mode) 수신기는 방사기 앞에 위치해 있는 반면에, 반향모드 (echo mode)는 수신기가 바로 다음에 있거나 방사기와 통합되어 있고 반사된 음 파를 수신 받는다. 만약 수신기가 수신범위 안에 있거나 음파가 센서 가까이에 있 는 물체의 표면에 반사된다면 그 음파가 감지되고 신호가 발생한다.
- 반면에, 수신기가 음파를 감지하지 못하면 신호는 발생하지 않는다. 모든 초음파 센서는 방사기 표면으로부터 물체의 거리와 존재를 인지할 수 없는 사각지대를 가지고 있다. 초음파 센서는 반향모드에서 음파를 반사할 수 없는 고무나 거품 같 은 표면을 가진 물체에 대해서는 사용할 수 없다.
2.4.7.2.4 유도성 근접센서
ㅇ 유도성 근접센서는 금속의 표면을 검출하는 데 사용된다. 이 센서는 페라이트 코 어를 가진 코일과 발진기-검출기 그리고 고체 상태의 스위치이다. 센서가 가까이 접근시 금속 물체의 존재가 있으면, 발진의 크기는 감소한다. 수신기는 변화를 검 출하고 고체상태 스위치를 단락시키는데 센서의 검출 범위를 벗어나게 되면 다시 켜지게 된다.
2.4.7.2.5 용량성 근접센서
ㅇ 용량형 근접센서는 도체 및 유전체의 모든 물체의 검출이 가능하다. 이것은 전계 를 검출 매체로 하는 검출 전극이 사용된다. 용량형 근접센서에 검출 물체가 접 근하면 전극간의 정전 용량이 변화하여, 발진 주파수가 변화한다. 그 변화를 전기 신호로 변환하여 물체를 검출한다. 발진 주파수는 500㎑~1㎒정도의 고주파가 사 용되고 있다. 정전 용량형 근접센서는 변위센서, 레벨(level) 센서 등에도 사용되 고 있다.
2.4.7.2.6 와전류 근접센서
ㅇ 와전류 센서는 보통 두 개의 코일이 있고 하나의 코일을 기준으로 자속의 변화를 발생시킨다. 전도 물질이 가깝게 근접할 때 와전류는 차례로 전도 물질에 유도되고, 첫 번째 코일 자속의 반대의 자속을 생성하나 전체 자속은 사실상 감소한다. 전체 자속의 변화는 전도 물질의 근접정도에 따라 비례적으로 변하고 두 번째 코 일에 의해 측정되어진다. 와전류 센서는 전도성 물질의 존재 검출에 주로 사용될 뿐만 아니라 물질의 두께, 틈, 공백 등의 비파괴 검사에도 이용된다.
2.4.7.3 근접센서의 활용
ㅇ 무 접촉으로 검출물체의 유, 무를 판별하는 센서로써 반영구적인 수명으로 공장 자동화 라인에 광범위하게 사용되고 있다.
제 3 장 세계 센서산업 현황
3.1 세계 센서산업 동향
3.1.1 세계 센서 생산
ㅇ 센서는 첨단 기술을 요하는 기술집약적 산업의 특징을 가지고 있어 미국, 독일, 일본 등 선진국들의 생산 비중이 높게 나타나고 있다. 전 세계 센서 생산은 2004년 기준으로 전 년대비 5.7% 증가한 297억6천만불을 기록했다.
- 세계 최대 센서 생산국은 미국으로 2004년 기준, 전체 생산의 31.8%를 차지하고 있으며 다음은 일본이 18.6%, 독일 12.2% 순으로 이들 3개국들이 전 세계 생산의 62.6%를 차지 하고 있다. 그 외에는 영국, 프랑스, 중국 순이며, 한국은 7위를 보이고 있다.
○ 전 세계 센서 생산은 2002년 이후 전자산업 발전과 IT경기 회복세를 보이면서 지속적인 생산 증가 추세를 보이고 있다. 2002년에는 전년대비 4.9% 증가한 266억7천만불, 2003년 5.6% 증가한 281억6천만불, 2004년에도 5.7%의 성장을 보이며 297억6천만불을 기록했 다.
- 국가별로는 미국이 2002년에 84억6천만불에서 2003년 89억1천만불로 5.3% 증가를 보였 으며 2004년에는 전년대비 6.2% 증가한 94억6천만불 규모로 성장해 국가별로 가장 큰 생 산규모를 나타냈다. 2위인 일본은 2002년47억9천만불에서 2003년 51억7천만불로 8.0% 증가했고 2004년에는 전년대비 6.8% 증가한 55억3천만불 규모의 생산을 기록했다.
< 표 3-1> 세계 센서 생산 추이
3.1.2 세계 센서시장 개요
ㅇ 세계 센서시장 추이를 살펴보면 2002년 246억7천만불에서 2003년 262억4천만불로 2004 년에는 279억 불을 기록하면서 매년 6%대의 성장세를 보이고 있다.
- 국가별로는 미국이 2002년에 73억3천만불의 시장규모에서 2003년 77억2천만불로 5.3% 증가를 보였으며 2004년에는 전년대비 5.9% 증가한 81억7천만불 규모로 성장해 국가별 로 가장 큰 시장규모를 나타냈다. 다음 시장규모로는 일본 15.1%, 독일 10.1%로 2, 3위를 차지하였다. 그리고 영국, 중국, 한국 순으로 나타나 한국이 시장규모면에서 6위를 차지 했다.
- 센서 수급에 있어 생산 초과국은 선진 대국들이다. 미국, 일본, 독일, 영국 등은 생산이 수 요를 초과해 센서의 수출이 많은 국가들이며 반면 중국, 한국 등은 생산에 비해 수요가 많은 국가로 센서 수입이 많은 것으로 나타났다.
○ 세계 IT경기 회복과 유비쿼터스로의 사회로 발전하면서 세계 센서 시장 수요는 더욱더 확대되고 있으며, 자동차, 디지털가전 등 산업에서도 프리미엄 제품의 선호도가 높아지 면서 고성능 센서의 채용이 크게 늘어나고 있는 추세이다.
- 또한, 나노, 바이오 과학의 발전과 함께 센서 수요 분야도 의료, 환경, 항공, 우주 등 첨단 산업으로 넓어지면서 미국, 일본, 독일 등 선진국을 위주로 시장이 확장되고 있고 아직선진국에 비해 시장규모는 작지만 중국도 전자산업의 급속한 발전과 함께 2002년부터 2004년까지 7~8%대의 성장세를 보이고 있다.
<표 3-2> 세계 센서 시장 추이
3.1.3 세계 센서시장 동향
ㅇ 세계 센서시장은 세계 전자산업과 더불어 부침을 하고 있다. 센서에 대한 전방산 업인 전자기기를 비롯한 완제품산업과 후방산업인 원부자재시장이 모두 전자산업 과 밀접한 관련이 있는 것이다.
- 전자산업은 아날로그 시대에서 디지털 시대로 전환되면서 각 분야에서 정보화, 자 동화의 물결이 휘몰아치고 있다. 컴퓨터, 휴대폰, 반도체로 상징되는 디지털 신기 술과 신제품들은 세계 곳곳에 확산되고 있는 것이다. 새로운 디지털 제품에는 새 로운 센서의 출현과 장착이 없어져는 안 될 정도로 센서는 필수품이 된 것이다.
○ 세계 센서시장은 2004년 기준 279억6백만불에 달하고 있다. 세계 센서시장은 지 능화에 대한 소비자들의 요구가 거세어질수록 더욱 커지게 마련이다. 센서시장의 규모가 꾸준하게 증가하게 되는 것이다.
< 표 3-3> 세계 센서시장 추이
- 세계 센서시장은 1995년 151억4천만불에서, 2000년 216억2천4백만불로 5년 사이 42.8% 증가하였고, 2004년 279억6백만불로 2000년보다 29.1% 증가하였음. 이와 같 이 세계 센서시장은 지난 10년간 지속적으로 증가하여 왔으며, 향후에도 유망한 바이오, 나노기술과도 결합되는 등 각종 첨단산업과 함께 증가세를 유지할 것으로 전망된다.
○ 세계 센서시장에서 북미가 전체시장에서 가장 높은 39%의 점유율을 차지하고 있 으며, 유럽이 29%로 2위를, 아・태지역이 23%의 비중을 점하고 있다. 기타 지역 이 나머지인 9% 정도의 쉐어를 가지고 있다.
- 센서산업은 미국이 가장 활발하고 규모가 큰 편이고, 독일과 프랑스, 영국이 포함 된 유럽과 응용 기초기술이 발달한 일본이 세계 센서시장을 주도하고 있는 것이 다.
<표 3-4> 세계 센서의 지역별 시장 비중(2004년)
○ 품목별 센서의 시장 판도를 살펴보면, 유량・유속센서, 압력센서, 위치센서, 근접 센서, 온도센서 등이 상위 5위를 장기간 점하여 왔으나, 2004년의 경우 상위 5개 군에는 변동이 없지만, 압력센서가 1위로, 유량・유속센서가 2위로 순위가 뒤바뀌 었다. 상위 5개 품목의 시장점유율은 60%를 상회하고 있다.
- 1995년에는 유량・유속센서, 압력센서, 위치센서, 근접센서, 온도센서 등 상위 5개 품목이 97억9천만불로 전체 센서시장의 64.7%를 점하고 있었다. 2000년에도 1995년과 순위 변동 없이 상위 5개 센서 품목이 135억 6천만불로 전체 시장의 62.6%의 쉐어를 보였다.
- 2004년에는 순위가 다소 바뀌어 압력센서가 1위로 올라갔고, 유량・유속센서가 2 위로 내려앉았으며, 위치센서, 근접센서, 온도센서의 순위는 변하지 않았다. 이들 상위 5개 품목의 시장 규모는 171억1천만불로 전체에서 61.3%의 마켓쉐어를 점한 것으로 추정된다.
<표 3-5> 품목별 세계센서 시장 규모
○ 센서는 앞으로 전개될 유비쿼터스 시대를 열어갈 최첨단 소재의 하나로 자리매김 하면서 세계 각국은 국가별로 핵심사업의 일환으로 연구개발과 지원을 집중하고 있는 상황이다.
- 상위 5개 센서 품목 외에 세계적으로 주목받으며 마켓쉐어를 넓혀 가고 있는 품목 으로 바이오센서, 가스센서, 속도가속도센서, 이미지센서, 광센서 등을 들 수 있다.
ㅇ 센서분야에 주도적인 역할을 하고 있는 미국은 자동차용 센서의 개발에 집중적인 노력 을 기울이고 있다. 그리고, 세계 첨단 센서 분야인 마이크로머시닝(Micro-machining) 기술을 주도적으로 개발하면서 앞서가고 있는 상황이다.
- 마이크로머시닝 기술을 응용한 센서가 활발히 진행되고 있으며 압력센서, 유량・유속 센서, 속도가속도센서 및 광센서 등 다양한 성능을 보유한 센서를 제조하고 있다.
ㅇ 일본은 화학센서의 종주국이면서 각종 센서의 공급국가로서 세계 센서시장을 이끌어 가고 있다. 가스센서에 있어서는 세계 가스센서시장을 휩쓸고 있는 실정이다.
- 일본의 센서기술은 복합 재료 기술를 비롯한 응용 기술에서 독보적인 위치를 누리고 있 음에서 나오고 있는 것이다. 새로운 독창성보다는 서양의 원천기술을 상용화하고 새롭 게 창출하는 뛰어난 솜씨가 센서기술의 기반이 되고 있는 것이다. 그리고, 일본은 고성 능의 마이크로 화학센서, 신기능 재료의 개발과 더불어 컴퓨터와의 조합을 이용한 센서 의 신기술 개발 쪽으로 방향을 잡고 있는 것이다.
ㅇ 유럽의 경우 FET형 이온센서 및 가스센서에 관한 아이디어를 대부분 확보하고 있다. 응 용 상용화 기술에 있어서는 유럽이 일본에 미치지 못하지만 새로운 센서의 대한 기술 흐름을 리드하고 있다.
- 자동차용 센서로 널리 알려진 독일의 보쉬사, 환경센서의 대가인 영국, 그리고, 네덜란 드, 스위스, 스웨덴 등은 개량되고 개선된 화학센서의 개발에 큰 역할을 담당하고 있다. 또한, 유럽은 톱클래스의 세계적인 자동차 메이커들이 있는 관계로 신형 자동차의 개발 과 동시에 그에 걸맞는 새로운 자동차용 센서의 개발에 착수하고 있으며, 향후에도 유 망한 광학센서 및 복합 센서 개발에도 투자를 집중하고 있는 것이다.
ㅇ 중국 시장에서 센서의 수요가 급증하고 있는 추세이다. 거의 모든 전자제품은 물론 건 물의 신축이나 리모델링에 있어 보안을 강화할 수 있는 광센서의 수요가 확대되고 있는 것이다. 그리고, 정부에서도 전자IT산업에 드라이브를 걸고 있는 등 각종 센서의 수요 는 획기적으로 증가하고 있다고 할 수 있다.
- 그러나, 중국은 아직까지 개발 도상국 단계로 중저가 수준의 센서가 다량으로 소비되고 있다. 수량은 대단히 많은 편이나 금액면에서는 큰 증가로 잡히지 않는 것이다. 고급, 고 성능, 고품질의 센서는 상당량 해외에서 수입되고 있다. 중국 전체에서 해외 센서 제품 이 시장을 절반 이상 차지하고 있다. 한편, 세계적인 다국적 기업들이 중국에 진출하면 서 초급에서부터 중급까지, 저부가가치에서 고부가가치까지, 국내용에서 국제용까지
다양한 센서가 생산되고 있는 것이다.
3.1.4 지역별 센서시장
<표 3-6> 지역별 센서시장 규모
○ 세계 센서시장은 지속적으로 증가하고 있는 가운데, 지역별 센서시장을 보면, 미 국이 포함된 북미지역이 연구개발이 왕성하고, 투자가 많이 이루어지고 있는 등 최대 규모이다. 유럽도 오랜 전통을 가진 센서 메이커들을 거느리고 있으며, 아・ 태지역은 상용화에 있어 어느 나라에도 뒤지지 않는 일본과 신공룡 중국의 등장으 로 스피드하게 성장하고 있다.
- 북미지역은 1995년 60억7천만불에서 2000년 85억8천만불로 지난 5년간 41.2% 마 켓사이즈가 성장했다. 2004년 107억6천만불로 2000년 대비 25.3% 증가했다. 북미 지역의 센서시장은 세계경제의 견인차이자 기업 활동의 중심지이므로 향후에도 센서 신기술을 주도할 것이다. 연평균 성장률은 10% 내외에 달할 것으로 예상된 다.
- 유럽지역은 1995 년 47억 5천만불 시장이었고, 2000년에는 1995년 대비 마켓사이즈 가 35.4% 성장한 64억3천만불이었고, 2004년에는 25.1% 성장한 80억6천만불 규모 였다. 유럽은 연 평균 6% 정도의 성장세를 지속하고 있는 등 향후에도 그러한 추 세가 이어질 것이다.
ㅇ 아시아・태평양 지역은 동양의 센서 강국인 일본을 제외하고는 세계적인 수준으 로 경쟁할 만한 나라는 없다. 일본에 대부분 의존도가 높은 가운데 한국이 디지 털 시대에 인기 있는 멀티미디아용 이미지센서에서, 대만이 자동차 센서에서 중 국이 대량 생산을 발판으로 한 저가형 센서에서 최근 경쟁력을 향상하고 있는 상 황이다.
- 아・태지역은 1995년 31억6백만불 규모로 세계 센서시장의 5분의 1의 볼륨을 차 지하고 있으며 2000년 47억4천4백만불로 1995년 대비 52.7% 증가했다. 2004년은 64억9천만불로 2000년 대비 36.9% 증가하면서 타 지역보다 성장속도가 2~3% 정 도 높은 성장세를 보이고 있는 것이다.
<도 3-1> 세계 지역별 센서 시장(2004년)
ㅇ 2004년을 기준으로 세계 센서시장의 지역별 분포를 보면, 북미 지역이 전체의38.6% 로 제일 많은 점유율을 차지하고 있으며, 다음으로 유럽지역이 28.9%, 그 다 음으로 아・태지역이 23.3% 정도의 마켓쉐어를 차지하고 있다.
- 전체적인 쉐어는 북미, 유럽지역이 많지만, 아・태지역의 약진으로 말미암아 북미, 유럽지역의 쉐어가 서서히 지속적인 감소가 예상되고, 시장의 잠재력인 측면에서 아・태지역은 정부 주도의 경제 개발에 힘입어 지속적인 증가가 예상된다.
3.1.5 품목별 센서시장
<표 3-7> 품목별 센서시장 규모
ㅇ 2004년 기준, 마켓쉐어 1위는 압력센서로 46억4천만불이고, 전체의 16.6%를 잠하 고 있다. 1995년 24억1천만불, 2000년 34억9천만불로 유량・유속센서에 이어 2위 였던 압력센서가 2000년 이후 고성장세를 나타내면서 1위에 등극한 것이다.
- 그 뒤를 이어 유량 ・유속센서로 37억 8천만불이고, 전체의 13.5%이다. 유량・유속 센서는 1995년 30억 불, 2000년 35억3천만불로 1위를 보였으나, 이후 성장세가 둔화되면서 2위로 내려앉았다. 앞으로도 급격한 성장세는 나타나기 힘들 것으로 예상된다.
- 3위는 위치센서로 1995년 17억8천만불에서, 2000년 25억1천만불로 5년 사이 41.0% 증가하였으며, 2004년 31억1천만불로 2000년보다 23.9% 증가한 것이다. 2004년 수 치는 전체의 11.1%이다. 앞으로 위치센서에 대한 수요는 계속 증가할 것으로 예 상된다. 위치센서는 1995년부터 3위 자리를 고수하고 있으며, 세계적으로 꾸준히 수요가 늘고 있다.
- 마켓쉐어 4위는 근접센서로 1995년 14억 불에서, 2000년 21억5천만불로 5년 사이 53.5% 증가하였고, 2004년 29억5천만불로 2000년보다 37.2% 증가하였다. 2004년 수치는 전체의 10.6%이다. 근접센서도 지속적인 수요 증가가 예상된다. 근접센서 도 더욱 발전된 새로운 형태의 센서가 대두되거나, 대체 제품의 시장 진입, 광센 서로의 기능 전환 등으로 수요가 점차 둔화될 것이다.
ㅇ 새로운 센서로 각광받고 있는 바이오센서의 규모는 아직까지 다른 센서에 비해 상당히 적은 편이다. 바이오센서는 1995년 1억6천만불, 2000년 2억3천만불, 2004년 3억불로 커지고 있다.
- 광센서와 이미지센서도 기술 발전과 함께 용도가 확대되고 성능도 획기적으로 바 뀌고 있어, 앞으로 유망한 분야이다. 광센서와 이미지센서는 같은 기간 5억6천만 불과 7억1천만불, 8억9천만불과 10억4천만불, 11억7천만불과 13억2천만불을 각각 기록하고 있는 것이다. 자동차에 사용되는 속도가속도센서도 1995년 5억 불에서 2000년 10억4천만불, 2004년 18억5천만불로 크게 증가하고 있다. 자동차 산업의 영향으로 폭발적인 성장 잠재력을 가지고 있는 것으로 지적되고 있다.
3.1.6 지역별 품목별 센서시장
<표 3-8> 지역별 품목별 센서시장 규모(2004년)
ㅇ 세계 센서 시장 규모 2004년 279억6백만불 중 압력센서가 46억4천만불로 전체의 16.6%의 쉐어로 1위를 차지하고 있다. 압력센서의 지역별 시장 점유율을 보면 북 미가 19억8천만불로 42.7%, 유럽이 11억4백만불로 23.8%, 아・태가 10억7천만 불 로 23.2%의 비율을 보이고 있다.
- 압력센서시장은 북미가 최대이고, 유럽과 아・태가 그 다음 순이다. 압력센서시장 은 미국의 수요가 대단히 큰 편이고, 아・태지역은 유럽의 사이즈에 육박하고 있 다.
ㅇ 두 번째로 쉐어가 큰 센서는 유량・유속센서로 37억8천만불이며 전체 센서시장의 13.5%의 점유율을 보이고 있다. 북미 대륙이 40.1%, 유럽이 34.7%, 아・태가 13.5%의 비율을 보이고 있다.
- 유량 ・유속센서는 북미가 주도하고 있는 가운데 유럽이 뒤를 잇고 있으며, 유럽과 아・태의 격차가 큰 편이다. 유량・유속센서는 북미와 유럽 등 서반구 선진국들이 상대적으로 훨씬 많이 사용하고 있는 것이다.
ㅇ 세 번째로 위치센서는 31억1천만불로 전체 센서시장의 11.1%이다. 지역별로는 북 미가 34.3%, 유럽이 31.3%, 아・태가 25.5%의 비율을 보이고 있다.
- 이어서, 근접센서는 29억5천만불이다. 북미가 9억9천만불로 33.6%, 유럽이 30.1%, 아・태가 26.1%의 비율을 보이고 있다.
ㅇ 센서 시장의 대략적인 마켓사이즈는 북미, 유럽, 아・태지역 순이지만 온도센서 만큼은 2004년 기준, 아・태지역이 유럽지역보다 마켓사이즈가 큰 현상을 보이고 있다. 이는 국내 시장에서 알 수 있듯이 온도센서 시장이 가장 크다는 사실이다.
- 2004년 기준, 국내 센서시장의 마켓사이즈를 순위로 배열하면 온도센서, 이미지센 서, 광센서, 압력센서, 가스센서 등의 순이 된다. 반면, 세계 시장은 압력센서, 유 량센서, 위치센서, 근접센서, 온도센서 등의 순을 보이고 있어 국내 센서 시장과 는 상당한 차이가 있음을 알 수 있다.
3.1.7 지역별 시장 점유율
ㅇ 세계센서 시장은 미국과 일본, 그리고 유럽의 독일, 영국, 프랑스 등이 세계 시장 수급의 대부분을 차지하고 있다. 일본을 제외한 아・태 지역의 한국, 중국, 대만 등이 일부 센서분야에서 부분적인 강점은 보이며 시장을 조금씩 늘려가고 있는 상황이다.
- 북미 지역은 미국을 중심으로 한 캐나다, 멕시코 3개국이 1995년부터 2004년까지 세계 센서시장의 40% 전후의 점유율을 보여 왔고, 2000년부터 세계시장에서 조금 씩 쉐어가 줄고는 있지만 전체적인 시장 규모는 지속적으로 성장해 가고 있는 추 세이다. 2004년 기준 세계의 38.6%의 마켓쉐어를 기록하고 있다.
ㅇ 유럽은 전통적 강호인 독일을 중심으로 영국, 프랑스 그리고 북유럽 국가에 수요 가 형성이 되어 있으며, 유량・유속센서에 강세를 보이고 있다. 유럽은 전 세계 대비 30% 내외의 마켓쉐어를 차지하고 있으며, 2004년 기준 28.9%의 점유율을 보이고 있다.
- 아・태 지역은 일본이 독주체제를 갖추고 있고, 뒤이어 한국, 중국, 대만 등이 센 서 시장에 조금씩 두각을 나타내고 있다. 1995년 20.5%였던 시장 점유율이 2004 년 기준 23.3%로 성장했다. IT 강국 한국과 중국의 잠재력, 동남아시아의 전자산업 성장 발전 전략 추진 등을 고려할 때 지속적으로 마켓쉐어가 상승할 것으로 기대된다.
3.1.8 세계 센서시장 향후 전개
ㅇ 최근 센서 및 센서기술의 수요는 산업 전 분야에 걸쳐 더더욱 높아지고 있다. 이러한 센 서 기술은 현재 반도체 기술 등 첨단기술과 긴밀하게 연계되어 경박단소화 및 고성능 화 센서의 요구도가 높아져, 종래에 사용되어 오던 각종 센서들의 형태나 성능을 개선 하기 위한 방향과 복합화 쪽으로 개발 연구가 매우 활발하게 전개되고 있다.
- 센서기술의 수요는 광범위한 분야에 걸쳐 날로 높아지고 있으면서 고성능화를 요구하 고 있다. 유망한 센서산업은 최근 크게 부각되고 있는 환경문제와 연관된 환경측정용 센서와 산업성이 높은 의료용 바이오센서, 그리고 MEMS 관련 센서 등이 제품 개발 면 에서 매우 중요시되고 있다.
(1) MEMS(Micro Electro Mechanical System)관련 센서
ㅇ 급격히 부각된 MEMS(Micro Electro Mechanical System)분야는 초소형 구조물, 센서, 액추에이터 등 미소 소자를 제작하고 이를 응용한 시스템을 제작하는 연구 분야이며, 국내외적으로 활발히 연구되고 있다. 통신, 바이오 등의 미래 산업의 핵심기술로서 자 리매김 해 가고 있다.
- 이제는 산업계의 전 분야에서도 활발한 MEMS 분야가 적용된 새로운 기술들이 선보일 것이다. 센서 시장의 대부분을 차지하고 있는 일본과 미국은 현재 마이크로머시닝 기 술이 한창 만개 중이다.
ㅇ 미국 정부는 년도부터 센서기술을 핵심기술로 선정하여 그 1991 개발을 강력히 추진해 오고 있으며 센서관련 업체만 하더라도, 1,400여개사 이상이 된다. 미국이 주도하고 있 는 센서 기술 분야 중 하나가 마이크로머시닝 기술이다.
- 마이크로머시닝 기술은 대학에서 출발하여 현재 기업, 연구소 등에서 이를 응용한 센서 기술의 개발이 매우 활발히 일어나고 있으며, 물리센서 특히 압력, 유속유량, 속도가속 도센서 및 광학센서 등 다양한 센서를 제조하고 있으며 이들에 대한 기술개발도 활발 히 이루어지고 있다.
ㅇ 일본의 경우 화학센서의 종주국이고 각종 센서의 공급원으로 전 세계 센서시장을 석권 하고 있으며, 현재 마이크로머시닝 기술에서 상당한 진보를 보이고 있다. 또한 세라믹 재료 센서 분야에서는 독보적인 자리를 차지하고 있다.
- 일본 센서기술의 강점을 말한다면 바로 복합재료 기술 등 센서재료기술 및 센서응용기 술에서 다른 국가의 기술에 비해 상대적인 우위를 차지하고 있다는 것이다. 마이크로 화학센서와 신기능 재료의 개발로 탄생되어질 새로운 센서들이 앞으로 세계무대에 선 보일 것이다.
ㅇ 유럽의 센서 강호들인 네덜란드, 스웨덴 및 스위스 등지에서도 정교한 화학센서 개발 에 선도적인 역할을 하고 있어 앞으로의 전망이 밝다. 이러한 미래의 세상에서 선진국 과의 경쟁에서 충분한 경쟁력을 가지기 위해서는 연구 개발의 분야 및 인재에 대한 투 자가 집중적으로 이루어져야 할 것이다.
- 센서기술은 국가 핵심 개발사업이므로 국가주도의 전략적인 정책이 정교하게 추진되 어야 한다. 기술 및 시장정보의 체계화가 이루어지고, 산・학・연 협력 연구가 원활하 게 행하여지며, 수요 중심의 개발이 추진되어야 할 것이고 자연스럽게 전문 인력의 양성 및 관련인력과 기업의 효율적인 정합이 이루어지도록 해야 할 것이다.
(2) 환경(Environment)관련 센서
ㅇ 인류는 역사상 유례가 없는 최대의 생활권 환경오염 문제에 직면하고 있다. 이러한 문 제의 해결은 특정 지역이나 한 국가의 문제가 아니라 지구촌 전체의 중대한 공동 과제 로 제기되고 있다. 따라서 환경오염으로 인한 보건위생 상의 위해현상을 방지하고, 인 간의 환경을 쾌적하게 보전하려는 환경공학의 영역과 그 중요성은 갈수록 커지고 있 다.
- 세계무역기구(WTO)의 출범과 한국의 OECD 가입에 따라 환경과 무역의 연계강화 및 환경정책의 변화에 대처하고자, 국내에서는 1992년부터 국가경쟁력의 중요한 요인으 로 부각되고 있는 환경과학기술의 발전을 위하여 'G7 환경공학기술 개발사업'을 실시 하고 있다. 이에 따라 환경공학기술 개발사업비를 점차 늘리고 있지만, 아직도 절대 액 수는 선진국에 비하여 매우 낮은 수준이다.
ㅇ 우리나라 환경시장은 연평균 약 13%대의 성장을 거듭하여 2005년에는 20조 8천억원 정도의 시장을 형성할 것으로 추정되고 있다. 이는 1995년 5조 9천억원 대의 시장규모 의 비해 3배 이상에 달하는 규모이다.
- 국내 환경기술 수준은 선진국에 비해 대기오염 측정 장비 기술은 30% 수준이며, 폐기물 관련 기술은 25%에 불과한 실정이다. 이에 정부는 공공부문 환경기술개발 투자 증대와 이코드림(Eco-Dream) 프로젝트 등을 통하여 21세기 첨단산업인 환경산업 육성에 총력 을 기울이고 있다.
(3) 바이오테크놀러지(Biotechnology)관련 센서
ㅇ 인체의 유용한 특성을 이용해서 여러 가지 공업적 공정, 공업적 규모로 이루어지는 생 화학적 공정을 말한다. 공학 또는 생명공학이라고도 한다. DNA 재조합 기술을 응용한 여러 가지 새로운 과학적 방법 등도 이에 속한다.
- 생물공학의 정의와 대상 내용은 시대에 따라 크게 변화되어 왔다. 현재는 생명과학의 전 체 분야를 학제간의 구별 없이 연구하는 기초적 학문과 이를 기반으로 새로운 기술의 개발을 목적으로 삼은 응용분야를 모두 내포하고 있다.
ㅇ 유전공학(genetic engineering)이 대두되면서 바이오테크놀로지란 용어를 쓰기 시작했 지만 유전자 공학의 공업적 응용에 국한되지 않고 발효공학, 하이브리도마공학(모노클 로날 항체 생산), 농업공학(동식물의 형질전환) 등 광범위한 내용을 포용한다.
- 바이오테크놀러지의 시초는 생명체의 구조와 기능을 모방하여 공학적 기계생산 또는 그 공정을 응용해서 물질을 생산하는 데서 비롯되었다. 1960년대까지는 미생물을 이용 한 발효공업과 같은 식품, 조미료, 알콜 생산의 산업적 공정 및 생산과 의약품을 개발하 는 분야였다.
ㅇ 1960년대 이후 컴퓨터기술의 개발과 함께 로봇 제어기술을 뒷받침하는 인공지능에 관 한 연구, 인간의 작동에 적합한 기계설계를 위한 인간공학의 연구 등이 등장했다. 특히 생물계에 존재하는 피드백 조절(feedback regulation)을 이용한 동물의 신경계와 운동 의 조화를 적극적으로 활용하는 과학기술이 대두하였는데 이를 바이오닉스 (bionics) 라고도 한다.
- 병의 치료와 진단에 전자공학-기술을 활용한 분야를 의용공학(medical electronics 또는medical engineering) 이라 하며, 인체의 생리적 특성을 공학적 측면에서 연구하는 생체 공학과 구별한다. 생체기능의 메커니즘이 분자 수준에서 이해되면서 생체공학 분야의 응용은 방대한 영역을 점유했다.
ㅇ 1970년대에는 생체의 기능조절을 공학에 응용하려는 시도가 도입되었으며, 1970년대 후반부터 바이오테크롤러지는 대상과 영역이 급속히 확대되어 생물공학의 전성기로 진입하였다. 종래의 미생물공학은 주로 유전공학으로 발전되었으나 현재는 그 외에 발 생공학, 세포공학 등과 같이 새로운 분야가 개척되었다.
- 이 분야에서는 생물 구조의 여러 단위 수준에서 인위적인 조작을 통해 인간의 입장에서 보다 더 편리한 특징과 성질을 지닌 생물체의 일부 또는 전 개체를 만들기 위한 연구가 진행되고 있다. 인공심장과 같은 인공장기나 조직의 개발도 재활의학 측면에서 연구 영 역이 넓어지고 있다. 1980년대는 생물학 전체 분야가 생물공학과 연관되어 있다.
3.2 응용 분야별 센서시장
ㅇ 센서의 응용 시장은 주로 공업 계측 장비를 중심으로 발전되어 왔으며, 정보화 산업의 발전과 함께 환경보호, 재해방지, 공해감시, 안전관리, 항공, 우주, 군사, 방범, 건강관리 등 전 산업으로 분야가 확대되어 가고 있다.
- 2008년의 가장 큰 센서 응용 분야는 자동차 부문으로 약 133억달러를 기록할 것 으로 전망되며, 다음이 공정산업 부문으로 약 90억달러를 기록할 것으로 보인다.
< 도 3-2> 년 센서의 2008 응용분야별 시장 점유율
3.2.1 자동차용 센서 시장
ㅇ 자동차의 안전성 추구와 관련 법률의 제정에 의하여 구조와 부품의 개선은 필수 과제 가 되고 있다. 향후, 효과적인 감시 제어 시스템의 수요는 증가하여 MEMS 센서의 판매 고에도 영향을 줄 것으로 예상된다.
ㅇ 북미 경자동차용 센서 OEM 시장의 수요는 연 7.9% 성장하여 2007년에는 46억 달러에 달할 것으로 예측되고 있다. 전기 전자 혁신이 가져온 이용의 확대가 시장을 견인하고 있다.
- 자동차용 센서 수요는 과거 5년간 완만한 신장에 머물렀지만, 새롭게 장착이 의무화된 전자시스템 가운데에서 그 선두인 새로운 센서의 도입과, 시장의 요청에 의한 기술의 가속화로 인해, 향후 5년간은 급속히 확대될 것으로 예상된다. 북미에서 일반적인 경자 동차에 장착되는 센서의 평균수는 최근 10년간 배증하였다.
- 센서가 가장 많이 도입되고 있는 분야로 확립하고 있는 부분이 엔진과 드라이브 트레인 이다 장기적으로 보면 차량 플랫폼의 다른 영역 정도로는 신장 하지 . 않을 것으로 예상 된다. OEM 제조업자가 현재 사용되고 있는 발전된 제품으로 새로운 요건에 대응하고 있기 때문에 비용이 이 분야에서의 신기술의 도입을 막고 있는 경향이 있다.
- 배기가스 제어 관련 센서에 대한 수요는 최근 급증하고 있다. 미국, 캐나다는 규제를 강 화하기 때문에, 장래에도 호조를 보일 것으로 예상된다. 이 분야에서 산소센서의 매상 액이 호조를 보여 고성능화와 함께 확대 속도가 빨라지고 있다.
ㅇ 안전, 보안 어플리케이션은 규제 당국으로부터의 의무 부여와 시장 요청이 있으므로, 최대의 잠재적 기회를 자동차센서 OEM 제조업자에게 가져올 것으로 보인다. 주요 성 장 분야는 의무화된 타이어 압력센서, 의무화와 시장의 요청에 의한 에어백 추가, 의무 화된 자동차용 탑승자 검지 센서, 그리고, 시장의 요청에 의한 차간거리 제어시스템에 서 채용되는 전방 차간거리 제어센서이다.
- 북미 시장은 전자안정 프로그램(ESP)이나 전자제어 브레이크 시스템 등의 고성능 안전 ㆍ보안시스템 도입에서 유럽에 뒤떨어져 있다. 또한, ABS(Anti-lock Brake System)는 시장 침투율 60%로 그 속도가 떨어지고 있다.
○ 자동차용 센서로 사용되는 주요 어플리케이션을 보면, 엔진 및 동력 전달 계통용 센서 로는 위치센서, 압력센서, MAF센서, 온도센서, 속도센서, 노크센서, 액면센서, 기타센 서 등이 사용된다.
- 배기 제어용 센서로는 산소 센서, 배기 재순환 제어 밸브 위치 센서, 배기 가스 발산 방 지센서, 배기가스 온도 센서, 기타 배기 제어용 센서 등이 사용된다.
- 안전 장치계 센서는 관성 검출 센서 차륜 속도 검출 센서 탑승자 위치 , , 탐지 센서, 물체 탐지 센서, 타이어 공기압 탐지 센서, 기타 안전 장치계 센서 등의 여러 종류의 센서 류 가 사용된다.
<표 3-10> 자동차용 MEMS 센서의 종류와 수량
3.2.2 MEMS 센서 시장
ㅇ MEMS 제품의 시장 진출 구분은 완전히 실용화되어 있는 센서 MEMS, 메카트로 MEMS, 연구ㆍ개발 중의 RF-MEMS, 광 MEMS, 바이오 MEMS 등의 5가지 종류 로 구분할 수 있다.
- 센서 MEMS는 자동차 분야를 중심으로 메이커들이 형성되어 있으며, 덴소, 보쉬 등의 카일렉트로닉스 메이커나, 2003년부터 본격적인 참가를 표명한 대형 반도체 메이커인 모토로라, ST마이크로일렉트로닉스 등이 있다.
- 센서 MEMS 는 자동차 분야에서 민생기기 분야로 확대 적용이 되고 있는 가운데 민생기기 메이커인 마쯔시다 전공, 오므론, 미쯔비시 전기 등이 뒤이어 신제품을 개발하고 있다.
- 자기센서도 GPS 휴대전화에 적용되기 시작했고 KDDI 향 휴대전화를 중심으로 아이치제강(愛知製鋼), 아사히화성이 제품을 출하하고 있다.
ㅇ 메카트로 MEMS는 잉크젯 프린터 헤드, HDD의 자기 헤드가 중심이고, 자사의 프린터에 MEMS 기술을 적용하고 있는 캐논, 세이코 엡슨, HDD자기 헤드에서는 TDK, 후지쯔, 히타치 글로벌ㆍ스트레이지 등이 참가 기업이다.
- RF-MEMS는 IBM, Intel, NEC 등의 대기업과 미국을 중심으로 하는 Conventor, Microlab, Teravicta Technologies 등의 벤처 기업이 MEMS-RF 스위치 샘플 출하 를 시작하고 있고, 휴대전화의 단말 메이커는 샘플을 매입해 내구성 등을 검증하 고 있다. RF-MEMS의 제품에 대해서는 현재 개발 중인 것이 많고, 신뢰성이나 코 스트 면에서 볼 때, 실용화는 2005년 이후가 될 것이라고 생각하는 메이커가 많 다.
ㅇ 광 MEMS는 2001년 당시에 광스위치를 MEMS 기술에 의해 소형화, 코스트 다운 을 위한 연구ㆍ개발하고 있던 메이커가 다수 있었는데 광통신 시장의 부진에 의 해 제품화는 진전되지 않고 있다. 다만, 시장이 재 활성화 될 것이라고 판단하는 메이커가 있어, 그 시기에 사용하려고 광 MEMS를 계속 연구ㆍ개발하고 있다.
- 장래 MEMS 제품에서 가장 시장이 확대 할 것으로 생각되는 것이 바이오 MEMS 이다. 주된 연구ㆍ개발의 핵심은 μ-TAS와 DNA 칩이다. 지금까지의 화학 프로세 스를 마이크로화하는 것에 의해, 접촉 면적이 적게 되고, 반응 속도를 고속화 시킬 수 있고 시료의 절대 사용량을 감소시키는 일이 가능하게 , 되어, 고속ㆍ고효 율, 자원 절약, 에너지 절약에도 공헌하는 화학 반응 프로세스가 실현 가능해 진 다.
- 이것에 의해, 가정용 헬스케어 칩이나, 개개의 사람에 맞추는 테라 메이드 투약이 나 치료 등, 새로운 시장이 창조되는 것이 된다. 이 때문에 참가 기업은 NEC나 도시바 등의 일렉트로닉스 메이커, 도레이, 토우소 등의 케미컬 메이커 등 다방면 에 걸쳐 있다.
<표 3-11> MEMS 제품시장 메이커
< 표 3-12> 세계 MEMS 센서시장 추이
3.2.2.1 MEMS 압력센서
3.2.2.1.1 MEMS 압력센서 시장동향
ㅇ MEMS압력센서는 자동차 분야, 민생 기기분야, 산업분야 등에서 폭넓게 어플리케 이션으로 사용되고 있다. 자동차 분야에서는 엔진의 흡기압이나 대기압을 계측하 기위해 채용되기 시작했고, 압력스위치에서부터 대체가 진행되고 있는 카 에어컨, 차량 안정화 장치와 연동되는 브레이크 제어, 디젤 커먼레일 엔진에도 적용이 확 대되고 있다.
- 또 미국 TRED법에 의해 TPMS(타이어 공기압 경보장치) 향의 압력센서의 채용이 급속히 확대되고 있고, 2003년의 TPMS 향 압력센서의 총 출하량은 870만개에 달 하고 있고, 향후의 동향이 주목받고 있다.
ㅇ 민생기기 분야에 있어서는 업무용 에어컨, 혈압계, 청소기, 세탁기나 손목시계 등 에 채용되고 있다. 구미에서는 쓰다버린 혈압계가 다시 사용되고 있기 때문에 모 토로라가 이 분야에서 매년 5,000만개를 출하하고 있다.
- 일본내에서는 오므론, 마쯔시다 전공 등이 자사의 혈압계에 MEMS 압력센서를 채 용하고 있다. 청소기는, 도시바나 히타치제작소 등이 채용하고 있지만, 코스트 면 때문에 기계식 압력센서를 사용하고 있는 메이커도 있다.
ㅇ 산업분야에서는 크레인이나 파워 쇼베루 등의 건설기계, 반도체 제조장치, 가스 미터기나 수위계 등의 각종 계측기기에 사용되고 있다.
- 건설기계에서는 코스트 면 때문에 압력 스위치가 다수 사용되고 있지만, 전자 제 어의 미세한 움직임을 하는 타입의 건설 기계라면 MEMS 압력센서가 채용되고 있고, 가동 부분이 많은 하이앤드 타입인 경우는, 1대에 12개의 압력센서가 사용 되고 있다.
- 반도체 제조기 장치는 가스압을 계측하기 위해 많은 압력센서가 사용되고 있다. 2000년~2002년에 걸쳐서 반도체 시장의 침체에 의한 출하수량은 횡보를 하고 있 지만, 2003년부터 반도체 제조장치 향 압력센서의 출하수량은 증가 경향에 있다.
3.2.2.1.2 MEMS 압력센서 시장 추이
ㅇ MEMS 압력센서의 2003년도 세계 시장 규모는 1억 81백만개이고, 1998년에서 2003년도까지의 연 평균 성장률은 8%가 된다. 시장 확대의 요인으로는, 자동차 분야에 있어서 디젤 커먼레일 시스템, 브레이크 제어 향 압력센서가 2000년 이후본격적으로 채용된 점을 들 수 있다.
- 구주를 중심으로 한 카 에어컨의 탑재율의 상승이나, 국내를 중심으로 하는 CVT 채용 차종의 증가 등이 예측되기에 2004년 이후의 이 분야에서의 수요 증가는 가 능하리라 예상된다.
- 향후도 환경대책이나 안전 시스템 등의 측면에서, 자동차 분야의 호조는 계속될 것으로 보여진다. 그리고 2003년 이후 반도체 시장이 회복되고 있기 때문에 민생, 산업분야에서도 다소 신장되고 있다. 2005년에는 반도체식 압력센서의 시장 규모 가 2억 26백만개 정도로 확대되고 있는 것으로 추정되고 있다.
ㅇ 검출 타입별 구성비는 2003년에 반도체식 피에조 저항형이 1억6,840만개, 나가노 계측이 보유하고, 디젤 커먼레일 시스템이나 브레이크 제어로 사용되어 지고 있 는 반도체식 박막 증착형이 1,000만개, 민생·산업분야에서, 미압을 검출하기 위하 여 사용되는 반도체식 정전 용량형이 323만개 정도이다.
- 2005년에는 피에조 저항형이 반도체의 비율은 2억7백만개, 박만 증착형이 1,478만 개, 정전용량형이 469만개로 증가할 것이다.
<표 3-13> 세계 타입별 압력센서의 출하 추이
- 또 2001 년도까지는 미국 텍사스 인스트루먼트사(TI) 가 세라믹을 소재로 한 압력센 서를 연간 2천만개 출하하고 있었지만, 2002년 이후는 반도체식으로 대체를 진행 시키고 있다. 혼다자동차의 아코드나 MDX에 채용되고 있고, 산업용 에어컨이나 대형차 등에도 적용해 갈 계획에 있다.
- 압력센서에 있어서 반도체식 센서의 구성비는 2001년도 83.6%였지만, 2003년도는 90% 가까이 상승하였다. 이 경향은 앞으로도 계속되고, 2005년에는 96.5%까지 상 승할 것으로 예측되고 있다.
- MEMS 압력센서의 메이커별 수량 및 비중을 보면, 2003년 기준, 모토로라가 6천3 백만개, 34.7%를 차지하여 수위이고, 다음이 덴소로 2,250만개, 12.4%의 비중을 점 하고 있으며 보쉬, 델파이, 나가노 계기 등의 순위를 보이고 있다.
3.2.2.2 MEMS 가속도센서
3.2.2.2.1 MEMS 가속도센서 시장 동향
ㅇ MEMS 제품 시장이 크게 확대되고, 넓게 인지되는 계기가 된 것이, 에어백 향의 반도체 가속도센서 때문이었다. 7년 전인 1998년 당시, 에어백 향의 가속도센서 는, 반도체 소자와 세라믹 소자 두 가지로 나뉘고 기계식 가속도센서도 채용되고 있었다. 또, 참가 기업도 10개사 이상으로 경쟁도 심했다.
- 그 중 미국 아날로그 디바이세스사가 서페이스・마이크로머시닝으로 제품화한 반 도체식 정전용량형 가속도센서를 투입한 것에 의해, 코스트다운이 급속히 이루어 져, 에어백 향의 가속도센서의 주요 공급 메이커는 아날로그 디바이세스, 모토로 라, 보쉬, 덴소 등 4개 회사로 압축되게 되었다.
- 세라믹 소자를 채용하고 있던 메이커가, 2000년도~2001년도에 걸쳐서 잇달아 철수 하면서 세라믹 소자의 구성비율은 16.8%였는데, 2003년도는 3.2%까지 떨어졌다. 향후 세라믹 소자를 탑재한 차종도 모델 체인지한 경우, 반도체식으로 바뀔 것으 로 예측되고 최후에는 제로가 될 것으로 보여진다.
ㅇ 가속도센서의 신경향은 MEMS 기술에 의한 다축화와 민생분야로의 시장 확대를 들 수 있다. 아날로그 디바이세스사는 서페이스・마이크로머시닝에 의한 코스트 를 무기로 카네비게이션, LCD 프로젝터, 휴대 게임기, IBM의 노트북, SONY의 AIBO 등 폭넓게 가속도센서 분야를 전개하고 있다.
- 일본 메이커의 움직임으로는 오므론, 히타치 금속, 마쯔시다 전공 등이 2003년도 에 잇달아 벌크·마이크로머시닝에 의한 3축 가속도센서의 샘플을 출하하고 있다.지금까지 3 축 가속도센서는 일부 메이커에서 제품화되었지만, 가격이 높고 규격 이 크기 때문에 항공·우주나 로봇 등 특수용도에 한정되었다.
- 그러나, 상기 3사가 발표한 제품은 칩 사이즈가 작고 코스트도 500엔 전후에 불과 하다. 전부 MEMS 기술에 의한 3축 가속도센서를 탑재한 드라이브 레코더가 시판 되고 있고, 2004년과 2005년에 걸쳐서 각 메이커로부터 연이어 제품 탑재의 사례 가 발표될 것이다. 또, 이 3축 가속도센서의 민생기기 채용이 MEMS 센서의 보다 빠른 시장 확대의 계기가 될 것으로 예측된다.
3.2.2.2.2 MEMS 가속도센서시장 추이
ㅇ MEMS 가속도센서의 2001년도 세계 시장 규모는 7천5백만개이고, 2004년에 1억3 천만개로 크게 증가하였다. 세계자동차시장이 크게 확대됨에 따라 가속도센서의 시장도 커지고 있는 것이다.
- 2005년에는 1억71백만개로 전년보다 25.5%나 증가할 것으로 추정된다. 세계자동차 시장은 메이커간 신제품 각축, 수요 다양화로 센서의 수요가 증가할 것이다.
ㅇ 검출 타입별 구성비는 정전 용량형이 점차 증가하고 있는 반면, 피에조 저항형은 감소하고 있는 추세이다. 2001년에 정전 용량형이 6천5백만개, 피에조 저항형이 930만개였다. 2004년에는 정정 용량형이 1억3천만개로 크게 증가하였으나, 피에조 저항형은 7백만개로 오히려 줄어들었다.
- 2005년에는 정전 용량형이 1억5천만개, 피에조 저항형이 640만개에 이를 것이다. 두 가지 타입을 합계한 수치는 매년 증가하고 있는 것이다.
- 반도체 구성비를 보면 2001 년에 92% 에서 점차 증가, 각년 96%, 97%, 98%, 2005년 에 98.5%에 달할 것으로 예상된다.
<표 3-15> 세계 타입별 가속도센서 시장 추이
<표 3-16> 세계 MEMS 가속도센서의 메이커 쉐어(2003년)
- MEMS 가속도센서의 메이커별 수량 및 비중을 보면, 2003년 기준, 아날로그 디바 이세스가 3천만개, 25.7%를 차지하여 1위이고, 2위가 보쉬로 2,400만개, 20.5%의 비율을 차지하고 있으며 덴소, 모토로라 등의 순위를 보이고 있다.
3.2.2.3 MEMS 각속도센서(자이로)
3.2.2.3.1 MEMS 각속도센서시장 동향
ㅇ 각속도센서 소자는, 세라믹, 수정, 반도체가 있지만, 반도체식 가속도센서가 본격 적으로 양산된 것은 1998년부터이다.
- 세계에서 최초로 반도체식 각속도센서를 제품화 한 곳은, 실리콘센싱시스템즈이지 만, 보쉬도 동 시기에 반도체식 각속도센서의 양산을 개시했고, 동사에서는 이 시 기부터 ESP(차량 안정화 장치) 용도로서 세라믹 타입에서 반도체식으로 바꾸기 시작했다. 양사의 제품은 함께, 벌크ㆍ마이크로머시닝 기술로 제조되고 있고 고정 도ㆍ고신뢰성의 특징이 있다.
- 2000년도까지는 자사의 ESP(차량 안정화 장치) 유니트에 각속도 센서를 출하하는 보쉬만이 수십만대의 실적이 있었는데, 2001년도 이후, 실리콘센싱시스템즈가 ESP 향의 센서를 공급함으로써 반도체식 구성비율이 10% 이상의 급격한 신장을 보이 고 있다. 또, ESP 자체의 탑재율도 2001년 이후 상승하고 있다는 것에서, 2003년 도부터 2005년도에 걸쳐서 크게 성장할 것으로 예측된다.
ㅇ 카네비게이션 분야에서도 각속도 센서가 탑재되고 있다. 현재 마쯔시다전자부품 의 수정식 각속도 센서를 대부분 메이커가 채용하고 있지만, 2004년 4월부터 동 사가 카네비게이션 향의 반도체식 각속도 센서를 양산하기 시작했다. 수정타입에 서 MEMS에 의한 반도체식을 채용하고 있는 것에 의해, 종래보다도 체적은 60%, 실장면적은 30% 정도의 소형화에 성공하게 되었고, 양산개시시의 생산능력은 월 간 10만개 정도나 된다.
- 카네비게이션의 고기능, 다기능화의 속도는 해마다 가속되고 있기 때문에, 탑재부 품의 소형화가 요구되어지고 있다. 이 때문에, 국내메이커의 카네비게이션 상위 기종을 중심으로 향후 수정식에서 반도체식으로 대치될 것이다.
- 또한, 아날로그 디바이세스, ST마이크로 일렉트로닉스가 서페이스ㆍ마이크로머시 닝에 의한 각속도 센서를 발표하고 있고, 향후의 동향이 주목되어 진다. 이 때문 에 반도체식 각속도 센서는, ESP, 카네비게이션을 중심으로 출하수량을 늘리고, 2005년도는 900만개, 각속도 센서 전체의 20%까지 시장이 확대될 것이다.
3.2.2.3.2 MEMS 각속도센서의 시장 추이
ㅇ 정전용량형이 2001년 320만개에서 2002년 440만개, 2003년 557만개, 2004년 780만 개로 증가하였다. 2005년에는 9백만개로 증가할 것으로 보인다.
- 반도체 비율을 보면, 2001년에 15.6%에서 점차 증가, 각년 18.3%, 17.8%, 21.7%를 기록하였다. 2005년에 22.1%에 달할 것으로 예상된다.
<표 3-17> 세계 MEMS 각속도센서의 시장 추이
< 표 3-18> 세계 각속도 센서의 MEMS 메이커 쉐어(2003년)
- MEMS 각속도센서의 메이커별 수량 및 비중을 보면, 2003년 기준, 보쉬가 3백만 개, 53.8%를 점하여 수위이다. 2위가 실리콘센싱시스템즈로 240만개, 43.1%를 기 록하고 있다.
3.2.3 나노센서
ㅇ 나노기술은 개발 중이고, 사용범위가 대단히 광범위하다. 나노기술로 설계, 조립한 나노센서가 적용될 생물의학, 국가방위, 교통 등 주요 분야를 포함, 전세계 시장에서 2008년 27억 불, 2012년 172억 불의 시장이 될 것이라는 전망이다.
- 생물의학에서 나노시장 규모는 2008년 8억 불, 2012년에 12억 불로 증가할 것이고, 국가 방위분야에서 8.2억 불, 39억 불을 기록할 것이다. 국가방위에서 증가폭이 매우 큰 편이 다. 교통분야에서 항공우주부문이 2.1억 불에서 21억 불로, 자동차부문이 1.3억 불에서 15억 불로 각각 증가할 것이다.
- 나노센서 배열은 벤처창업사인 나노믹스, 앰브리는 물론이고 다우코닝, 삼성, 보잉, 록 히드마틴, IBM, 모토로라, 애질런트에서 이미 개발 중에 있다. 나노센서는 의학, 건강관 리, 군사, 국토방위, 공업제어, 로봇공학, 네트워크, 통신학, 환경감시 등 적용범위가 아 주 넓다.
3.2.4 바이오센서
ㅇ 실리콘 칩 지문의 경우, 2004년 초, 동남아시아에서는 바이오 시학 인증방식을 채용한 휴대전화의 수요가 높아지고 있으며, 일본을 선두로 한국이 그 뒤를 잇고 있다. 현재, 최신 모델 휴대전화에는 swipe식 실리콘 칩 지문 센서가 탑재되고 있으며, 앞으로는 아 시아의 타 지역 및 유럽, 북미에서도 이 기술이 보급될 전망이다.
- 의료용 센서 시장에서는 비용과 위생을 고려한 일회용 센서가 주류가 되어 왔다. 이 일 회용 센서의 수요가 높아짐에 따라 의료용 센서 시장 전체가 활황을 보이고 있다. 의료 용 센서는 20불에서 25,000불까지 폭넓게 가격이 설정되어 있지만, 향후 일회용 센서 시장에서 살아남기 위해서는 저가의 제품을 대량으로 판매하는 것이 열쇠이다.
- 건조물용 화학, 생물, 핵 감지 시스템의 경우, 9.11 테러나 탄저균의 공포, 러시아 학교 점거 사건 이후, 건축물의 보안 대책이 시급히 요구되어, 보안 회사는 건물용 화학물질, 생물병기의 감지시스템의 설계 및 판매가 활발하게 이루어지고 있다.
ㅇ 가스센서 가스 유량 계측의 , 어플리케이션 시장에 있어, 2차 계측을 포함한 가스 센서 와 가스유량 계측장치의 2004년 세계 시장의 매출은 28억 불로, 앞으로도 평균 연간 성 장률 5.9%로 확대되어 2009년에는 38억 불에 이를 것으로 예측된다.
- 대부분의 가스센서와 가스 분석계는 특성과 기능성이 거의 비슷하기 때문에, 소비자는 가격을 보고, 보다 싼 상품을 선택하는 경향을 띄고 있다. 이와 같은 상품 구매 동향은 시장에 참가하는 회사의 수익 유동성을 압박하고 있는 상황이다.
3.2.5 무선센서 및 무선센서 네트워크 시장
ㅇ IEEE 802.15.4 규격과 ZigBee 규격의 표준화가 정해짐에 따라 앞으로 개발사는 공통 플 랫폼 상에서 보다 유연하고 고기능인 솔루션을 개발하여 상호 운용성을 높일 수 있을 것이다.
ㅇ 어플리케이션의 경우 대부분 미국에서 개발중이거나 개발 완료된 것이다.
- 체내에서 바이오 퍼텐셜 신호를 모니터링 하는 무선 센서, 배터리가 필요 없는 무선 센 서, 구조 모니터링용 무선 센서, 무선 센서 네트워크 도입용 개발 플랫폼, Chipcon에 의 한 업계 처음의 IEEE 802.15.4 및 ZigBee 시스템 on-chip솔루션은 노르웨이, 무선 센서 이 용의 모바일 DB 에 의한 환자 관리 추적, Ember & Arcom에 의한 IBM대상 ZigBee 베이 스 솔루션의 개발, 저전력형태 무선메쉬 네트워크의 상용화, FCC에 의한 Crossbow Motes의 인가, Helicomm에 의한 ZigBee 개발 플랫폼의 전개, Intel과 무선 센서 네트워 크, 플랫폼 독립형태 ZigBee 기기, 센서로부터의 데이터 관리 등을 들 수 있다.
ㅇ 주요 학술 기관 및 정부 기관에서의 개발 중인 것으로 미국의 무선센서에 의한 화산 원 격 감시, 강력한 위치 특정을 위한 센서 네트워크의 도입, 무선센서 네트워크용 MAC프로토콜 무선센서에 의한 농작물 보호 제휴 에 , , ZigBee , NSF 의한 무선센서 프로젝트 지원, BMI에서의 무선 센서 네트워크 설계, 그리고 영국의 무선 센서에 의한 player 관 리, 호주의 비행 로봇을 지원하는 무선 센서 네트워크, 영국의 지반 모니터링, 물의 하 이포아염소산 나트륨 함량 감시 지원을 위한 무선 센서 등을 들 수 있다.
ㅇ 스마트센서
- 과거 20년간 컴퓨터의 소형화가 계속되어, 센서는 인간의 지각 변화에도 영향을 끼칠 만큼 고성능이면서도 지능화되어 발전해 왔다. 이와 같은 스마트 센서는 컴퓨터 등의 내장에 의하여 센싱과 연산 기능을 통합하고 검출 데이터의 축적, 가공, 전송 등을 가능 하게 한다. 제조기기와의 통합에 의한 생산 라인의 관리나 효율 향상, 무선 기술, 바이오 매트릭스와의 통합에 의한 보안 분야에서의 활용, 인체 내 현상 데이터의 검출과 같은 의약 부문에 대한 응용 등, 폭넓은 용도가 기대되어 전 세계적으로 연구 개발이 진행되 고 있다.
- 스마트 센서는 자동차, 항공우주방위, 산업용 기계, 의료, 나아가 최근에는 국방보안 분 야에서 여러 용도로 이용되고 있다. 복잡한 현상을 실시간으로 처리할 수 있는 기능과 함께 그 용도는 확대되어 많은 주목을 받고 있는 센서이다.
- 자동차 분야에서는 전복방지(주행 경고 등), 공조(AC기능개량 등) 등에서, 국가안전용 도로는 스마트 빌(구조결함탐사 등), 방사선 방어(오염감지 등) 등으로, 산업용으로는 악성진동감지, 클린룸의 HVAC 비용삭감, 용접 품질 유지용 등으로 사용된다.
- 우주와 방위 분야에서는 센서통합, 포탄(연소방지 등), 보안 경보오작동방지 등으로 사 용되고 의료용 도로는 인간로봇, 환자 감시, 분자진단 등으로 사용된다. 세계의 스마트 센서 기술은 유럽의 단말기 기술이 혈당치 테스트용에, 북미의 단말기 기술은 지문검출 용에, 아시아의 단말기 기술은 미세관 전원 등에 강점을 가지고 있다.
- 보안부문에 대한 어플리케이션은 바이오매트릭스 ( 피부 감지 ID 등), 무기감지 (휴대무 기의 발견 등), 안전장치 (전자경비 로봇 등), 생물제제의 방지 (생물제제의 검출 등), 환 경 모니터링 (원격 실내조정 등) 등에 적용된다.
ㅇ 광센서
- 포트닉 센서, 프로세서 신호 및 통신기술은 일렉트로닉 분야의 최첨단 기술로서 발전을 계속해 오고 있다. 광파이버 센서는 제조와 검사 등의 분야에서 많은 어플리케이션을 개척하고 최신의 기술 혁신과 코스트 우위성 등으로 특정한 분야에서 수요를 넓혀가고 있다. 수요분야는 옵티컬 이메징, 옵티컬 센싱, 모니터링 디바이세스, 옵티컬 랭킹, 계측 시스템 등이다.
3.3 주요 국가별 동향
3.3.1 미국
○ 미국은 세계 최고의 대국답게 센서의 시장과 생산에 있어 세계 제 1위를 차 지하고 있다.
- 센서기술에서도 핵심 원천기술을 확보하고 있으며, 풍부한 자원과 창의력 있는 인 재가 세계에서 미국으로 몰려들고 있는 등 여러 가지 비교 우위를 활용하고 있 다.
3.3.1.1 시장 개관
ㅇ 미국의 경제성장률이 2004년에 비해 2005년이 다소 둔화될 것으로 전망되고 있으나 주 요 경제 지표들이 경기호조를 나타내면서 주요 선진국의 2.9%보다 높은 3.5% 정도 예 상되고 있고 경제 호조는 당분간 이어질 것으로 예상된다.
- 미국 정부의 감세정책 및 고용확대로 인한 미 소비자 구매력 확대와 최근 발표된 주요 경 제지표에 근거 미국 경제 회복이 가시화되면서 디지털전자산업 시장도 확대되고 있으며 무선통신, 가전 등 전자 분야와 자동차산업 등 센서 수요시장이 확대되고 있는 상황이다.
- 미국내 실업률이 2004년 5.5%에서 2005년 5.4%로 고용문제가 안정될 것으로 전망되고 있고, 가계 소득증가는 개인소비 확대로 이어져 미국 주요경제지표의 호조 속에서 수요 시장은 확대될 것으로 보인다.
- 자동차산업은 최대 센서 수요시장의 하나로 자동차에 들어가는 센서는 AFS(공기유량센 서), ATS(흡입공기온도센서) 등 수십여개의 종류가 있으며 대략 한대에 2,000~2,500불 정도의 센서가 부착되게 된다. 미국 자동차 시장의 성장과 함께 2006년에는 금년에 비해 30% 이상 늘어날 것으로 예상되며 관련 센서부품의 수요도 더욱 확대되고 고급화 추세 를 보이고 있다.
ㅇ 미국 전자부품시장에서 경기 침체시 형성되었던 가격 중심형 결정관행이 지속되고 있 어 부품시장에서 용인되는 정도에서는 품질이 낮더라도 저가격제품을 쓰는 경향이 높 으므로 국내 부품 수출업체는 미국내 시장에서 가격경쟁력 대응태세를 마련해야 할 것 이며 중국산 제품에 대비해 가격 차이가 크지 않아야 한다.
- 만약 중국산 제품에 비해 가격경쟁력이 낮을 경우 품질에 대한 확실한 인식을 심어주어 야 하고 이를 위해서는 기업의 기술 개발 노력과 우수한 제품 생산에 집중해야 할 것이다.
- 미국 정부는 1991년도부터 센서기술을 핵심기술로 선정하여 그 개발을 강력히 추진해 오고 있으며 센서관련 업체만 하더라도 1,400여사 이상이 된다. 또한 미국은 세계에서 가장 넓고 다양한 시장의 보유국이므로 세계 유명 센서업체들은 거의 미국에 지사를 두 고 있는 상황이다.
ㅇ 미국이 주도하고 있는 센서 기술 분야 중 하나가 마이크로머시닝 기술이다. 마이크로머 시닝 기술은 대학에서 출발하여 현재 기업, 연구소 등에서 이를 응용한 센서기술의 개 발이 매우 빠르게 진행되고 있으며 물리센서 특히 압력, 유속・유량, 속도가속도센서 및 광학센서 등 다양한 센서를 제조하고 있으며 이들에 대한 기술개발도 활발히 이루어 지고 있다.
- 최근 미국 Los Alamos 국립연구소에서 광전소자를 연구 중인 University of California 소속 연구팀이 기존의 광전소자에 비해 효율이 최고 35% 우수한 소자 재료 개발에 성공 을 했다. 이 광전소자는 납과 셀레니움으로 만들어진 직경 10nm 미만의 입자로 구성된 신소재로 만들었으며 ‘Carrier Multiplicaion'으로 알려진 현상을 통해 기존의 반도체보 다 많은 양의 전자를 흡수하는 특성이 있다.
- 인텔사는 실리사이드 반도체로 알려져 있는 Ᏸ-FeSi2와 Ru2Si3를 적용해 차세대 실리콘집 적회로 소자연구개발을 진행하고 있다. 특히 Ᏸ-FeSi2은 자원이 풍부하고 저가에 친환경 적인 장점을 가지고 있고 또한 저항성이 높고, 고온에서 안정하여 고온용 열전소자로 적 합하다.
- 그 외 UC Berkeley, UC-Davis, Stanford, Penn state U, Rice U. Harvard, UT-Austin 등 의 대학에서도 반도체 양자점의 합성법을 개발하는 연구가 진행 중이며, 이를 이용한 광전자, 양자점 레이저에 대한 연구가 진행되고 있다.
3.3.1.2 센서 시장 규모
ㅇ 미국의 센서 시장규모는 1998년 기준 5,818백만불로 세계 시장의 약 31%의 쉐어 를 차지, 이후 점점 줄어들고 있지만 마켓사이즈는 늘어나고 있는 추세이다. 2002년 7,337백만불로 29.7%, 2003년 7,723백만불로 29.4%, 2004년 8,178백만불로 세계 시장 대비 29.3%의 쉐어를 보였다.
- 북미 지역의 시장에서는 2004년 기준으로 미국이 76.0%의 쉐어를 나타내면서 압도 적인 우위를 보이고 있다.
ㅇ 미국의 센서 시장은 연 평균 5%대의 성장세를 보이고 있다. 미국은 경제가 성숙 단계로 이미 접어들었고, 센서시장도 다른 나라에 비해 상대적으로 안정적인 모습 을 나타내고 있는 것이다.
- 새롭게 부상되고 있는 각속도센서를 비롯한 일부 센서의 시장이 커지고 있는 반 면 전통적인 센서의 시장은 서서히 사라지고 있는 것이다.
3.3.1.3 센서 생산 규모
ㅇ 미국의 센서 생산규모는 세계 마켓사이즈 증가와 함께 생산규모도 확대를 보이고 있다 미국내 신경제의 확산으로 새로운 센서의 생산이 증가하고 . 있을 뿐만 아니 라 세계 각국에서의 수요 증가에 따라서도 생산이 증가하고 있는 것이다.
- 2002년에는 84억6천만불을 기록하였으며, 2003년에는 전년대비 5.3% 증가한 89억1 천만불을 나타내었다. 특히 2004년에는 MEMS 기술 분야 등 신기술 개발 제품과 자동차용 부문 센서 제품 생산이 증가하면서 전년대비 6.2% 증가한 94억6천만불 을 시현했다.
<표 3-21> 미국 센서 생산 규모
3.3.1.4 수출입 현황
<도 3-3> 미국의 센서 수출입 추이
ㅇ 2004년 미국의 수출은 49억 2천 2백만불이고 수입은 38억 2천만불이다. 센서의 수출 은 2002년, 2003년 약 5% 정도씩 증가세를 보이고 있고, 2004년에는 전년대비 6.2%로 증가했다.
- 수입은 2000년 기준 34억6천만불이었고 2001년, 2002년은 각각 기준년도 대비 2.5%, 1.0% 정도씩 감소했고 2004년에는 기준년도 대비 7.9% 증가했다.
ㅇ 센서에 있어서 미국은 무역수지 흑자를 기록하고 있다. 미국은 단순한 일반 가전 분야에서는 세계 각국으로부터 많은 수입을 함에 따라 수지 적자를 보이고 있으 나, 고부가가치 기술이 필요한 전자분야에서는 흑자를 보이고 있는 것이다.
- 2000년은 수입 34억6천만불, 수출은 39억1천4백만불로 4억5천2백만불 흑자, 2004 년에는 수출 49억2천2백만불, 수입은 38억2천만불로 11억2백만불 흑자를 기록했 다.
<표 3-22> 미국의 센서 수출 비중
- 미국의 센서 산업의 2004년 비중은 전체산업 8,165억4천8백만불이었고 센서산업은 49억2천2백만불로 전체의 0.6%의 포션을 기록하고 있다. 이것은 2002년 0.64%,2003년 0.64%에 비해 수출 비중이 다소 줄어든 것을 알 수 있다.
<도 3-4> 미국의 센서 5대 수출국(2004년)
○ 2004년 미국의 센서 5대 수출국은 일본, 멕시코, 대만, 캐나다, 중국 순이다. 그중 일본이 전체 센서 수출액의 13.0%인 6억4천2백만불로 1위, 멕시코가 9.3%인 4억5 천6백만불로 2위, 대만이 9.1%인 4억4천9백만불로 3위를 기록하고 있다.
- 그리고 캐나다가 3억7천6백만불로 전체 비중의 7.6%로 4위를, 중국이 그 뒤를 이 어 전체의 7.1%인 3억5천2백만불을 마크했다. 2004년 기준 상위 5개국의 수출 비 중의 총계는 22억7천5백만불로 전체의 46.2%를 점하고 있다.
- 상위 5개국에 포함되어 있는 나라 중 3개국이 아시아권 국가라는 것과 수출 비중 이 전체 수출의 약 30% 정도를 차지한다. 아시아권에서 미국산 첨단 고성능 센서 를 수요하고 있다는 점이다. 나머지 2개국은 NAFTA회원국으로 관세혜택을 받는 나라이다.
< 표 3-23> 미국의 국가별 센서 수출
○ 미국의 센서 수출 대상국을 보면 2002년 기준 상위 5개국은 일본, 멕시코, 캐나 다, 대만, 독일이었고, 2003년에는 일본, 멕시코, 캐나다, 독일, 대만 순이었고, 2004년에는 일본, 멕시코, 대만, 캐나다, 중국이 랭크됐다.
- 일본, 멕시코는 꾸준히 1위, 2위 자리를 유지하고 있고, 3위 수출 대상국이 2002 년, 2003년 캐나다에서 2004년 대만으로 바뀌었는데 대만은 2002년에는 4위, 2003 년에는 5위였는데 2004년 수출량이 74.7% 정도나 급증하면서 3위 자리에 올랐다.
- 그다음으로 비중을 차지하고 있는 수출 대상국은 독일, 싱가포르, 중국이다. 특히 중국은 2002년, 2003년 8위의 대상국이었는데 2004년 44.8%나 급증하면서 5위 자 리에 올랐다.
< 표 3-24> 미국의 센서 수입 비중
○ 미국 전산업에서 센서의 수입비중은 2002년 0.29%, 2003년 0.28%, 2004년 0.26% 정도를 보이고 있다. 2004년 기준, 전체 수입액은 1조4천696억7천1백만불이었고, 센서 수입 총액은 38억2천만불이었다. 2003년 센서 총 수입규모는 전년 대비 약 5.9% 증가한 35억4천1백만불이었고, 2002년은 전년 대비 1.0% 감소한 33억4천3백 만불이었다.
<도 3-5> 미국의 센서 5대 수입국(2004년)
○ 2004년 기준 미국의 5대 센서 수입대상국은 순위는 일본, 멕시코, 독일, 중국, 캐나다 순으로 나타나 센서 분야에서 대 수출 대상국인 순인 5 일본, 멕시코, 캐나다, 중국과 유사하게 나타나 이들 4개국과 무역 교역량이 가장 많은 것으로 나타났다.
- 일본은 6억6천2백만불로 1위이고, 전체 센서 수입비중 38억2천만불의 17.3%를 점 하고 있고, 2위는 멕시코로 전체 수입비중의 12.8%인 4억8천8백만불을, 3위는 독 일로 전체 비중의 11.9%인 4억5천4백만불, 4위가 중국으로 전체의 11.8%인 4억5 천2백만불, 5위가 캐나다로 전체 비중의 9.1%인 3억4천6백만불을 차지하고 있다.
<표 3-25> 미국의 국가별 센서 수입
3.3.1.5 업계 동향
(1) 아날로그디바이세스
○ 2004년도는 4,000만개 이상의 고G센서를 출하
- 아날로그디바이세스에서는 1993년부터 에어백용 고G센서의 출하를 개시하고 있는 데, 동사가 서페이스마이크로머시닝에 의한 정전용량형을 시장에 투입함에 따라 에어백용 가속도센서의 비용절감이 급격히 진행되고 있다. 서페이스—정전용량형의 특징은 주변회로를 1칩에 집적화함에 따른 패키지의 소형화—비용절감과 웨이퍼상 에서 테스트할 수 있는 간단한 조정을 들 수 있다.
- 동사의 가속도센서 2003년도 출하실적은 3,500만개를 기록하고 누계출하수량도 1 억 2,000만개가 되었다. 이 중 3,150만개가 에어백용 고G센서, 나머지 350만개가 가전용 저G센서가 될 것으로 추정한다. 2004년도는 5,000만개의 가속도센서를 출 하 했으며 고G센서의 출하량은 4,250만개 정도이다.
- 전 세계에서 145차종 이상의 자동차에 동사의 고G센서가 채용되고 있어 2004년 후반 시점의 가속도센서 누계출하수량은 1억 5,000만개이며, 동사의 에어백용 고G 센서는 주로 ADXL190, 250, 150이 출하되었지만 2004년 11월부터 제4세대가 될 ADXL193, 78, 278이 양산되고 있다.
- 기존 고G센서와의 차이점은 동작온도범위가 넓어지고 가격이 저렴해졌다는 점이 다. 정격가속도도 예전에는 ±100G와 ±50G였지만, 이번 제품에서는 ADXL193이 ±120G, ±250G, ADXL78이 ±35G, ±50G, ±70G로 가속도의 폭이 넓어졌다. ADXL278에 대해서는 정격가속도는 ADXL78과 동일하지만 2축 타입이어서, X-Y 의 각각 가속도를 선택할 수가 있다.
<표 3-26> 아날로그디바이세스의 가속도센서 출하 추이
< 도 3-6> 아날로그디바이세스의 가속도센서 출하 추이
○ 차량탑재용 저G센서의 신제품을 발매
- 아날로그디바이세스에서는 2004년 6월에 차량탑재용 저G센서의 신제품 ADXL213 을 발매하고 있다. ADXL213은 정격가속도 ±1.2G의 2축타입으로 자동차의 도난방 지용도를 상정하고 있다. PWM출력이고 50ppm/c로 고성능이기 때문에 1mmG 미만의 신호와 0.06도의 기울기를 검지할 수 있어 진동뿐 아니라 기울기도 검출할 수 있는 점이 큰 특징이다. 샘플출하중이다.
- 2003년 10월부터 출하가 시작된 ADXL 103/203은 ESC나 Roll Over시스템, 서스 펜션제어 등의 용도를 상정하고 있다. 정격가속도는 ±1.7G, 동작온도는 -40℃~12 5℃, 패키지크기는 5×5×2mm 로 소형이다. Tire1업체에 샘플출하중이고 2005년 이 후, 양산차 시스템에 동사의 저G센서가 탑재될 가능성이 높다.
- 가전용도에서는 2003년에 IBM의 노트북PC에 HDD의 충격검지용으로써 동사의 저G센서가 채용되고 있으며 도시바의 태블릿PC나 후지쓰의 휴대전화에도 사용되고 있어 착실히 용도가 확대되고 있다.
- 2003 년에는 가전용도에서 ADXL202의 염가판인 ADXL311을 발매했지만 2004년 4 월부터 정격속도가 ±5G/±10G의 ADXL320를 발매하고 있다. 이 제품은 플라스틱 패키지를 채용함으로써 가격이 2.4$(1만개 출하시)까지 인하되었다. 패키지치수는 4×4×1.45mm, 소비전류는 450㎂로 모바일기기를 목표로 삼고 있다.
- 각속도센서에 대해서는 네비게이션이나 Roll Over, ESC 등 차량탑재용도의 수요 를 예상하고 현재 몇 업체에서 거래되고 있다. 저G센서의 가전용도에서는 동사는 이제까지 2축 타입이 주류를 이루었지만 이용자의 요구에 맞춰 3축 가속도센서의 제품화도 검토 중에 있다.
<표 3-27> 아날로그디바이세스의 제품 종류
(2) 텍사스인스트루먼츠
연간 만개 ○ 3,000 이상의 압력센서를 출하
- 텍사스인스트루먼츠에서는 카에어컨용을 주력으로 2004년도는 3,500만개의 압력센 서를 출하했다. 동사의 제품은 세라믹소자를 채용한 APT, 반도체타입의 MSG와 PSG가 있는데, APT는 카에어컨, 파워스티어링, 트랜스미션(CVT)에 출하되고 있으 며, MSG와 PSG는 브레이크유니트, 직분(直墳)엔진, 커먼레일시스템 등을 수요분 야로 하고 있다.
- APT의 출하수량 전체의 60%가 카에어컨용이고 나머지 30%가 파워스티어링유압 이나 CVT용, 나머지 10%가 기타 용도이다. 구미시장의 카에어컨용 압력센서 점 유율은 동사가 90% 가량을 확보하고 있고 카에어컨을 제품화하고 있는 대부분의 Tire1업체에 압력센서를 출하하고 있다. 주요 거래처는 Delphi Automotive, VALEO, BEAR, 칼소닉칸세이 등 20개사 이상이다.
- 2000년 이후는 유럽시장에서 장착률이 상승하고 있기 때문에 두자리 수 신장으로 APT의 출하수량이 증가하고 있으며 압력스위치의 교체수요나 장착률 상승에 따 른 카에어컨시장의 확대로 인해 앞으로도 이 경향이 지속될 것으로 예측된다.
- 향후 카에어컨의 냉매 변화에 대해서는 프레온가스에서 CO₂로 바뀜에 따라 압 축비가 현재의 10배 정도가 되기 때문에 고압에 대응한 MSG를 카에어컨용도에 채용할 방침이다. 단, 국가에 따라 에어컨냉매 대응에 격차가 있기 때문에 APT로 대응 가능한 지역에서는 계속해서 APT를 카에어컨용도로 출하해 갈 것이다.
- MSG, PSG에 대해서는 파워트레인관계를 겨냥하여 2000년부터 출하가 시작되고 있다. 검출방식은 피에조저항형을 채용하고 있고 자사 공장에서 소자를 생산하고 있다.
- 가속도센서에 대해서는 세라믹소자 타입을 최근까지 출하하고 있었지만 2004년에 는 동사의 가속도센서를 MEMSIC이 OEM생산하고 있다.
(3) MEMSIC
○ 2004년도는 400만개의 가속도센서를 출하
- MEMSIC는 2002년도부터 가전용 2축 가속도센서 시장에 본격 참여하고 있어 2004년도 출하수량은 400만개 정도이다. 동사의 가속도센서는 반도체디바이세스이 지만 검지방식이 열검지형이라는 독자 구조를 취하고 있다.
- 열검지방식이란 히터로 따뜻해진 공기에 가속도가 더해지면 온도균형이 무너지기 때문에 그 온도변화를 가속도로써 검출하는 방식이다. 이 때문에 기존 MEMS디바 이세스와 같은 가동부분이 없어 내부는 가스가 충전되고 있을 뿐이다.
- 이와 같은 구조를 취하고 있기 때문에 MEMS디바이세스특유의 Stiction이나 Particle 걱정이 없고 내충격성은 50,000G이상, 동작온도범위는 -40℃~+105℃이다. 정격가속도는 ±1G, ±2G, ±5G, ±10G가 표준품으로 구비되고 있으며 ±0.25G나 ±100G까지 광범위한 커스텀품도 대응되고 있다. 2004년 1월~6월기 고객제조라인 의 불량률(ppm)은 1.85ppm으로 기존 제품에 비해 지극히 낮은 수치이다.
- 일반적으로 열검지형은 응답속도가 느리다. 주위 열의 영향을 받는 것이 과제가 되고 있지만 동사에서는 출력을 증폭하거나 외부보정을 함으로써 이 문제를 극복 하고 있다. 응답속도에 대해서는 외부보정으로 160Hz이상까지 확장가능하고 피에 조 저항형이나 정전 용량형보다도 느리지만 동사의 가속도센서 응답속도로 일반 적인 용도는 대응할 수 있을 것으로 내다본다.
- 현재의 가속도센서 제조거점은 중국의 Wuxi, 웨이퍼프로세스는 대만 TSMC, 다이 징 등의 후공정은 후지쓰의 Nzntong공장에 위탁하고 있다. MEMS프로세스 및 테스트는 자사의 Wuxi공장에서 하고 있다. 생산능력은 월 1500만개로, 2004년 11 월 시점에 월 140만개의 규모로 가동하고 있다.
○ 휴대전화, LCD 프로젝터 , Roll Over시스템에 가속도센서를 출하
- MEMSIC의 가속도센서는 2003년도에 95만개를 출하하였지만 2004년도는 400만개 를 출하하여 연간 4배 추세로 확대를 지속하고 있다. 지역별로 보더라도 2003년은 출하수량의 65%가 일본내수시장이었지만 2004년도는 시장이 유럽, 북미까지 확대 되고 있다.
- 동사의 가속도센서 수요분야는 가전분야와 차량탑재 분야의 두 가지로 나뉠 수 있다. 가전분야에서는 LCD프로젝터의 대형(台型) 보정에서 채용, 일본 주요 프로 젝터업체의 대부분이 탑재되고 있으며 대만 업체의 기종에도 일부 사용되기 시작 했다. 텍사스인스트루먼츠의 DLP에는 MEMSIC의 가속도센서 인터페이스가 부착 되어 있기 때문에 DLP를 채용하고 있는 업체에도 동사의 가속도센서가 확대될 것 같다.
- 그 밖에는 미쓰비시전기나 대만—중국업체의 휴대전화, 노트북PC의 HDD충격검지, 이모빌라이저 등이 있다. 앞으로는 카네비게이션용도 등에도 뛰어들 예정이다.
- 차량탑재용도는 2002년에 PSA의 오픈카에 MEMSIC의 가속도센서가 들어간 Roll Over시스템이 채용된 것을 계기로 현재 Roll Over 시스템용에 ±5G, ±7G, ±10G의 타입을 Tire1업체에 출하하고 있다. 차량탑재용도에서는 다양한 거래 문의가 쇄도 해, 헤드라이트모듈에 가속도센서를 탑재하고 제어하는 시스템, TPMS용 가속도센 서, 드라이브레코더 등이 현재 교섭중이다. 또한, 텍사스인스트루먼츠와 차량탑재 용 저G센서의 OEM계약을 체결, 앞으로 MEMSIC의 가속도센서가 차량탑재분야 에서 크게 시장점유율을 확대할 가능성이 있다.
- 총출하량에 차지하는 가전분야의 비율은 70%로 280만개를 출하하고 있다. 나머지 30%, 120만개가 차량탑재분야이지만 앞으로 이 비율은 역전할 가능성이 있다.
- 현재 출하하고 있는 것은 제3세대 제품으로 패키지 높이가 기존 2mm에서 1.55mm까지 얇아지고 있어 온도보정회로를 내장한 타입과 외장의 마이콤으로 온 도를 외부 보정하는 타입 2종류가 있는데, 후자를 선택하는 이용자가 많다.
(4) InvenSense
○ 2005년에 세계에서 최초로 가전용 2축 각속도센서를 제품화
- InvenSense는 2003년 6월에 설립된 MEMS에 의한 각속도센서를 연구—개발하고 있는 회사로 2005년에 2축 각속도센서를 제품화한다. 이제까지, 다축 각속도센서 의 학회 등의 보고는 있었지만 코스트나 크기면에서 과제가 있기 때문에 제품화 는 어려웠다. 그러나, 동사에서는 고도의 기술력으로 과제를 극복하고 2005년에 2 축 각속도센서(상품명 : IDG 1000시리즈)를 제품화할 계획이다.
- 동사의 2축 각속도센서는 벌크마이크로머시닝에 의한 반도체타입으로, X, Y축방향 의 각속도를 1칩으로 검지할 수 있다. 패키지치수는 6×6×1.45㎜—SMT로, 현재 손 떨림보정용에 사용되고 있는 소형 1축 각속도센서에 비해서도 작다. 내충격성은 5,000G이고 켈리브레이션이 불필요하며 온도드리프트가 낮은 것이 특징이다. 신호 증폭회로를 칩 위에 집적화하기 때문에 AD컨버터의 인터페이스를 직접 접속하는 것이 가능하다.
- 동사에서는 2축 각속도센서를 DVC나 DSC의 손떨림보정용을 겨냥하고 있어 이제 까지 2개 필요했던 각속도센서가 1개만 필요해진 것이 최대 특징이다. 그리고, 휴 대전화 등의 모바일제품이나 게임기기, 로봇 등에서도 2축 각속도센서의 수요가 기대된다. 동사에서는 2004년 제2사분기에 샘플출하를 개시하고 제3사분기에 양산 을 계획하고 있다.
(5) NVE
○ GMR센서를 산업—의료분야에 전개
- NVE에서는 GMR소자를 1995년부터 센서 사업을 하고 있다. 주요 출하지역은 유 럽과 미국으로, 일본에서는 1999년부터 판매가 개시되고 있다.
- 2004년도 동사 GMR센서의 출하동향은 수량기준이 전년대비 20% 증가한 240만 개, 금액기준은 8억 4,000만엔이다. 일정량의 수량이 확보되게 된 것은 2000년부터 인데 그 후는 두 자리 수 이상의 신장으로 성장을 지속하고 있다. 단, 2004년도 이후는 신규 수요분야가 별로 없어 성장률이 다소 감소되었다.
- GMR센서의 수요분야는 산업과 의료의 2분야로 구별된다. 산업용도로는 실린더의 위치검지, 자기(磁氣)잉크에 의한 지폐식별 등의 엔코더 용도를 꼽을 수 있다. 일 본국내에서는 이 용도들은 MR소자가 대부분을 차지하고 있지만 해외에서는 GMR센서가 사용되는 경우가 종종 있다.
- 일본에서 GMR소자가 보급되지 않는 이유로는 일본 국내에서의 AMR소자 가격이 해외보다도 매우 싸기 때문이다. 따라서 비용적 요인으로 엔코더용에 AMR소자를 채용하는 업체가 대부분을 차지한다. 한편, 해외에서는 AMR소자와 GMR소자의 가격이 동일 수준이기 때문에 유럽—미국의 업체를 중심으로 엔코더 용도에 몇 사 가 납입하고 있다.
- 한편, 의료분야에서는 페이스메이커(pacemaker : 심장고동조정기)의 스위치, 보청 기의 모드전환용도로 해외에서 사용되고 있다. 보청기를 장착한 채로 휴대전화 등 을 사용하는 경우, 자기에 의한 하우링(울림)이 일어나기 때문에 GMR센서가 자 석을 검지하여 하우링이 일어나지 않는 모드로 전환이 가능하다.
- 기타 용도로는 도로에 자기고무 등을 붙여 레이싱카의 랩(lap)타임을 계측하는 랩 미터, 교통량 등을 계측할 경우의 트래픽카운터 등이 있다. 향후 기대용도로는 전 류계나 유량계 등의 계측기기, ABS 등에 채용되고 있는 차륜속센서 등으로 확대 판매될 것으로 예상하고 있다.
- 수도미터는 홀(hole)이나 MR소자가 현재 사용되고 있지만 GMR센서는 자계의 ±의 범위가 좁기 때문에 기기업체측에서는 설계하기 쉬울 것으로 생각한다. 또한,GMR센서특징으로 MR, 홀소자에 비해 감도가 높고 온도변화에 의한 감도의 분 산이 적어 안정되어 있기 때문에 과혹한 온도—진동상황에서 사용되는 차량탑재분 야나 액체 등에 직접 접촉되는 것으로 상정되는 공작기계의 모터 회전엔코더 등 에서도 수요분야를 확대하고 있다.
<표 3-28> NVE의 GMR센서의 시장규모
<도 3-7> NVE의 GMR 센서의 시장규모추이
3.3.2 중국
3.3.2.1 시장 개관
ㅇ 중국의 경제성장률은 2004년 9%대의 높은 성장세를 보인 것에 반해 올해는 거시경제조 절 정책을 실시하면서 다소 하락세가 예상되고 있으나 8% 이상의 고성장 기조는 유지 할 것으로 예상되고 있다. 금년 1월부터 9월간 중국의 소매 총액에서도 전년대비 13% 증가한 3조8,439억 위엔을 달하면서 지속적인 소비시장 성장을 나타냈다.
- WTO에 가입한지 4년째를 맞는 중국 시장은 수입시장 확대와 해외 선진 기술의 유입 등 으로 중국의 전자산업 시스템 정비의 가속화와 새로운 비즈니스 환경이 확대되고 있고 세계 디지털전자산업의 생산 측면에서 이미 미국, 일본 등을 추월할 정도로 두각을 나타 내면서 공장 자동화 설비, 무선통신 및 가전산업의 제반 설비 수요가 크게 확대되고 있 다.
- 이러한 중국의 경제성장과 시장개방으로 센서산업 분야에서도 시장규모가 폭발적으로 늘어나면서 자동차, 전자통신, FA 등 신흥소비시장이 급속하게 커지고 있고 시장구조의 고도화 추세가 빠르게 나타나고 있는 상황으로 이러한 추세는 당분간 이어질 것으로 전 망된다.
- 중국 정부는 빠르게 전자산업 성장이 진행되면서 전자부품 및 소재산업의 중요성을 인 식하고 지원정책을 확대하고 있다. 센서산업 분야에서는 산업 발전 초기단계에 정부의 지원으로 국영기업을 육성하여 산업발전의 토대를 마련하였으며 그로인해 현재 인공 위성 및 로켓 등 첨단센서 분야에서 앞선 기술력을 보유하고 있는 기업도 있다.
ㅇ 중국의 센서산업은 해외 센서 메이커 기업들이 거대한 중국시장을 겨냥해 현지 제조 공장 설립 등 다양한 방법으로 투자를 확대하고 있다. 특히 일본 기업은 중국의 전자산업 이 활성화되기 전인 1980년대부터 투자를 시작해 중국 시장에서 일본 기업의 이미지는 넓게 형성되어 있는 상황이고, 독일 및 미국의 제조업체들도 중국으로 생산기지를 이전 하면서 중국 시장 확대를 위한 강한 노력을 보이고 있다.
- 올해 1월부터 10월까지 중국의 외국인투자 유치실적은 537.81억불로 지난해 전체 실적 535.05억불을 이미 넘어섰으며 같은 기간 새로 설립된 외국투자기업은 전년대비 7.7% 증가한 35,202개에 달하고 있어 앞으로도 외국인투자는 지속적으로 증가될 것으로 보인 다.
- 하지만 해외 유수의 다국적 기업들이 중국에 진출해 다양한 센서를 생산하고 있지만 대 부분 저가 수준의 범용 제품이고 고급 첨단 제품은 대부분 해외에서 수입하고 있는 상황 이다. 이처럼 중국센서산업은 주로 저가 수준의 제품을 위주로 생산되고 있어 생산량은 많은 반면 금액베이스의 생산규모는 작게 나타나고 있다.
3.3.2.2 센서 시장 규모
ㅇ 센서 분야는 기술집약형 산업으로 주로 선진국에서 시장이 크게 형성되어 있고 아직 중 국 센서시장은 다른 아시아 지역에 비해 규모가 크지 않은 상황이다. 하지만 최근 해외 유명메이커들이 중국에 많은 투자가 이루어지고 있고 중국 전자산업이 하루가 다르게 크게 성장하면서 센서 시장도 차츰 확대될 것으로 기대된다.
<표 3-29> 중국 센서 시장 총 규모
- 현재까지 저가형 범용 센서 제품 위주로 생산하고 있어 금액베이스 시장규모는 미국, 일 본, 독일 등 선진국에 비해 작은 편으로 2002년에는 9억5천만불정도의 규모를 보였으 며 2003년은 2002년보다 8.0% 증가한 10억2천만불로 성장하였고 2004년에는 전년 대비 7.3% 증가한 11억4백만불 정도의 시장규모를 나타냈다.
3.3.2.3 센서 생산 규모
ㅇ 중국의 센서 생산규모는 중국의 급속한 전자산업 발전과 함께 해외 제조업체들의 투자가 이어지면서 생산설비 확대 및 관련 부품 시장이 성장세를 보이고 있다. 아 직까지는 저가형 제품을 주로 생산하고 있어 생산 규모는 작지만 공장 자동화 설 비와 고품질 제품에 대한 연구 노력이 더해지면서 성장률은 다른 국가들보다 높 아질 것으로 보인다.
- 아・태지역에서 일본에 이어 두 번째로 생산이 많은 국가로 중국 전자산업의 발 전과 함께 많은 외국 투자 자본이 유입되면서, 2002년에는 7억6천만불에서 2003년 8억2천만불로 전년대비 7.9% 증가를 보였으며 2004년에는 전년대비 6.8% 증가한 8억7천만불을 나타냈다.
<표 3-30> 중국 센서 생산 총 규모
3.3.2.4 수출입 현황
<도 3-8> 중국의 센서 수출입 추이
ㅇ 중국의 센서 수출입 추이를 보면 2002년 수출 기준 5억7천2백만불이었고, 수입 기 준 6억4천2백만불이었다. 2003년은 수출은 6억1천7백만불, 수입은 8억3천2백만불 이었고, 2004년은 수출은 6억5천9백만불, 수입은 9억3천6백만불이었다.
- 센서 산업에서 무역수지를 보면 2002년은 수입 적자가 7천만불이었고, 2003년은 2 억1천5백만불, 2004년은 차가 더욱 커져서 2억7천7백만불이나 되었다.
- 이렇게 센서 산업에서 무역적자의 폭이 갈수록 커지고 있는 이유는, 중국은 중국 현지에서 생산되는 센서 제품이 대부분이 저가형 위주이고, 고가의 핵심 부품은 해외의 기술선진국에서 수입을 해야 하는 상황이기 때문이다.
- 이는 센서 선진국의 국가 정책에 의해 기술 집약적인 중ㆍ고가의 제품은 해외에 기술 이전하지 않기 때문에 자국에서 많은 R&D 노력을 기울여 제품을 개발하지 않으면 지속적으로 의존도가 높아갈 수 있다.
<표 3-31> 중국의 센서 수출 비중
○ 중국에 있어서 센서산업의 비중은 2004년 기준 전체, 산업의 0.11% 정도로 센서 선진국인 미국의 약 0.60%, 일본의 0.52% 정도의 비중에 미치지 못하는 수준이다.
- 선진국에서는 센서가 고부가가치 산업이므로 센서산업의 비중이 높은 편이고, 개발도상국일수록 센서가 발달하지 못한 관계로 산업에서의 비중이 낮은 편이다.
<도 3-9> 중국의 센서 5대 수출국(2004년)
○ 중국의 센서 제품의 최대 수출국은 미국으로 2002 년 2 억 9 백만불, 2003년 2억3백만 불, 2004년 2억1백만불이다. 그 다음으로는 홍콩의 비중이 많고 2004년 기준 1억2 천8백만불이었고, 다음이 일본으로 1억6백만불이었다.
- 한국은 일본에 이어 4위의 수출국으로 전년대비 154.7% 대폭적으로 증가하면서 6 천3백만불을 기록해 2002년 8백만불 이였던 것에 비하면 한국향 수출이 크게 증 가한 것으로 알 수 있다.
<표 3-32> 중국의 국가별 센서 수출
- 중국의 센서 산업의 2004년 수입 비중은 전체 수입액의 0.17%로 수출 비중 0.11% 보다 다소 높은 수치를 보이고 있다.
< 표 3-33> 중국의 센서 수입 비중
○ 중국의 5대 센서 수입국은 일본, 미국, 독일, 대만, 한국이다. 제일 비중이 높은 곳이 일본으로 2004년 기준 2억4천3백만불, 다음이 미국으로 1억5천5백만불, 그 다음으로 독일이 7천2백만불이다.
<도 3-10> 중국의 센서 5대 수입국(2004년)
< 표 3-34> 중국의 국가별 센서 수입
- 중국이 주로 수입하는 5개국에 한국이 2003년까지 10위권 밖에 있다가 2004년에 전년대비 172.7% 증가한 2천7백만불을 나타내며 5위를 기록했다. 그 외에의 국가 로는 말레이시아, 영국, 프랑스, 스위스 등이 있다.
3.3.2.5 업계 동향
(1) 상해지룽전자유한공사
ㅇ 상해지룽전자회사는 2000년에 설립하였으며 상해 포동에 자리잡고 있는 고 신기술 기 업으로서 독일siemens의 센서 전용 생산라인과 검측 설비, 미국의 silk net 프린트기, 영 국의 thick film testing 측정기 등 국제 선진 수준의 공업 제조 설비를 도입하였다.
- 현재 직원수는 200여명에 달하며 각종 접근스위치, 적외선 광전스위치, 자성스위치, shifting linear 센서, ultrasonic 센서, color-coded 센서 등 제품을 연구개발 및 생산하고 있다. 또한 ASIC 회로, SMT 공업과 디지털기술을 채용하였으며, CAD/CAM컴퓨터보 조설계 제조 시스템을 도입하여 활용하고 있다.
- 지룽회사의제품은 항공, 항해, 철로, 우주, 통신, 방직, 석유화공, 인쇄, 식품, 가전, 도자 기, 전력 , 군수 등 자동화영역에서 광범위하게 사용되고 있으며 독일, 싱가포르, 홍콩, 태국, 대만, 영국 등 여러 국가로 수출하고 있다.
(2) 중산시둥치전기유한공사
ㅇ 둥치전기유한회사는 풍부한 인문역사와 활발한 투자 발전 환경을 가지고 있는 중산시 에 위치하고 있다. 동사는 1988년에 설립한 이래, 직원수는 300여명에 달하며 줄곧 전기 전자공업의 연구개발과 생산에 전력하였으며 이미 십여년간의 발전역사를 토대로 영향력 있는 전기전자 제조업체로 성장하고 있는 회사이다.
- 동사는 Toky라는 브랜드를 가지고 국내에서 높은 인지도를 확보하고 있으며 ERP 시스 템 및 ISO를 도입한 우수한 경영환경 체제를 가지고 있다. 현재 주요 생산제품으로는 온 도조절기, 타이머, 카운터, 전압전류 조절기, 근접센서 등 1,000여개 종류의 측정기기 및 제어계측기 제품과 부품을 생산하고 있으며 석유, 화학, 광, 합금, 기계 등 산업 분야에서 사용되고 있다.
- 둥치전기유한회사는 글로벌화 추세에 따라 “고객만족실현, 일류의 서비스, 창조와 개척 의 정신”의 경영이념을 가지고 우수한 제품과 높은 수준의 서비스를 고집하고 있다.
(3) 북경스다창업측공기술유한공사
ㅇ 북경스다창업측공기술회사는 2002년에 설립하였으며 직원수는 200여명 규모의 회사 이다. 본 회사 기술원은 다년간 센서 및 자동화 측공제품의 개발, 설계 및 제조 경험을 가지고 있으며, 시장의 요구에 따라 압력센서, 온도센서, 자동화의 기기 등을 자체 연구개발, 생산하고 있다.
- 동사의 주요 센서 제품으로는 CYYB-105압력센서가 있는데 이 제품은 높은 정밀도, 충격 저항 내진동, 고온정성, 넓은 온도 범위, 초소형, 방수, 가격경쟁력 등의 특징을 가지고 있 으며 주요 용도로는 항공, 우주 기술, 석유 화공 실험기계, 전력시스템, 액체압력시스템, 자동차전자, 냉동설비, 환경검측, 압력용기, 공정기계, 유량공제, 사출성형기계, 파이프 압력 등에 사용된다.
(4) 북경쿤륀하이안센서 기술센터
ㅇ 북경쿤뤈하이안센서 기술센타는 1994년에 설립한 대형기업으로 신 기술력을 핵심으로 청화대학 등 교육기관과 장기적인 과학기술연구 합작관계를 맺고 센서, 변송기, 각종측 정기기, 전자통제시스템, 환경검측시스템 등 제품을 전문 설계 및 생산 판매하고 있다. 현재 160여명의 직원을 가지고 있고, 광주, 성도에 지사를 설립하였으며 상해, 남경, 무 한, 할빈, 심수 등 전국각지에 사무소를 두고 있다.
- 일류의 과학기술인재, 일류의 과학연구시설 등은 쿤뤈하이안의 기술성능과 선진성을 보 증하고 있으며, 선진적인 생산설비, 생산 환경의 표준화, 과학적이고 엄격한 관리는 제 품의 품질을 보증하고 있다.
- 최근 쿤뤈하이안의 ROTRONIC기록기 HygroLog NT시리즈가 성공적으로 “로켓신6 호”에 사용되어 높은 기술력과 고안정성을 나타낸 것으로 중국우주항공사업에 공헌하 였다.
(5) 중호전자유한공사
ㅇ 공장 자동화의 발전에 따라 각종 기초 자동화 부품이 넓게 사용되고 있다. 중호전자는 광전센서, 접근센서, 광막센서, 디지털전자계수기 등 제품에 대한 연구, 개발, 생산에 이 미 20여년의 역사를 가지고 있으며, ASIC회로 개발, SMT공업과 디지털기술, CAD/CAM 컴퓨터보조설계 제조시스템을 도입하여 신제품 개발을 위하여 노력하고 있다.
- 처음 설립 당시는 군용 시설에 납품하는 국영기업으로 시작하였으며 현재는 항공, 항해, 유전, 통신, 엘리베이터 등 다양한 산업에 필요한 센서를 생산하는 민간기업 으로 바뀌어 2004년에는 100만여개 센서를 생산해 5천여개사에 납품을 하고 있다.
- 중호전자는 ISO9001표준에 따라 전면품질관리보증체계를 엄격히 준수하여 제품을 생 산하고 있으며 전체 센서 생산의 50% 정도를 유럽, 일본, 싱가포르, 홍콩, 미국, 대만 등으로 수출하고 는 중국 내수 50% 시장에서 판매하고 있다.
- 현재 종업원수는 100여명으로 연구인력도 40~50명 정도를 보유하고 있어 자체 기 술개발에도 적극적으로 투자를 하고 있고 앞선 기술과 대량생산에 따른 가격경쟁 력을 높여 MS를 넓혀가고 있다.
3.3.3 일본
3.3.3.1 시장 개관
ㅇ 일본 경제는 그동안 경기불황에서 서서히 벗어나면서 2004년에는 연간 3%내외의 성장 세를 보였으며 올해도 다소 성장세가 둔화를 전망하고 있지만 회복기조 자체는 지속될 것으로 예상된다.
- 일본의 경제성장은 GDP의 약 50%를 점하는 개인소비도 회복세를 보이고 있고 일본의 주력 수출품목인 자동차, 전자기기의 수출이 호조세를 보이면서 관련 산업의 발전에 큰 기여를 했다.
- 핵심 부품의 원천기술, 소재산업 분야에서 우수한 기술력을 보유하고 일본은 세계IT경 기 호조에 힘입어 경기 성장세는 지속될 것으로 예상되고 있지만 반면 원유가 급등, 전자 부품 공급 증강으로 인한 가격 하락 및 재고조정 움직임 등은 경기 둔화요인으로 상존하 고 있다.
ㅇ 일본의 경우 일본은 화학센서의 종주국으로서 각종 센서의 공급원으로 전 세계 센서시 장을 석권하고 있으며 현재 마이크로머시닝 기술에서 상당한 진보를 보이고 있다. 또한 세라믹재료 센서 분야에서는 독보적인 자리를 차지하고 있다.
- 일본의 센서산업은 중소기업 및 일부 대기업에서 생산하고 있으며, 센서의 핵심기 술인 소재산업이 과거 50~60년 전부터 꾸준한 연구로 세계적인 위치를 점유하고 있으며 핵심기술 및 응용기술을 확보하고 있는 업체에서는 센서의 종류 및 모델 의 다양화로 세계시장 점유율을 높이고 있다.
- 일본 센서기술의 강점을 말한다면 바로 복합재료 기술 등 센서재료기술 및 센서응용기 술에서 다른 국가의 기술에 비하여 상대적인 우위를 차지하고 있다는 것이다. 마이크로 화학센서와 신기능 재료의 개발로 탄생되어질 새로운 센서들이 앞으로 세계무대에 선 보일 것이다.
ㅇ 최근 일본의 Nichia 화학은 세계 최초로 GaN계 양자우물 적층구조를 실현하여 Blue laser diode 제작을 성공함으로서 현재의 LED 기술을 선도하고 있다.
- 그러나 광통신용 광원/광증폭기로 사용 가능한 콜로이드형 나노 입자 양자점 구 조형 나노소재 개발은 미국, 유럽과 상대적으로 비교하여 많은 연구결과를 발표하 지 않고 있는 상태이며, 다만 일본 동경대를 중심으로 광결정(Photonic crystal)에양자점을 도입한 형태의 광발광 연구가 진행 중이다.
기업체로는 기초연구소 및 통신 연구소 - NTT Fujitsu 등이 참여하여 1,300nm 광통 신용 발광소자의 개발을 위해 양자점의 적층구조 연구가 진행 중에 있다.
3.3.3.2 센서시장 규모
ㅇ 일본의 센서시장의 규모는 2002년 기준 36억4천2백만불로 세계 시장의 약 14.8% 의 쉐어를 보이고 있으며, 2003년 39억3천4백만불, 2004년 42억2천만불의 시장 규 모를 보이고 있다.
- 일본은 비교적 다수의 전자부품과 소재를 생산하고 있기 때문에 여기에 소요되는 센서의 종류가 많을 뿐만 아니라 범위 또한 확산되고 있는 것이다. 센서시장이 증 가할 수밖에 없는 경제 시스템을 보유하고 있는 것이다.
<표 3-35> 일본 센서시장 총 규모
- 일본은 아・태지역에서 2002년 65.0%, 2003년 65.0%, 2004년 64.7% 등 60%이상의 높은 쉐어를 보이고 있다. 쉐어는 한국, 중국 등의 센서산업의 성장으로 조금씩 줄 고 있지만 고부가가치의 고정밀도의 센서시장에서의 지위는 아직 독보적이다.
3.3.3.3 센서생산 규모
ㅇ 일본은 가스 등 화학센서 분야에서는 세계적으로 앞선 기술력을 보유하고 있어 고성능의 첨단 제품 등 고부가가치 위주의 제품을 생산하고 있다. 이러한 일본은 2002년에 47억9천3백만불 생산 규모를 기록하였으며, 2003년은 51억7천7백만불로 8.1% 증가, 2004년에는 전년대비 6.8% 증가한 55억3천만불을 생산하였다.
<표 3-36> 일본 센서생산 총 규모
- 일본은 전 세계적으로 미국 다음으로 많은 생산 규모를 보이고 있으며 앞으로도 복합소재 및 응용 재료 기술을 이용한 센서 소자 부문과 고성능 마이크로 화학센 서 등 다양한 하이테크 센서 제품을 생산하면서 기술 개발에 주도적인 역할을 할 것으로 전망된다.
- 일본에서 생산되는 각종 센서는 고성능에다 신뢰성이 매우 높은 등 세계적인 수 준으로 우리나라를 비롯한 아시아권에서 선호가 두드러지고 있는 것이다.
3.3.3.4 수출입 현황
< 도 3-11> 일본의 센서 수출입 추이
○ 일본의 센서산업은 2004년 기준 수출 3,151억8천5백만 엔, 수입 기준 1,898억2천8 백만 엔 규모이다. 수출 추이를 보면 2002년에는 2,731억5천6백만 엔, 2003년에는 2,951억3천6백만 엔이었다. 2003년에는 전년 대비 8.1% 증가했고 2004년에는 2003 년 대비 6.8% 증가했다.
- 수입 추이를 보면 2002년에는 1,608억2천8백만 엔, 2003년에는 1,724억1천8백만 엔, 2004년에는 1,898억2천8백만 엔으로 수입도 2003년 7.2%, 2004년 10.1% 정도 증가했다.
< 표 3-37> 일본의 센서 수출 비중
○ 센서 산업의 수출비중을 보면 2004년 기준 전산업 61조1,820억 엔의 0.52%인 3,151억 엔이다. 이 수치는 독일의 0.4% 보다도 0.1% 높은 수치로 2002년, 2003년, 2004년 연속으로 0.5%대를 유지하고 있다.
- 센서의 비중이 일본에서 상대적으로 높다는 점은 일본산 센서가 고부가가치이고, 해외에서 그만큼 수요가 많다는 현실을 반영하는 것이다.
<도 3-12> 일본의 센서 5대 수출국(2004년)
○ 일본의 2004 년 상위 수출국으로는 미국, 중국, 대만, 독일, 한국 등이고 1위 수출 대상국인 미국에는 한해 755억 엔, 2위는 중국으로 414억 엔, 3위는 대만으로 370 억 엔, 4위는 독일로 205억 엔 다음으로는 한국이 198억 엔의 규모를 차지하고 있 다.
- 상위 5개국에 대한 수출 총액은 1,944억엔 규모로 전체 수출액 3,151억 엔의 61.6%로 상위 5개국에 상당히 편중된 모양새를 나타내고 있다.
- 미국은 2002년에는 6.6% 감소, 2003년에는 10.3% 감소, 2004년에는 1.6% 감소한 것으로 나타났다. 2002년 기준 2위 수출 대상국이었던 대만은 2003년 32.9% 증가, 2004년 24.8% 증가를 보였지만 타 대상국 보다는 적은 증가세를 보이며, 2004년에 는 3위 수출국으로 내려앉았다.
- 중국은 2002년 4위 수출 대상국이었는데 2003년 60.6%, 2004년 24.7% 등의 증가세 에 힘입어 2위로 뛰어 올랐다.
- 독일은 2002년 3위 수출 교역국 이었는데 2002년 2.8% 감소, 2003년 5.6% 증가, 2004년 7.3% 감소 등으로 4위국으로 한 단계 떨어졌다.
<표 3-38> 일본의 국가별 센서 수출
- 일본의 상위 수출대상국 5개국 이외의 나라를 살펴보면, 태국, 싱가포르, 영국, 말 레이시아, 네덜란드 등이 있다. 영국은 지속적으로 순위가 떨어지는 상황이고, 태 국과 말레이시아는 순위가 올라가고 있다.
<표 3-39> 일본의 센서 수입 비중
○ 일본의 센서 수입 비중은 2002년 0.38%, 2003년 0.39%, 2004년 0.39%를 기록하고있다.
일본의 센서 수입은 중국이나 동남아 등 일본계 현지 - 공장에서 생산된 제품을 많이 수입하고 있는 편이다. 첨단 센서 또한 미국, 독일에서도 수입한다.
<도 3-13> 일본의 센서 5대 수입국(2004년)
- 일본의 주요 수입국은 미국, 중국, 독일, 필리핀, 영국 순이다. 미국은 수입 면에서 도 압도적으로 많은데 2004년 기준 전체 센서 수입 대비 미국 수입비율은 40.9% 이다.
< 표 3-40> 일본의 국가별 센서 수입
ㅇ 디지털 스틸카메라 인기에 힘입어 CCD 이미지센서 시장이 급성장하기 시작했다. 최근 카메라장착 핸드폰의 인기 급증은 카메라 센서 매출을 증대시키고 있다.
- 일본 내 핸드폰 시장에서 카메라 장착 모델들은 이미 시장의 주류를 형성하고 있다. 일본 전자정보기술산업협회는 2004년 전세계 디지털 스틸 카메라 수요가 6천만대에 달한 것 으로 추정하고 있으며, 2005년 6,600만대, 2007년 7,600만대에 달할 것으로 전망하고 있 다.
- JEITA는 2002년 전세계적으로 4억1천만대의 디지털 핸드폰이 출시되었으며, 이 중 2천 만대에 카메라가 장착되었다고 설명한다. 2003년 동 시장은 4억8천만대, 2004년 5억1천 만대 규모에 달했으며, 이 중 8천만대와 1억2천만대에 카메라가 장착되었다고 한다.
- 향후 카메라 장착 핸드폰 시장은 급성장하겠지만, 디지털 셀룰러폰 시장은 저속 성장이 전망된다. 때문에 일본 주요 카메라 센서 제조업체들은 카메라장착 핸드폰 개발과 생산 에 주력하고 있다.
- 지난 수년간 CCTV 카메라용 CCD 이미지센서의 품질과 성능 면에서는 눈에 띠는 발전 은 없었으며, 전반적으로 컬러 카메라가 폭넓게 사용되고 있다. 컬러 카메라에는 1/2인 치 CCD가 여전히 사용되고 있으나, 최근 1/3과 1/4인치의 소형 CCD 이미지센서 사용 이 늘어나고 있으며, 화소수는 25만-41만 수준이다.
- CCD 이미지센서 업계의 주요 시장은 디지털스틸 카메라와 카메라장착 핸드폰 시장이 며, 일본 CCD 공급업체들은 두 시장을 타켓으로 제품 업그레이드에 주력하고 있다.
- 2004년 7월, 3백만 화소미만의 이미지센서가 장착된 디지털카메라는 전체 거래규모 (3,050만대)의 9%를 차지했으며, 3백만-4백만 화소 제품은 33%, 4백만-5백만 화소 29%, 5백만화소 이상은 29%를 차지했다. 4백만 화소 이상 제품들이 주류를 이루고 있으며, 전 체 거래의 58%를 차지했다.
- 일본은 중국 디지털 카메라의 2위 수출국이다. 그러나 중국 업체들은 여전히 일본 업체 에서 일부 원자재를 소싱하고 있다. 중국 업계는 100만-130만화소 CMOS 센서 제품을 주 로 생산하고 있으며, 일부 업체들은 CCD 센서를 장착한 210만, 320만, 430만 화소 모델 도 생산하고 있다.
- 소니 사는 전세계 최대 CCD 공급업체이며, A/V 부문의 CCD 이미지센서 시장의 60%를 차지하고 있다. 최근 동사는 ICX489AQF 라는 새로운 CCD 이미지센서를 개발했으며,1/1.8 인치 장비는 720 만화소, 2/3 인치 CCD장치는 8백만 화소에 달한다. 또한 CCD에 일반적으로 장착되는 RGB 필터에 E ("emerald")를 추가한 4가지 색상 필터를 장착하면 서, 화질이 더욱 선명하고 깨끗해졌다.
- 2005년 4백만-5백만 화소 디지털 컴팩트 카메라가 저렴한 가격에 출시되고 5백만 화소 이상의 카메라 출시 규모도 증가할 전망이다.
- 지난 수년간, 일본 내 디지털 SLR 카메라 인기는 상승세를 보이고 있으며, 최근 일본 유 명 필름 카메라 업체들은 디지털 SLR 카메라 가격 인하를 통한 시장 확대에 주력하고 있 다. 일본뿐 아니라 다른 국가에서도 디지털 SLR 카메라 인기 상승이 전망되며, 이에 따라 카메라 센서 업체들은 제품 개발에 주력하고 있다.
- CCD 이미지센서는 컴팩트 디지털 카메라 시장을 지배하고 있으며, CMOS 이미지센서 는 디지털 SLR 카메라 시장에서 인기를 끌고 있다. CCD 이미지센서는 픽셀당 하나의 앰 프(amplifier)를 가지고 있으며, 때문에 CMOS보다 이미지 전송이 빠르고, 낮은 전압을 요한다.
- 핸드폰 시장의 큰 성장 가능성을 볼 때, 이미지센서 업체들의 제품 개발 노력은 당연한 일이며, 제품 소형화와 에너지 소비 절감 그리고 픽셀 수 증대 등에 주력하고 있다.
3.3.3.5 업계 동향
(1) 나가노계기(長野計器)
○ 금속글라스를 채용한 압력센서소자를 개발 중
- 나가노계기에서는 기존 금속에서 금속글라스를 소자로 채용한 압력센서를 개발했 다. 이 개발은 경제산업성의 ‘나노테크놀로지프로그램’에 의해 NEDO가 하는 ‘혁 신적 부재산업창출프로그램’의 ‘금속글라스 성형가공기술집약연구’프로젝트에 동사 가 참가하여 2002년부터 개발을 지속해온 것으로 2006년 후반 실용화를 목표로 하고 있다.
- 금속글라스는 금속이면서 결정성을 갖지 않는다. 이 때문에 탄성계수와 기계적 강 도가 매우 높아 기존 사용해온 금속소자(SUS630)에 비해 휨성이 1.5배, 경도가 1.6~1.7배에 달한다. 지금까지는 골프클럽헤드 등 특수용도에 한정되어 있었지만 압력센서에 채용되어 범용품으로 금속글라스가 응용된 것은 동사가 세계 최초이 다.
- 휨성(구부리기 쉬움) 등으로 지금보다도 낮은 수준의 압력센서를 제조할 수 있고 감도면(感度面)에서도 동사 기존제품의 4배 이상이나 된다. 잘 깨지지 않기 때문 에 앞으로 요구가 증가할 것으로 예측되는 고내압화에 대해서도 충분히 대응할 수 있다. 또 하나의 특징으로는 구부리기 쉽기 때문에 가공—성형성이 뛰어난 점이 다.
- 이제까지의 금속다이어램 경우, 냉간철조(冷間鐵造)와 절삭가공으로 제조되었지만 금속글라스를 채용한 경우는 구부리기 쉽기 때문에 형(型)에 대한 전사성(轉寫性) 이 좋아 기존 제조프로세서를 사용할 필요가 없어진다. 때문에 단조(鍛造)—가공을 필요로 하는 경우에 비해 생산성이 10배 이상으로 향상되어 가공비가 내려간다. 또한, 성형성이 좋기 때문에 다이어램의 소형화가 가능해 현상의 5mm이하로 할 수 있게 된다.
- 한편, 금속글라스의 재료원가가 기존 금속에 비해 5~10배가 되는 것이 과제이지 만, 재료비의 상승과 가공비용의 비용절감에 의한 상쇄로 인해 금속글라스를 채용 했을 경우라도 현재의 비용수준과 같은 압력센서를 제조할 수 있을 것으로 생각 한다.
- 현재는 빔용접을 사용하기 때문에 금속글라스를 위한 새로운 접합방법을 개발 중에 있어 프로젝트 종료 년 후인 년에는 현재의 , 1 2007 압력센서보다도 소형화한 제 품이 투입될 것으로 예상한다.
○ 커먼레일용 고압센서를 시멘스(Simens) VDO에 출하개시
- 동사의 2003년도 압력센서 출하수량실적은 2002년도부터 제자리걸음인 900만개이 고, 금액기준에서는 102억엔을 기록했다. 2004년도는 전년대비 11% 증가한 1,000 만개, 금액기준으로는 115억엔이다.
- 동사에서는 이제까지 보쉬(BOSCH)를 주요 거래처로써 디젤커먼레일/브레이크시 스템용 고압센서를 출하해왔지만 2004년부터 독일 시멘스 VDO의 고압센서 수주 를 따냈다. 시멘스 VDO는 유럽 시장을 중심으로 디젤커먼시스템에 주력하고 있 어 2005년에는 180Mpa의 커먼레일시스템을 투입할 예정이다.
- 2004년부터 직경 5mm타입의 출하를 시멘스 VDO에 개시함에 따라 디젤커먼레일 시스템용 고압센서가 동사에 주는 영향력은 더욱 증가할 것으로 내다본다. 또한, 시멘스 VDO에는 커먼레일시스템 이외에 카에어컨이나 브레이크시스템용 압력센 서의 수요도 앞으로 기대되고 있다.
- 보쉬의 디젤커먼레일시스템용 고압센서에 대해서는 보쉬가 내재를 시작했기 때문 에 출하수량은 감소경향에 있지만 브레이크시스템이 호조세이므로 전체적으로 봤 을 때 감소 경향은 띠지 않을 것으로 내다본다. 보쉬의 고압센서 내제는 현재 커 먼레일시스템용도뿐이고 나가노계기의 기술을 이어받아 제조되고 있다.
- 브레이크용도에서는 나가노계기가 100% 공급하고 있다. 브레이크시스템에 대해서 는 1시스템에 사용되는 센서의 개수가 6개나 되므로 장착률 상승에 따른 수요량 의 급격한 증가가 예측된다. 실제 동사 자동차분야의 용도별 구성비를 보면 2001 년도는 엔진용도 60%, 브레이크용도 40%이었던 것이 2003년도에는 엔진용도 30%, 브레이크용도 70%로 구성비가 역전하고 있다.
< 표 3-41> 나가노계기의 압력센서 출하 추이
<도 3-14> 나가노계기의 압력센서 출하 추이
<표 3-42> 나가노계기의 차재용 고압센서의 용도별 구성(수량기준)
< 도 3-15> 나가노계기의 차재용 고압센서의 용도별 구성
○ 2006년도에는 차재분야에서 1,400만개의 출하 전망
- 향후 압력센서의 사업계획으로 나가노계기에서는 2008년에는 1,500만개의 차재용 압력센서의 수요와 가전—산업분야에서의 용도 확대를 예상하고 있다. 우선, 동사 가 자동차분야에서 기대하고 있는 것이 카에어컨이다.
- 동사가 주목하는 이유의 하나로 에어컨냉매의 변화를 꼽는다. 지금까지의 카에어 컨은 냉매에 프레온 가스를 사용해 왔지만 환경—온난화문제 측면에서 이산화탄소 를 채용하는 움직임이 활발해지고 있다. 냉매를 프레온 가스에서 이산화탄소로 바 꿀 경우, 압축비가 3~4배가 되기 때문에 현재 사용되고 있는 압력카스위치/센서 보다도 고압의 것이 필요하다.
- 이 때문에 동사에서는 고압센서의 수요가 높아질 것으로 기대하고 있으며, 게다가자동차뿐만 아니라 업무용에어컨이나 냉동기 자동판매기 , 등의 산업분야 채용도 예상하고 있다.
- 가전—산업용도에서는 가스미터용에 반도체정전용량형의 SC센서를 연간 50~60만개 출하하고 있지만 2005년도 후반에는 가스미터 교체기일이 오기 때문에 연간 100 만개~120만개의 수요를 기대하고 있다.
- 2004년 3월에는 오므론과 중고압용 압력센서 사업의 제휴를 맺고 있어 기획—판매 를 오므론이, 설계—생산은 나가노계기가 담당하고 있다. 이 제휴로 인해 나가노계 기에서는 업무가전분야로 압력센서사업을 확대하고자 하는데, 2006년 이후에 이번 제휴의 성과가 출하수량에 반영되어 나타날 것으로 보고 있다.
- 산업용도에서는 건설기계용 압력센서에 주목하고 있는데, 이것은 소형 건설기계의 수요가 신장하고 있고 1대당 사용 개수도 많기 때문이다. 따라서 미국 드레서사와 공동개발제품을 2004년 6월에 발매하고, 북미시장의 건설기계, 농업기계, 공작기 계, 산업기계 등에 목표로 하여 동사 압력센서의 산업기기시장에서의 수요확대를 꾀하고 있다.
- 2004년 10월에는 압력센서를 생산하는 나가노현 마리코(丸子)공장에 4억엔을 투입 하고 정비하기로 발표하고 독일의 작센주 드레스덴시에 물류거점을 신설하고 있 다.
(2) 후지전기디바이세스테크놀로지
○ 2003년부터 고압센서 분야에 본격 참여
- 후지전기그룹은 2003년 10월부터 주식회사제로 전환, 제품—서비스내용에 맞춰 크 게 4가지 사업회사로 나뉘어졌다. 후지전기디바이세스테크놀로지는 반도체디바이 세스, 스토리지디바이세스, 화상디바이세스의 3분야를 주축으로 하고 있는 가운데, 반도체디바이세스의 하나가 바로 압력센서이다.
동사의 압력센서는 프로세스에 의해 제조되고 - CMOS 있는데, 다이어그램, 온도센 서, 센서신호증폭회로, 디지털트리밍회로, EMI필터회로, 서지보호소자, 과전압보호 회로가 1칩에 집적되어 있다. 따라서, 1칩화함으로써 주변회로가 필요 없어짐에 따라 그것이 비용절감으로 이어진다.
- 생산거점은 전공정을 마쓰모토(松本)사업소, 후공정을 이이야마(飯山)후지가 담당 하고 있다. 출하형태는 셀단체로 출하하는 경우와 패키지까지 동사가 하는 타입 두 가지가 있다.
- 2003년도 압력센서의 출하수량은 전년대비 8% 증가한 520만개, 금액기준은 4% 증가한 25억엔을 기록했다. 2003년도부터 고압센서 분야에 본격 참가하고 있는데, 주로 카에어컨 용도로 출하되고 있다. 압력렌지는 3Mpa 타입을 제품화하고 있어, 압력스위치에서 압력센서로 변경함에 따라 카에어컨의 정밀 제어가 가능해졌다.
- 저압분야는 계속 엔진흡기압, 대기압, 과흡압용(過吸壓用)을 출하하고 있다. 압력 렌지는 100Kpa~400Kpa 타입으로, 업체에 따라 패키지의 요구가 다르다. 저압센 서의 용도별 구성비는 흡기압 65%, 대기압 25%, 과흡압 15%이고, 대기압 분야가 신장하고 있다. 지역별로는 유럽 35%, 아시아 30%, 일본 35%로 아시아가 한국 자동차업체를 중심으로 호조세를 보인다.
- 앞으로 동사에서는 자동차쪽 이외에 2륜차 시장에서도 압력센서의 수요분야를 확 대할 계획이다. 또한, 현재의 출하수량에 차지하는 고압센서의 구성비는 5%밖에 안 되지만 AT유압쪽을 향후 출하할 예정이어서 2006년에는 10%까지 확대해갈 계 획이다.
- 2004년도는 수량기준 600만개, 금액기준 27억엔 정도였으나, 2006년에는 저압센서, 고압센서 모두 수요분야를 확대하여 700만개까지 끌어 올릴 계획이다.
< 표 3-43> 후지전기디바이세스테크놀로지의 압력센서 출하 추이
<도 3-16> 후지전기디바이세스테크놀로지의 압력센서 출하수량 추이
< 도 3-17> 후지전기디바이세스테크놀로지의 압력센서 지역별 구성비
<도 3-18> 후지전기디바이세스테크놀로지의 저압센서용도별 구성비
(3) 덴소
○ 압력—가속도센서 합해 2004년도는 5,750만개 기록
- 덴소에서는 자사의 시스템 및 토요타자동차, 일본내 카일렉트로닉스업체에 압력— 가속도센서를 출하하고 있다. 2003년도 실적은 압력센서 2,200만개, 가속도센서는 2,000만개를 기록했다.
- 압력센서의 내역은 저압센서가 1,500만개로 크게 확대되고 있다. 요인으로는 북미 자동차에서 채용되는 대기압(大氣壓)이 신장하고 있는 점과 정밀한 제어가 가능하 기 때문에 에어플로우미터와 흡기압센서를 병용해 사용하는 업체가 늘어나고 있 어 흡기압센서의 출하수량도 순조로운 점을 꼽을 수 있겠다. 2004년도는 저압센서 의 호조로 압력센서의 출하수량은 2,750만개에 달했다.
- 동사에서는 2004년에 흡기압센서를 소형화하고 새로운 겔재를 개발해 불소함유량 을 기존 60%에서 66%로 높여 봉지(封止)에 사용하는 겔재의 용량을 줄이고 있는 데, 이것이 소형화로 이어지고 있다. 불소함유량을 늘리면 가솔린의 증기압 침입 을 막는 효과가 높아져 봉지부분에 구멍이 뚫릴 위험성이 적어진다.
- 새로운 봉지용의 겔재는 주쇄(主鎖:주사슬)부분을 길게 하고 주쇄부분에 대한 가 교재(架橋材) 부분의 비율을 인하함으로써 불소함유량을 늘리고 있다. 기존 흡기 압센서보다도 30% 소형화되어 수지부분이 줄어듦으로써 비용이 절감된다. 이미 이 제품은 출하되고 있어 슬롯모듈 등 엔진주변에서 사용되고 있다.
- 고압센서에 대해서는 에어컨냉매압, 브레이크제어시스템, 직분(直墳)엔진 등에 사 용되고 있다. 에어컨용도가 대부분을 차지하고 있어 브레이크제어용은 하이브리드 차에 채용되고 있는 ECB(전자제어브레이크시스템)에서 고압센서가 사용되고 있 다.
- 고압센서의 2003년도 출하실적은 700만개로 2002년도부터 답보상태가 지속되고 있지만, 앞으로는 유럽을 중심으로 커먼레일시스템, 에어컨 등에서 시장이 확대될것으로 기대한다.
< 표 3-44> 덴소의 압력 —가속도센서 출하 추이
<도 3-19> 덴소의 압력—가속도센서 출하 추이
○ 가속도센서는 서페이스 정전용량형이 증가
- 동사의 가속도센서는 벌크・마이크로머시닝에 의한 피에조저항형과 서페이스・마이크로머시닝에 의한 정전용량형을 출하되고 있지만 주변회로의 집적화, 코스트면 에서 유리한 서페이스타입이 주류가 되고 있다. 1998년도는 피에조저항형이 100% 였지만 2004년도는 피에조저항형 30%, 정전용량형 70%까지 구성비가 역전되었다. 이 때문에 동사에서는 모델체인지에 따라 피에조저항형의 비율이 하락해갈 것으 로 보고 있다.
- 2003년도 가속도센서의 실적내역은 고G센서 2,100만개, 저G센서 300만개로 구성 되어 있다. 고G센서는 사이드에어백장착이 증가하고 있기 때문에 세틀라이트센서 의 출하가 호조세를 보여 앞으로도 이 경향은 지속될 것으로 생각한다. 또한 2004 년부터 2축 고G센서의 출하도 개시되고 있어 앞으로 ECU부분에 채용이 증가할 것으로 내다보고 있다.
- 저G센서는 ESC(차량안정화장치)가 대부분을 차지하고 있다. 2003년부터 카네비게 이션의 저G센서의 출하를 개시하고 있어 토요타차에 탑재되는 순정품의 상위기종 에 동사의 저G센서가 탑재되고 있다.
- 동사 가속도센서에서 고G센서와 저G센서가 차지하는 구성비는 각각 85%, 15%로, 고G센서의 수량이 증가했기 때문에 저G센서의 구성이 2002년도보다도 더 내려갔 다. 앞으로, 북미시장에서 SUV의 ESC장착률이 상승하는 경향이기 때문에 2004년 도 이후 ESC의 저G센서 출하수량이 신장되어 2004년 동사의 가속도센서 출하수 량은 3,000만개 정도로 확대 되었다.
< 도 3-20> 덴소의 압력 —가속도센서 구성비 추이
<도 3-21> 덴소의 가속도센서 검지방식별 추이
(4) 마쓰시타전기산업
○ 2004 년도는 985만개의 각속도센서를 출하
- 마쓰시타전기산업에서는 수정타입의 각속도센서를 카네비게이션, ESC(차량안정화 장치), Roll Over용에 출하되고 있다. 카네비게이션용 각속도센서 시장에서는 90% 이상의 시장점유율을 계속 확보하고 있어 일본 카네비게이션쪽은 세라믹에서 수 정타입으로 100% 교체되고 있다.
- 해외 카네비게이션은 2003년도는 50%까지 세라믹에서 수정타입으로 교체되고 있 지만 2004년도는 70%까지 상승하고 2006년도에는 100% 수정타입으로 교체될 예 정이다. 2003년도 카네비게이션용 각속도센서 출하실적은 510만개였지만 2004년도 는 전년대비 15.6% 증가한 590만개까지 확대되었다.
- ESC용은 각속도센서 단품으로 출하되는 경우와 2축 저G센서와 조합한 콤바인센 서로 출하하는 경우 2종류가 있는데, 단품 출하가 대부분을 차지한다. 공급처는 일본내의 자동차업체 및 Tire1 업체이다.
- Roll Over용 각속도센서에 대해서는 2001년부터 출하를 개시, 일본 및 해외의 자 동차업체, Tire1업체에 공급하고 있다. ESC 및 Roll Over용에 대해서는 모두 수정 타입으로, 출하수량은 2003년과 2004년에 걸쳐 크게 확대되고 있다. 2003년도 출 하실적은 220만개였지만 2004년도는 전년대비 61% 증가한 355만개에 달했다.
- 기타 분야에서는 유럽의 ETC용 각속도센서가 있다. ETC용 각속도센서는 GPS보 정 목적으로 사용되고 있다. 2004년도의 용도별 구성비는 카네비게이션 59.9%, ESC 25.9%, 롤오버 10.2%, 기타 4.1%이다.
- 이와 같이 동사에서는 네비게이션을 축으로 ESC, 롤오버의 분야에서도 순조로운 수량 확대를 지속하고 있어 2004년도는 전년대비 21.6% 증가한 985만개의 각속도 센서를 출하 하였다.
< 표 3-45> 마쓰시타전기산업의 각속도센서 출하 추이
<도 3-22> 마쓰시타전기산업의 각속도센서 출하 추이
<표 3-46> 마쓰시타전기산업의 각속도센서 용도별 구성(2004년)
< 도 3-23> 마쓰시타전기산업의 각속도센서 용도별 구성
○ 2003년부터 반도체타입 출하개시
- 마쓰시타전기산업에서는 제품의 다양성을 넓히기 위해 2003년에 반도체타입의 각 속도센서를 발표하였다. 용도는 카네비게이션용으로 2003년 하반기부터 출하가 개 시되고 있다. MEMS기술을 응용한 독자개발의 초소형음차진동자가 각속도를 검출 하고 외장부품을 삭감한 디지털조정기능내장의 ASIC를 채용하고 있다.
- 외형치수는 9.88×11.2×7.6mm(H×W×D)로, 동사 기존품보다도 체적비 60% 소형화 되고 있다. 또한, 리드납땜타입에서 면실장타입으로 교체됨으로써 프린트기판점유 면적에서 동사의 종래품 보다도 30% 줄일 수가 있다.
- 동사에서는 수정타입의 생산수량을 초과하는 부분은 이 반도체타입을 출하해갈 방침인데, 현재 월산 10만개의 수준으로 양산되고 있다. 그리고 롤오버, ESC의 반 도체식 각속도센서를 제품화할 계획을 가지고 있어 각각 2005년 4월, 2006년 4월 을 목표로 양산될 것이다.
현재 롤오버용은 시작품단계에 있지만 - 외형치수는 5×10.5×10.5(H×W×D)이고 수정 및 반도체타입은 후쿠이현에서, 세라믹타입은 멕시코에서 생산하고 있다. 생산능 력은 수정타입은 월 90만개, 반도체타입이 월 45만개, 세라믹타입은 월 10만개로, 모두 합하면 연간 1,740만개의 각속도센서를 생산할 수 있게 되었다.
(5) 오므론
○ 3축 가속도센서의 샘플출하
- 오므론에서는 2003년부터 3축 가속도센서의 샘플을 출하하기 시작했다. 지금까지 3축 가속도센서는 실험용 설계기기 등에서 일부 사용되고 있었지만 크기가 크고 가격이 수천엔~수만엔 하는 등 일반 가전용도에서 채용되기는 어려웠었다.
- 그러나, 동사에서는 고도의 MEMS기술을 활용하여 가전용도의 요구에 맞춘 크기, 가격의 3축 가속도센서를 만들어냈다. 3축 가속도센서의 모듈크기는 5mm×8mm×1.7mm, 비용은 수백엔 수준에 달해 있다. 이제까지 동사의 압력센서 는 반도체 정전 용량형을 채용해왔는데, 정밀도면에서는 유리하지만 크기, 비용, 소비전력, 내후성면에서 떨어져 반도체 피에조 저항형으로 교체되고 있다.
- 검지범위는 ±3G, 내충격성은 5,000G이상, 소비전류는 3.6㎃, 검출감도는 250㎷/G 이다. 동사에서는 빔 두께가 다양하면 검출정확도가 떨어지기 때문에 ECE로 Si를 에칭함으로써 수㎛의 두께를 5~10%의 가공정확도로 제어하고 있다. 또한, ECE가 채용됨에 따라 양산성이 향상되어 비용절감으로 이어지고 있다.
- 3축 가속도센서의 타깃용도는 휴대전화, PDA 등의 모바일기기나 게임기기이다. 하지만, 이 제품에서도 가장 구애받았던 것이 내충격성이다. 실제, 휴대전화에 사 용하는 경우에는 가슴포켓에서 휴대전화를 떨어뜨렸을 경우 충격에도 견딜 수 있 는 제품이어야만 된다. 이 경우, 충격은 5,000G이나 되기 때문에 이 정도의 충격 을 견딜 수 있는 수준으로 설계되고 있다.
- 동사에서는 저비용이고 소형인 3 축 가속도센서가 등장함으로써 이제까지 3축 가 속도센서를 사용하고 싶었지만 비용, 크기면에서 2축 가속도센서를 사용해온 이용 자나 신규용도에서 충분히 수요가 있을 것으로 생각한다. 특히, 용도에 관해서는 현재 다양한 용도가 상정되고 있어 현재 교섭중인 것까지 모두 2005년 이후에는 실제 제품에 탑재될 것으로 생각한다.
(6) 히타치금속
○ 높이 1.3mm의 3축 가속도센서를 발표
- 히타치금속에서는 패키지크기가 4.8×4.8×1.3mm의 3축 가속도센서를 발표했다. 동 사가 이제까지 발표해온 3축 가속도센서의 두께가 1.5mm나 되었기 때문에 최대 치수로는 1.5mm를 넘어섰다. 이 때문에 높이를 1.3mm로 함으로써 최대 치수 1.5mm를 초과하지 않는 3축 가속도센서가 되었다.
- 신규제품은 두께를 얇게 할 뿐 아니라 감도나 소비전류도 개량을 거듭하고 있다. 기존품의 가속도검출범위는 ±3G였지만 신규개발품은 ±2G가 되고, 감도는 333㎷ /G에서 500㎷/G까지 향상되고 있어 검출감도는 종래대비 1.5배이다. 소비전력면 에서도 0.6mA에서 0.4mA까지 저소비전력화되고 얇기, 소비전력, 감도면에서 모바 일기기 탑재를 의식한 사양이 갖춰졌다.
- 동사 3축 가속도센서의 큰 특징은 Free Fall Flag기능이 탑재되어 있는 점이다. 이 기능이 센서에 탑재됨에 따라 센서가 직접 물체의 낙하를 검지할 수가 있다. Free Fall Flag가 탑재되지 않는 경우는 센서와 검지물체 사이에 마이크로컨트롤러가 필요하므로 낙하물을 검지하는 속도가 느려진다.
- 또한, 아날로그 출력의 경우는 센서와 마이콤 간에 AD컨버터를 넣기 때문에 디지 털출력시보다도 느리다. 동사에서는 Free Fall Flag가 센서에 탑재되어 있기 때문 에 낙하거리가 짧아져도 검지할 수 있다고 주장한다. 2005년에는 동사의 3축 가속도센서를 탑재한 제품이 출시될 예정으로 년도에는 2006 20억엔을 계획하고 있다.
<도 3-24> Free Fall Flag를 탑재한 경우의 이점
(7) 아케보노(曙)브레이크공업
○ VSC용 콤바인센서를 출하
- 아케보노브레이크공업에서는 혼다(本田)기연공업의 차량안정화시스템VSC에 콤바 인센서를 2002년부터 출하 개시하고 있다. 동사의 콤바인센서는 VTI테크놀로지사 의 1축 저G센서 2개와 시스트론드너의 각속도센서 1개를 조합한 것이다.
- VTI테크놀로지의 저G센서는 벌크・마이크로머시닝에 의한 정전용량타입으로 ESC(차량안정화장치)용을 중심으로 세계에서 1,000만개 이상이 출하되고 있다. 용 도에 따라 ±0.5G~±12G 가속도센서의 종류가 있는데, 아케보노브레이크공업에서 는 ±1.2G 타입을 ESC용 콤바인센서에 탑재하고 있다.
- 벌크 ・마이크로머시닝이기 때문에 3층 구조로 이뤄져 비용면에서는 불리하지만 세로구조가 가능하여 실장면에서 레이아웃하기 쉽고 고정밀이기 때문에 ESC 분 야에서 높은 평가를 받고 있다. 이미 VTI테크놀로지사의 1축 가속도센서를 2개 채용한 2축 가속도센서도 제품화되고 있다. 또한, 수량이 매년 신장하고 있기 때 문에 양산효과로 이전보다도 비용이 절감되고 있다.
- 시스트론드너는 수정타입의 각속도센서를 차량탑재용에 제품화한 최초의 업체로, 높은 수정가공기술을 보유하고 있어 반도체타입과 동등의 소형화를 실현하고 있 다. 또한, 진동각속도센서의 레시오매트릭 등 많은 특허를 보유하고 있어 컨티넨 탈티베스의 ESC에 각속도센서가 출하되고 있다.
- 아케보노브레이크공업에서는 미국을 중심으로 ESC의 장착률이 상승할 것으로 예 상하고 앞으로 2방향으로 시스템이 개발될 것으로 보인다. 하나는 대중차용의 비 용을 의식한 타입으로 저G센서가 1~2개, 각속도센서 1개이다. 또 하나로는 고급 차용 ESC는 LKS(레인킵시스템)이나 ACC, 브레이크제어 등의 연동이 예측됨에 따라 사용되는 저G센서, 각속도센서의 개수도 늘어날 것으로 예상하며 동사에서 는 양 시스템에 대응되도록 콤바인센서를 준비하고 있다.
○ 2004년 센서부문에서 35억엔 매출
- 아케보노브레이크공업에서는 VSC용 콤바인센서에 주력하면서 센서부문의 매출액 이 증가 추세를 지속하고 있다. 콤바인센서를 공급하기 시작한 2002년도 매출액은 16억 1,700만엔이었지만 2003년도는 29억엔, 2004년도는 35억엔이며, 1997년도 대 비 금액기준의 연 평균성장률은 26%에 달한다.
- 수량기준으로는 콤바인센서와 VTI의 저G센서 외판을 합친 수는 2003년도는 120 만개, 2004년도는 160만개에 달했으며 연평균성장률은 19%이다. 2005년~2006년에 는 북미를 중심으로 ESC의 채용이 활발해질 경향이 있어 계속 높은 성장률이 지 속될 것으로 보인다.
- VTI의 저G센서는 4WD-ABS, 버스—트럭의 서스펜션제어, 롤오버용에 출하되고 있다 . 차량탑재분야이외에서는 카네비게이션의 고저차보정(高低差補正), 고속도로의 토사붕괴검지기 등에서 채용되고 있다. 금액기준의 수요분야별 구성비는 콤바인센 서가 70%, 4WD-ABS가 20%, 기타가 10%이다. 4WD-ABS용은 일부 ESC용도로 전 용되는 경우도 있다.
<도 3-25> 아케보노브레이크공업의 차량탑재용 센서의 용도별 구성(2004년)
<표 3-47> 아케보노브레이크공업의 저G/콤바인센서시장 추이
< 도 3-26> 아케보노브레이크공업의 저G/콤바인센서시장 추이
(8) 오키(沖)전기공업
○ 2005년 4월부터 3축가속도센서의 양산개시
- 오키전기공업에서는 벌크・마이크로머시닝에 의한 3축 가속도센서모듈의 샘플 출 하를 2004년 10월부터 개시하고 있다. 동사는 20년에 걸친 Si 파운드리의 실적이 있어 종합반도체업체로써 폭넓은 LSI개발이나 양산 경험이 있으며 이 때문에 MEMS기술뿐 아니라 주변회로까지 제품개발 지원이 기대되고 있다.
- 또한, 1999년부터는 MEMS파운드리서비스를 개시하고 있는데, 3축 가속도센서가 MEMS제품으로써 최초의 제품이다. 동사의 3축 가속도센서는 센서소자와 콘트롤 IC의 2칩 구성으로 되어 있어 검출결과를 디지털신호로 출력할 수가 있다.
- 콘트롤IC에는 10비트의 A-D변환회로가 집적화 되어있기 때문에 기존에 외부 장 착해오던 A-D변환회로를 생략할 수 있다. 또한, 신호증폭회로나 온도보정회로 등도 제어IC 에 채용되고 있다. 이와 같이 디지털인터페이스회로 내장 부품 개수가 작아져 3축 가속도센서가 디지털기기에 원활하게 채용되게 되었다.
- 검지방식은 피에조방식을 채용, 정격가속도는 ±3G, 외형치수는 5.0×5.0×1.4㎜, 내 충격성은 4000G, 동작온도범위는 -20℃~70℃이고 소비전력은 1.5~2.0㎃, 구동전압 은 2.5V~3.3V이다.
- SOI웨이퍼를 이용한 MEMS기술로 제조함으로써 센서소자부분의 내충격성이 증가 하고 칩의 소형화—박형화에 성공하였다. 그리고, 센서소자와 콘크롤IC를 MCP기술 로 인해 일체화함으로써 패키지 치수도 소형화하고 있다.
- 동사에서는 이 3축 가속도센서를 2005년 4월부터 월별로 50만개의 규모로 양산을 시작하고 있는데, 현재의 라인 생산능력은 매월 100만개까지 대응 가능하다. 센서 칩 양산은 미야자키오키전기의 4인치웨이퍼라인에서 양산체제를 정비할 예정으로 2006년도에는 매출액 100억엔을 목표하고 있다.
- 휴대전화나 포터블음악플레이어 등의 모바일기기, 어뮤즈먼트, 시큐리티 등의 폭 넓은 분야에서 채용될 것으로 기대되고 이미 각 업체와의 교섭이 진행되고 있다.
(9) 후지쓰미디어디바이세스
○ 카네비게이션용 3축 가속도센서를 출하예정
- 후지쓰미디어디바이세스에서는 후지쓰연구소와 공동으로 3축 가속도센서를 개발 하여 2004년 10월부터 샘플출하를 개시하고 있다. 동사에서는 다축(多軸)센서, 광 분야, RF디바이세스의 세 가지 영역에서 MEMS디바이세스 개발을 수년전부터 하 고 있는데 이번에 다축센서 분야에서 3축 가속도센서가 제품화되었다.
- 동사의 3축 가속도센서는 외형치수 5.0×5.0×2.3mm, 정격가속도 ±1.5G, 내충격성은 1500G이고 동작온도범위는 -40℃~80℃이다. 검출방법은 피에조저항형을 채용하고있으며 센서칩과 증폭회로의 2 칩구성으로 이뤄져 있다. 디지털보정IC를 내장하고 있기 때문에 초기편차나 온도특성의 보정, 이용자 요구에 대응한 감도조정이 가 능하다. 또한, 주변온도검출기능이나 파워다운기능도 갖추고 있다.
- 3축 가속도센서를 제품화하고 있는 업체의 대부분이 가전기기를 겨냥하고 있는 반면 동사에서는 카네비게이션을 주요 수요분야로 정하고 있다. 이제까지 카네비 게이션에는 고저차(高低差)를 파악하기 위해서 1축 또는 2축 가속도센서가 내장되 었다. 이 경우, 인데쉬 장착후에 센서소자가 수평이 되도록 미리 가속도센서를 기 울여 보드에 실장하기 때문에 업체마다 대(台)가 필요해졌다.
- 이번 3축 가속도센서를 채용함으로써 X-Z, Y-Z의 벡터합성으로 설치 각을 보정하 고 대(台)없이 수평방향의 가속도를 검출할 수 있게 되었다. 또 면실장이 가능해 져 고밀도실장에 공헌하고 있다. 이 벡터합성은 동사가 독자적으로 개발한 소프트 웨어에 의해 연산되고 있는데, 이용자에 따라 주문받아 제공할 수 있다. 또한 1000㎃/G의 고감도는 또 하나의 특징이며 타사 제품의 2~3배에 해당한다.
- 동사에서는 이 제품을 카네비게이션용에 2005년 1월부터 나가노현의 스자카(須坂) 공장에서 양산, 대응해갈 계획으로 2005년 매출 목표는 10억엔이다. 앞으로는 차 량안정화장치 등의 차량탑재용 저G센서나 에어백용 ±30G~±50G의 고G센서의 영 역도 확대하여 사업화해갈 방침이다.
- 가전분야에서도 3축 가속도센서의 잠재력을 높게 평가하고 있다. 공간운동검지에 서는 3축 가속도센서가 필수이므로 3축 가속도센서의 인지도가 높아져 모바일기 기 등에서 킬러용도가 등장하면 상당히 대규모 시장을 형성할 것으로 보고 있다.
○ LN크리스털을 각속도센서에 채용
- 이제까지 각속도센서는 세라믹, 수정, Si가 소자로 채용되어왔지만 후지쓰미디어디 바이세스에서는 LN(니오브산 리튬 : LiNbO₃)크리스털을 압전소자로써 채용하고 있다. LN크리스털을 채용한 이유로는 전기기계결합계수가 크고, 고Q인 점이 특징이고 높은 을 얻을 수 있고 에너지변환효율이나 , S/N , 온도안정성이 뛰어나 소형 화가 가능한 점을 들 수 있다.
- 외형치수는 12.5×8.4×12.4mm, 체적 1cc, 중량 2.1g로 소형—경량이다. 동작온도범위 는 -40℃~+85℃이고 분해능 0.1deg/s, 출력노이즈 4.5mVrms이하, 적분(積分)각도 오차는 1℃로 높은 특성을 갖고 있다.
- 2003년부터 카네비게이션을 중심으로 출하를 개시하고 있어 현재는 아오모리현 산노헤(三ノ戶) 공장에서 생산되고 있다. 현재 매월 25만개 생산을 하고 있다. 앞으 로는 카네비게이션이나 파킹어시스트 등의 용도에서 수량 증가가 예상되기 때문 에 생산능력을 2005년에는 40만개, 2006년에는 60만개, 2007년에는 80만개까지 확 대될 계획이고 또한 카네비게이션용 각속도센서의 동사 시장점유율을 30%까지 높일 계획이다.
- 차량안정화장치나 롤오버도 계획하고 있는 제품라인업의 확대로, 2축 각속도센서 도 2005년 하반기의 제품화를 향해 개발 추진하고 있다.
(10) 일본가이시/세이코엡손
○ 손떨림 보정용에 수정각속도센서를 시장 투입
- 일본가이시와 세이코엡손은 DVC나 DSC의 손떨림 보정용도로써 단결정 수정소자 를 채용한 각속도센서를 발매하고 있다. 수정진동자의 기술은 일본가이시에서 제 품화—양산기술에 대해서는 세이코엡손이 담당하고 있다.
- 이제까지의 손떨림 보정용 각속도센서는 세로구조의 세라믹진동자가 사용되어왔 지만 동사의 각속도센서는 가로구조타입이다. 가로구조타입으로 함으로써 각속도 측정에 이용되는 두가지 진동모드의 방향을 모두 진동자를 구성하는 압전체의 동 일 결정면내에 구비할 수 있다. 이 때문에 감도나 0점 전압에 대해 안정된 온도 특성을 얻을 수가 있다.
- 또한, 수정진동자에 더블 T 형 구조를 채용하고 있기 때문에 외형치수를 작게 할 수 있다. 동사가 채용하고 있는 수정진동자의 치수는 2mm×2mm이고, 패키지치수도 5×5×1.3mm로 타사의 제품에 비해 용적이 1/10, 실장면적이 1/5로 소형화되고 있 다. 이 더블T형 구조의 기본설계는 일본가이시가 개발하고 있고 수정의 가공기술 이나 소형화에 관한 부분은 세이코엡손이 개발하고 있다.
- 패키지면에서는 수정진동자 외에 구동검출용 IC를 모두 집적화하고 있기 때문에 외장이 필요한 부품은 일반 IC에서 사용하는 바이패스콘덴서만으로 가능하다. 따 라서 실장면적이 절감될 뿐 아니라 외장 부품 또한 줄어든다. 내부는 진공상태로 봉지하고 있어 세라믹패키지가 채용되고 있다.
- 양산면에서는 단결정의 수정을 채용함으로써 세이코엡손이 이제까지 축적한 수정 진동자의 미세가공기술을 응용할 수 있다. 양사에서는 앞으로 이 제품을 DVC/DSC의 손떨림 용도 이외에 소형—박형의 특징을 활용하여 휴대전화나 PDA 등의 모바일기기에서 LCD프로젝터, 게임기기, 시큐리티용, 카네비게이션, 로봇 등 의 폭넓은 분야에서 응용되기를 기대하고 있다.
- 특히, 카메라장착휴대전화에 손떨림 방지 기능이 부가되는 경우에 소형—박형의 본 사의 각속도센서로 충분히 대응할 수 있다. 2004년 12월부터 양산에 들어가 2005 년에는 몇 개의 제품에 탑재될 계획이다.
3.3.4 EU
3.3.4.1 시장 개관
ㅇ 2004년에 들어 미세한 회복세를 보인 EU(유럽연합) 경제는 미국경제와 세계경제 전반의 성장세에 힘입어 2005년에는 2.2~2.5%의 경제 성장을 예상하고 있다. 독일의 경우는 지난해 마이너스 성장을 기록했지만 고용증가에 따른 개인 소득이 증가, 노동시장여건 개선으로 경기회복세로 돌아서면서 올해를 기점으로 소폭 상승했다.
- 독일은 정부의 경기부양책 추진으로 내수 회복세를 보였으며 독일의 주력상품인 자동차 시장의 확대와 고성능 휴대용전화기 등 첨단 전자제품을 중심으로 시장이 크게 증가하 면서 관련 전자부품제품의 수요도 대폭 늘어나고 있는 상황이다.
- 또한 최근 사회 전반적으로 급격히 진행되고 있는 디지털 컨버전스 패러다임 변화 의 한 모습으로 등장하고 있는 유비쿼터스 사회로 발전, 진화하면서 필수적으로 요 구되는 센서네트워크에 대한 관심도 높아지고 있다.
ㅇ 유럽은 전통적으로 센서의 근원지이며 이온센서, 가스센서 등에 대한 아이디어를 대부분 가지고 있고 최근 센서 기술에 대한 흐름을 좌지우지 해오고 있다. 특히 독일, 영국, 스위스, 스웨덴, 핀란드 등의 센서 강국은 미국과 일본의 반도체식, 전 자식 센서에서 밀리고 있는 모습을 보이고 있지만, 아직까지 자동차용 센서, 환경 센서, 정교한 화학센서 등에서는 세계의 톱을 달리고 있다.
- 센서산업의 주요 수요시장인 자동차 부품산업에서 유럽은 고급 자동차 업체인 BMW, BENZ, 폭스바겐 등 대형 수요시장을 가지고 있으며 고가의 하이테크 제품 을 선호하는 소비자를 타겟으로 주요 센서 제품의 채용을 확대하고 있다. 그리고 최근 휴대용전화기기, 디지털카메라, 디지털TV 등 고성능, 고품질의 디지털가전기 기 수요시장이 대폭 증가하면서 광, 이미지센서 제품의 수요가 증가 추세를 보이 고 있다.
ㅇ 영국의 Sheffield 대학은 광통신용 발광 소자를 목표로 1,100nm의 양자점 레이저개발을 연구 중이며 또한 , 독일의 Technishe University Berlin과 러시아의 A.F. loffe-Institut는 공동으로 1,100nm 및 1,300nm 발진의 양자점 레이저 개발을 진행 하고 있다.
- 영국의 Defence Evaluation Research Agency에서는 물리적인 방법에 의해 실리콘 나노입자의 크기를 조절하여 크기에 따른 고유 파장을 발진시키는 발광 소자를 개발하고 있다.
- 1999년 독일 Hamburg 대학 H. Weller 교수 그룹에서 화학적으로 합성한 HgTe 나노 입자에서 IR 영역에서 강한 발광이 있다는 보고가 있은 후 Adavaced Telecom Communications Research(독일)사의 M.T. Harrison 등은 양자점을 이용 한 광증폭기 구현 가능성에 대하여 연구하고 있다.
- 화학적으로 합성한 양자점을 이용한 광증폭기는 현존하는 광섬유형 광증폭기에 비하여 펌프 광원의 사용과 광대역화에 있어서 잇점을 가지고 있으며, 그 외 프 랑스, 영국 등에서도 광 통신 파장대역에서 발광하는 양자점 제조에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
3.3.4.2 센서시장 규모
ㅇ 2004년 유럽연합의 센서시장 규모는 세계 시장 규모 대비 28.9%를 차지하는 80억 6천만불, 2003년에는 76억3천만불, 2002년에는 72억1천만불이었다.
- 이 중 독일이 2002년 25억2천4백만불, 2003년 26억7천1백만불, 2004년 28억2천1백 만불로 EU에서 최대 센서시장이다. 그리고, 2004년 기준 유럽연합 마켓사이즈 대 비 금액베이스로 35.0%의 쉐어를 차지했다. 영국은 유럽연합 센서 시장의 18.7%정도의 쉐어를 기록했다.
< 표 3-48> EU센서 시장 규모
3.3.4.3 센서생산 규모
ㅇ 유럽의 센서산업 기술발달은 주로 독일, 영국, 프랑스, 네덜란드, 스위스 등 국가 에서 우수한 기술 개발력을 가지고 있다. 분야별로는 독일이 자동차용 센서 분야 에서 높은 기술력을 가지고 제품 생산을 하고 있으며, 영국은 환경센서 분야에서 기술 개발을 주력하고 있다.
- 주요 국별 생산규모는 독일이 2002년 32억4천6백만불, 2003년 34억3천4백만불, 2004년에는 전년대비 5.9% 증가한 36억3천7백만불을 기록하면서 증가 추세를 보 이고 있다. 반면, 영국은 2004년도 기준으로 전년대비 0.9% 감소한 18억6천2백만 불을 기록했다.
<표 3-49> EU센서 생산 규모
3.3.4.4 수출입 현황
<표 3-50> EU 국가의 센서 수출 추이
ㅇ EU에서 주요 센서 수출국은 독일, 영국이다. 2003년 독일의 수출은 24억3백만유로 였고, 영국은 12억2천만 유로였다. 2004년에는 독일이 25억4천6백만유로로 전년 대비 5.9% 증가했고, 영국이 12억9백만유로로 0.9% 감소했다.
<표 3-51> EU 국가의 센서 수입 추이
- EU의 주요 센서 수입국은 독일, 영국으로 2003년 기준 독일의 센서 수입은 17억5 천5백만유로, 영국은 9억2천6백만유로였다. 2004년은 독일이 전년 대비 2.8% 증가 한 18억4백만유로, 영국이 1.5% 증가한 9억4천만 유로였다.
3.3.4.5 독일
<도 3-27> 독일의 센서 수출입 추이
ㅇ 독일의 센서 수출은 2004년 기준 수출 25억4천6백만유로, 수입 기준 18억4백만유 로 규모이다. 수출 추이를 보면 2003년에는 24억4백만유로, 2004년에는 25억4천6 백만유로를 기록하며 전년대비 5.9% 증가를 보였다.
- 수입 추이를 살펴보면 2003년에는 17억5천6백만유로, 2004년에는 18억4백만유로로 수출 증가율과 같이 2.8% 증가를 기록하며 무역수지는 2003년 6억4천8백만유로 흑자에서 2004년에는 9천4백만유로 증가한 7억4천2백만유로 흑자를 기록했다.
< 표 3-52> 독일의 센서 수출 비중
ㅇ 2004년 독일 전체 수출은 2003년 6,618억9백만유로에서 6.0% 감소한 6,217억9천3 백만유로를 기록하였지만 센서 수출은 5.9% 증가를 보이면서 전체 수출에서 센서 산업의 수출 비중은 2003년 0.36%에서 0.05% 증가한 0.41%를 기록했다.
<도 3-28> 독일의 센서 5대 수출국(2004년)
ㅇ 독일의 2004년 상위 수출국으로는 미국, 프랑스, 영국, 이탈리아, 스위스 등이고 1 위 수출 대상국인 미국에는 4억8천1백만유로, 2위 프랑스로 2억 유로, 3위 영국으로 1억 8천 8백만유로, 이탈리아로 1억 4천만 유로, 그 다음으로 스위스는 1억7백만 유로의 규모를 차지하고 있다.
- 상위 5개국에서 미국을 제외하고는 대부분 독일과 가까운 EU지역으로의 수출 비 중이 높았으며 수출대상국 1위인 미국은 2위 국가인 프랑스에 비해 2.4배 많은 수출 규모를 나타냈다.
- 또한 미국으로의 수출은 2004년에 전년대비 22.7% 증가한 4억8천1백만유로를 기 록하면서 다른 EU 지역으로의 수출 감소와는 대조적인 모습을 보였으며, 특히 일 본의 경우는 2003년 10위에서 2004년에 수출 증가율이 43.3%로 증가한 1억1백만 유로를 기록해 수출 규모가 크게 증가했다.
<표 3-53> 독일의 센서 국별 수출
- 2004 년 독일의 센서 수입 비중에 있어, 전체 산업 4,848 억 2천3백만유로이었고 센 서 산업은 18억4백만유로로 전체의 0.37%의 비중을 기록하고 있다. 이것은 2003년 0.32%에 비해 다소 증가한 것으로 나타났다.
<표 3-54> 독일의 센서 수입 비중
<도 3-29> 독일의 센서 5대 수입국(2004년)
○ 독일의 주요 수입국은 미국, 일본, 스위스, 중국, 네덜란드 순으로 가장 많은 수입 규모를 보인 미국은 2위 국가인 일본에 비해 2.3배 많은 수입을 나타냈으며 전체수입규모에서도 약 25%를 차지하는 규모이다.
<표 3-55> 독일의 센서 국별 수입
3.3.4.6 영국
ㅇ 영국의 센서 수출입 추이를 보면 2003년 수출은 12억2천1백만유로이었고, 수입은 9억2천6백만유로였으며, 2004년은 수출 12억1천만 유로, 수입 9억4천만 유로로 나 타냈다.
- 센서 산업에서 무역수지를 살펴보면 2003년은 2억9천5백만유로 흑자를 기록했으 며 2004년에는 2억7천만 유로 흑자를 기록했지만 무역수지 흑자 폭은 2천5백만유 로 감소를 보였다.
< 도 3-30> 영국의 센서 수출입 추이
ㅇ 영국에서 센서산업의 수출 비중은 2004년 기준 전체 산업의 0.48% 정도를 차지해 2003 년 0.45%에 비해 0.03% 정도 높아졌고 독일의 수출 비중 0.37%에 비해 다소 높게 나타 났다.
<표 3-56> 영국의 센서 수출 비중
- 영국의 센서 수출 대상국을 보면 2004 년 기준으로 상위 5 개국은 미국, 독일, 프랑 스, 일본, 아일랜드 등으로 미국과 EU 지역으로의 수출 비중이 높은 것으로 나타 났다.
- 미국은 영국, 독일 등 EU지역에서 주요 센서 수출 대상국으로 다른 국가에 비해 2배 이상의 수출 규모를 차지하고 있었으며 그 외의 국가들은 주로 인접한 주변 국가로의 수출이 많은 것으로 나타났다.
<도 3-31> 영국의 센서 5대 수출국(2004년)
<표 3-57> 영국 센서 국별 수출
ㅇ 2004 년 기준으로 영국의 전체 수입액은 3,359억 9천 2백만유로이고 센서 산업 수입액은 9 억4천만유로를 차지하면서 전산업에서 센서의 수입 비중은 0.28%를 차지했다.
<표 3-58> 영국 센서 수입 비중
ㅇ 2004년 기준으로 영국의 센서 수입 상위 5개국을 살펴보면 미국이 2억4천9백만유 로로 가장 많았으며 다음으로는 독일, 일본, 네덜란드, 중국이 차지했다. 특히 중 국으로부터 저가 센서 제품의 수입이 늘어나면서 상위 5개국 중 가장 높은 증가 율을 나타냈다.
< 도 3-32> 영국 센서 5대 수입국(2004년)
<표 3-59> 영국 센서 국별 수입
3.3.4.7 업계 동향
(1) 보쉬(Bosch)
○ 세계 최대 부품 회사인 동시에 자동차용 센서 전문 업체로 대부분의 핵심 센서에 대한 기술적 우의를 가지고 있으며 MEMS 자이로를 세계 최초로 자동차에 탑재하여 새로운 시장을 개척해 많은 성공을 거두고 있다.
○ 커먼레일시스템용 고압센서의 내재화
- Bosch에서는 이제까지 디젤커먼레일시스템용 고압센서를 나가노계기에서 공급받 고 있었지만 2003년부터 내재화하기 시작했다. 고압센서의 패키징 및 소자기술에 대해서는 나가노계기의 기술을 계속 채용하고 있다.
- 동사의 커먼레일시스템은 2002년도 400만대, 2003년도 600만대, 2004년도는 700만 대 정도의 규모이다. 현재, 고압센서의 내재화율은 50%까지 진척되었기 때문에 Bosch의 고압센서 생산수량은 350만대로 추정할 수 있다.
- 한편, 저압센서는 순조로이 출하수량이 신장하고 있다. 커먼레일시스템을 탑재하 는 디젤차의 경우, 터보차저를 장착하는 비율이 높기 때문에 터보차저용의 과흡기 압이 호조를 보이고 흡기압 등도 순조로이 추이하고 있다. 또한, 흡기압센서와 대 기압센서를 병용함으로써 공기량을 정밀하게 제어할 수 있기 때문에 대기압센서 의 수량도 신장하고 있다.
- 동사의 저압센서는 제1세대가 금속캡타입, 제2세대가 표면실장의 세라믹타입이었 지만 현재는 제3세대인 벌크・마이크로머시닝에 의한 피에조저항형을 채용하고 있다.
- 2003년도의 저압센서 출하수량 실적은 전년대비 8% 증가한 2,000만개, 고압센서는 180만개를 기록했다. 2004년도의 저압센서 출하수량은 13% 증가한 2,260만개, 고 압센서는 350만개 정도이다.
< 표 3-60>의 Bosch 차재용센서 출하 추이
<도 3-33> Bosch의 차재용 센서 출하 추이
○ 2005년부터 차세대 ESC시스템을 시장 투입
- Bosch에서는 2005년부터 차세대ESC시스템을 시장에 투입할 계획이다. 동사의ESC시스템은 이제까지 각속도센서 1개, 저 G센서 1개를 탑재하고 있어, 타사보다 저G센서가 1개 적은 부분을 소프트웨어로 보완함으로써 비용을 절감해왔다.
- 2005년부터 투입될 시스템은 최대로 각속도센서 2개, 저G센서를 4개까지 탑재할 수 있는데, 이 시스템을 동사에서는 센서클러스터라 총칭하고 있다. 이것으로 이 용자의 요망에 맞춰 센서의 사양을 변경할 수 있게 됨에 따라 세밀하고 꼼꼼하게 대응할 수 있게 되었다.
- 각속도센서에서도 ESC용은 이제까지 제1세대는 서페이스 및 벌크・마이크로머시 닝의 제조프로세스를 사용해 왔지만 현재 탑재되고 있는 제3세대는 서페이스만으 로도 가능하다. 또한, 제2세대도 서페이스・마이크로머시닝뿐이지만 검지정밀도 부분이 제3세대와 다르기 때문에 자사 Roll Over 시스템에 탑재되고 있다. 동사의 Roll Over시스템은 BMW, 메르세데스를 비롯해 현재 8차종에 탑재되고 있다.
- 고G센서에서는 1축과 2축 타입을 제품화하고 있다. 1축은 사이드 및 프론트의 세 틀라이트 용도, 2축 타입은 센터의 ECU 부분에서 사용되고 있다. 제1세대의 패키 지가 PLCC이었지만 현행의 제2세대는 SO16W가 사용되고 있어 2칩 구성으로 되 어 있다. 출하지는 자사의 시스템 및 외부의 에어백시스템업체이고 저G센서는 자 사의 시스템에만 사용되고 있다.
- 현재, 1축 및 2축 타입이 있는데 1축은 ESC용도에, 2축은 Roll Over시스템에 탑재 되고 있다. 저G, 고G 모두 서페이스에 의한 정전용량형으로, 자사 ESC시스템 증 가와 함께 연간 10% 이상 성장하고 있다.
- 가속도, 각속도센서의 2003년 실적은 가속도센서가 2,380만개, 각속도센서가 360만 개를 기록했다. 2004년도는 저G센서와 각속도센서가 크게 신장되어 가속도센서가 2,750만개, 각속도센서가 430만개 선이다.
< 표 3-61> 의 Bosch ESC시스템 출하 추이
<도 3-34> Bosch의 ESC시스템 출하 추이
(2) 인피니온
○ TPMS용 센서모듈의 출하
- 인피니온에서는 2003년 6월에 노르웨이의 센서노아(SensoNor)를 매수함으로써 TPMS사업을 강화하고 있다. 센서노아는 이제까지 차량탑재용에 압력센서나 에어 백용 G센서를 공급하는 업체였으며 고도의 MEMS기술을 토대로 1990년대부터 TPMS용 센서IC를 유럽업체 중심으로 공급해왔다. 현재는 Auto live쪽에 사이드 에어백용 센서를 소량 출하하고 있다.
- 인피니온은 차량탑재용 반도체분야에서 모토로라에 이어 2위의 실적을 기록하고, 특히 TPMS와 키리스엔트리를 합친 리시버 분야는 세계에서 44%의 시장점유율을 갖고 있으며, TPMS용 송신부에서도 세계에서 10%의 시장점유율을 갖고 있다. 인 피니온이 센서노아를 매수함으로써 센서IC, 마이콤, RF송신회로를 1패키지에 집적 할 수 있게 되었다.
- 동사의 주요 출하지는 시멘스VDO, TRW, Beru, SmartTire이다. 동사의 센서는 1997년에 BMW7시리즈에 최초로 탑재되고 나서 폭스바겐, 메르세데스, 아우디, 르 노, 포르쉐, 푸죠 등에 사용되고 있다.
- 현재 TPMS용 센서 종류는 SP12시리즈와 SP30시리즈가 있다. SP12는 2002년에 발 매된 제품이고, SP12의 개량판인 SP30은 2003년부터 출하가 시작되었다. SP12에 는 트럭용 SP12T도 있어 센서부분의 압력범위가 승용차와는 다르다.
- SP12, SP30 모두 압력센서, 온도센서, 가속도센서를 1칩에 집적하고 있다. 또한, 압력을 검출할 때의 타이머, 배터리센서도 내장하고 있다. 배터리센서는 급격히 전압이 상승했을 경우에 경고가 가능하다. 압력을 검출하는 개구부는 패키지의 상 측과 하측에 있는 타입이 있는데, 이용자의 설계에 따라 선택할 수 있다.
- 2003년 인피니온 센서출하수량은 400만개~500만개이다. 출하비율은 SP30이 85%, SP12가 15%로 추측된다. 2004년에는 1,000만개를 출하할 계획이다.
○ 집적화되는 TPMS센서
- 인피니온이 출하하고 있는 것은 SP12와 SP30이지만 이 2종류의 차이는 외장부품 의 집적도 차이에 있다. SP12는 센서IC와 ASIC의 2칩으로 구성되어 있는데, ASIC 안에는 SPI인터페이스와 AD컨버터가 집적되어 있다. 따라서 마이콤, RF송 신유니트는 개별 실장 된다.
- SP30은 센서 IC와 ASIC의 2칩 구성은 동일하지만 ASIC의 부분에 마이콤부분도집적화되고 있기 때문에 외부유니트로써 필요한 것은 RF송신유니트뿐이다. SP30 의 경우, 한번 작성한 사양을 변경할 때에는 마스크를 변경해야 하므로 다시 한번 마스크를 제조해야 한다. 그렇기 때문에 사양변경은 원가가 비싸진다.
- 이와 같은 문제를 해소하기 위해 PMA5100을 2004년말~2005년 초반에 걸쳐 발매 하였다. PMA5100은 SP12와 함께 사용하는 유니트이므로 마이콤과 RF송신유니트 가 집적되어 있다. 메모리는 ROM과 플래시의 2종류가 있고 다시쓰기가 가능하 다.
- SP30부터 다음 제3세대 SPXX(명칭 불명확)는 센서IC, 마이콤, RF송신유니트를 1 패키지한 것으로, ASIC부분에 마이콤 및 RF송신유니트를 집적화할 계획이다. 이 것이 실현되면 송신밸브유니트는 센서유니트와 전지뿐인 구조이므로 현재보다도 소형화—경량화가 진행될 것이다. 시장투입 시기는 2006년~2009년이나 될 것으로 추측한다.
- 그리고, 모든 부품의 집적화가 끝난 제4세대에서는 전지리스TPMS로 이행해갈 것 으로 동사는 예측한다. 이 경우, 모든 기능이 센서패키지에 집약되고 있기 때문에 송신밸브유니트는 센서패키지와 트랜스폰더만으로 구성되어 있다.
<도 3-35> SP시리즈의 집적화
(3) ST마이크로일렉트로닉스
○ Si캡과 스톱퍼로 안정된 3축 가속도센서를 제품화
- ST마이크로일렉트로닉스에서는 서페이스・마이크로머시닝에 의한 정전용량형 3축가속도센서를 발표하였다 축 가속도센서의 . 3 서페이스 정전용량형을 제품화하고 있는 업체는 동사뿐이다.
- 동사는 2004년에 2축 가속도센서의 출하실적이 있는데, 유럽가전업체의 세탁기에 가속도검지의 검지—소음삭감용도로 채용되고 있다. 3축 가속도센서의 제품사양은 센서소자와 인터페이스IC의 2칩 구성으로 인터페이스는 아날로그, PWM, 디지털 의 3종류가 있다.
- 정격가속은 +2G와 +6G의 2종류가 있고 전원전압 2.4V, 소비전력은 0.8㎃, 직선성 오차는 ±0.3%, 동작온도범위는 -40℃~+85℃인데, 특히 내충격성은 발표당시의 1,500G에서 10,000G까지 높아졌다. 그리고 이제까지 MEMS디바이세스의 약점으로 여겨왔던 Stiction에 강한 구조를 하고 있는 점이 최대 특징이다.
- Stiction이란 센서가동부에 이물질이 들어가 장해를 일으키는 현상 Particle과 가동 부와 고정부가 접촉하여 달라붙는 Sticking이 있다. 이 현상의 오동작을 없애기 위 해 동사에서는 Si캡과 스톱퍼로 대응하고 있다.
- Si캡이란 크린룸(클라스 10~100)내의 제조프로세스 중, 센서웨이퍼와 캡으로 이뤄 진 Si웨이퍼를 서로 붙여 밀폐함으로써 가동부분에 이물질이 들어가는 것을 막을 수 있다.
- 한쪽의 스톱퍼는 가동부분에 스톱퍼를 설치함으로써 가동부 전체의 동작량을 제 한하고 가동부와 고정부가 정전기로 서로 잡아당겨 밀착하는 것을 방지하는 역할 을 한다. 상기 두 개의 구조를 채용함으로써 3축 가속도센서의 안정적인 동작과 높은 신뢰성을 확보하고 있다.
< 도 3-36> 센서웨이퍼의 Si 캡에 의한 봉지(封止)구조
○ 2005년에 3축 가속도센서의 시장투입
- ST마이크로시스템의 3축 가속도센서는 현재 샘플출하중이지만 2005년에는 어느 정도 제품에 탑재될 계획이다. 동사에서는 2005년 후반~2006년에 걸쳐 본격적으 로 3축 가속도센서 시장이 형성될 것으로 예상되며 코스트면까지 해결하면 여러 분야에서 요구가 있을 것으로 생각한다.
- 정전용량형을 선택한 이유로는 피에조저항형에 비해 노이즈나 온도특성이 좋고 정밀도와 응답속도면에서 우수한 점을 꼽을 수 있다. 피에조저항형이 패키지에 세라믹을 사용한 데 반해, 동사의 제품은 플라스틱패키지를 사용할 수 있기 때문 에 비용면에서 유리하다고 판단된다.
- 또한, 서페이스・마이크로머시닝이기 때문에 칩크기를 작게 할 수 있고 비용을 절 감할 수 있다. 플라스틱패키지를 채용함으로써 양산단계에서 하이볼륨의 용도에대응이 가능하고 생산량확대를 위한 설비증강이 용이하다.
패키지는 를 채용 적층이 가능하기 때문에 이용자에 따라 - QFN44 , 어느 정도의 커 스터마이즈가 가능하고 패키징 단계에서 여러 가지 경우를 선택할 수 있다. 향후 7×7×1.8mm의 치수를 2005년에는 두께를 1.5mm까지 얇게 할 계획이고 더 나아 가 5×5×1.4mm의 소형—박형 제품도 계획하고 있다.
- 정전용량형의 경우, 소형화한 경우에는 감도가 희생되기 때문에 어느 정도 치수— 비용을 중시한 이용자를 대상으로 한다. 이 때문에 동사에서는 치수보다도 정전 용량형의 고정밀도를 중시한 제품과 소형화—저가격 제품의 두가지 상품전략을 앞 으로 계획하고 있다.
- 동사의 MEMS디바이세스 생산거점은 이탈리아의 CASTELLETTO에 있고 원가상 각이 끝난 6인치웨이퍼라인을 이용하고 있다. 이 공장에서는 MEMS에 의한 압력 센서, 각속도센서가 연구—개발되고 있어 IMU(Inertial Measurement Unit)솔루션으 로 다양한 응용전개를 계획할 수 있다.
(4) Royal Philips Electronics
○ ABS용 차륜속센서는 누계 출하 1억 5,000만개를 돌파
- 필립스에서는 1981년부터 차량탑재용 자기센서, 온도센서에 주력하여, 1990년부터 본격적으로 시장에 뛰어들었다. 자기센서에 주력함으로써 1991년부터 회전속도를 검출하는 KMI시리즈, 1994년부터는 각속도나 방위의 검지가 가능한 KMZ시리즈 를 제품화하고 있다.
- 우선, 회전속도를 검출하는 KMI시리즈이지만 주요 용도는 엔진제어나 트랜스미션 등을 들 수 있다. 그러나 가장 많이 출시되고 있는 것이 ABS용 차륜센서이다. 동 사에서는 이 용도로 1991년부터 양산을 개시하고 있는데, 세대별로 제품사양이 다 르다. 1996년부터 본격적인 양산이 개시된 제1세대에는 센서부분과 신호처리회로를 통합하였고 이어 년 제품화한 제 세대에서는 제 세대의 , 2001 2 1 사양을 근거로 하 여 A/D컨버터를 내장함으로써 아날로그에서 디지털출력이 가능하게 되었다.
- 이에 따라 외부장착 신호처리IC나 A/D컨버터가 필요 없게 되고 직접 ECU에 신 호를 송신할 수 있게 됨에 따라 이것이 비용절감으로 이어졌다. 또한, 켈리브레이 션을 장착한 제품도 출하되고 있기 때문에 트리밍 작업할 필요 없이 센서자체에 자기진단기능을 갖추고 있다. 2002년에 제품화된 제3세대에는 제2세대의 성능을 향상시켜 기존 제품보다도 고감도—저소음화를 실현하고 있다.
- 동사에서는 ABS용 차륜속센서에 AMR소자를 사용함으로써 예전부터 채용되어온 MPU(전자픽업)나 홀IC에 비해 유리하다고 생각한다. AMR센서를 채용하는 장점은 감도가 높고 온도드리프트가 작아 정밀도가 좋은 점을 들 수 있다. 감도가 높기 때문에 에어갭(센서와 타깃의 거리)을 크게 할 수 있다. 때문에 예전의 공차가 좁 은 부품을 사용할 필요가 없어지기 때문에 부품 개수—공수가 축소되어 비용이 절 감된다.
- 또, 홀IC나 MPU로는 어렵다고 생각된 0Hz까지의 저속부근을 검지할 수 있게 됨 에 따라 정지와 구동시 반전(反轉)과 정전(正轉) 등을 섬세하게 제어할 수 있다. 온도드리프트 면에서는 브레이크의 마찰열 등의 영향을 잘 받지 않고 사출성형에 대응할 수 있기 때문에 먼지 등에 대한 내구성능이 높다.
- 동사에서는 AMR을 사용한 ABS용 차륜속센서를 Continental Teves용에 출하하고 있어 1996년부터 2005년까지의 누계출하수량은 1억 5,000만개에 달한다. 회전센서 는 향후 주파수를 올려갈 것으로 생각한다. 현재 제품으로는 차륜속센서나 기어의 회전각 등에 대응 가능한 25KHz가 상한이지만 엔진제어 분야에서는 40KHz가 필 요하기 때문에 주파수를 올려 대응 용도를 확대해갈 계획이다.
< 도 3-37> 의 Philips 회전속도센서의 세대별 변천
○ AMR식 각도센서를 스티어링센서나 헤드라이트제어 등에 출하
- AMR을 사용한 각도센서에 대해서는 1994년 KMZ41시리즈, 1995년에는 전자 콤 파스 용도에 KMZ51시리즈를 제품화하고 있다. 각도센서에 대해서는 2004년에 KMZ200을 발매하고, KMZ41에서는 센서부분만이지만 신호처리IC와 조합함으로 써 외부회로가 필요 없게 되고 사전에 켈리브레이션을 장착하고 있기 때문에 이 용자측의 수고를 덜고 있다.
- 또한, 자기 (自己) 감시기능을 탑재하고 있기 때문에 센서시스템의 임의 부분에 생 기는 장해를 자동적으로 검출할 수 있게 되었다. 또한, 데이터는 온칩 EEPOM에 격납할 수 있기 때문에 이용자의 용도에 맞춰 각도범위나 제로—포인트, 클램프레 벨 등을 자유로이 설정할 수 있게 되었다.
- 동사에서는 각도센서를 전자스로톨제어나 스티어링센서 등의 용도에 출하하고 있 고 스티어링센서용 자기센서는 상당수 시장점유율을 확보하고 있다. 또한 동사가 제안하고 있는 것으로 각도센서를 사용한 헤드라이트제어시스템이 있다. 디스차지 헤드램프(이하 HID)의 방향을 언덕길이나 가속—감속시에 상하로 교체하는 제품으 로 예를 들면, 언덕길을 오를 경우는 차체의 리어부분이 내려가 있기 때문에 AMR이 채용된 각도센서가 상태를 검지하여 헤드라이트를 상방향으로 전환한다.
- 반대로, 언덕길을 내려가는 경우는 리어가 올라가 있기 때문에 헤드라이트를 아랫 방향으로 전환한다. 이 시스템의 경우, 프론트—리어의 좌우에 차높이를 검지하는 각도센서(KMZ41/43)가 4개, 헤드라이트의 좌우에는 각도센서와 컨트롤러 IC(TDA3629)가 각각 1개씩 탑재되기 때문에 합계 6개의 각도센서와 2개의 컨트 롤러IC가 필요하다.
- 이미 유럽을 중심으로 HID의 배광(配光)제어에 대해서 법규제가 90년부터 시작되 고 있고 일본에서도 HID의 채용이 증가경향에 있기 때문에 2006년에는 법규제가 시행될 예정이므로 자동적으로 방향을 전환하는 이 시스템은 고급차를 중심으로 채용될 가능성이 있다.
- KMA200은 시멘스 VDO의 전자스로톨제어시스템에 채용되고 있는데 1시스템에 2 개의 KMA200이 탑재되어 있다. 이제까지 전자스로톨제어시스템에는 기계식이나 포텐션미터, 홀IC 등이 채용되어 왔지만 AMR을 사용함으로써 기존 센서보다도 경량—소형화, 내구성, 유입량의 섬세한 제어 등이 가능해져 회로구성도 간단하다.
- 전자스로톨제어는 기존 자동차의 인텔리전트화를 해가는 데에 있어 중요한 시스 템이므로 앞으로 각도센서의 기대용도로써 주목받고 있다. 동사는 각도센서가 전 자제어스로톨 등의 파워트레인분야, 스티어링센서 등의 샤시계, 시트포지션이나와이퍼, 파워윈도우 등의 보디제어 등 광범위한 용도로 채용될 것이 예상됨에 따 라 앞으로도 AMR소자의 장점을 활용하여 사업 확대를 도모해 나갈 계획이다.
3.4 주요 센서별 제조업체
ㅇ 세계 센서별 주요 업체는 다음과 같다.
- 주요 업체의 동향을 간단히 살펴보고자 한다.
(1) Analog Devices, Inc(www.analog.com)
ㅇ Analog Devices 사는 미국회사로 2004년 기준으로 매출액은 26억3천3백만불이며 주요 생산품은 MEMS Accelerometers, MEMS Gyroscopes, Analog Temperature Sensors, Digital Temperature Sensors을 생산하고 있는 회사이다.
- 호주, 중국, 인도, 일본, 러시아, 영국, 아일랜드 등 국가에 자회사를 두고 있으며 미국, 아 일랜드 국가에는 고성능 아날로그 제품 생산을 위한 회로제조시설이 있으며 세계적으 로 3,000명 이상의 엔지니어가 근무하고 있다.
ㅇ Analog Devices는 고성능 아날로그 및 디지털 또는 복합신호를 처리하는 집적회로 전 문 반도체 회사이다. 이 회사의 제품은 온도, 움직임, 압력, 빛, 소리와 같은 실제 현상을 전자신호로 전환하는 기초적인 역할을 해서 산업공정제어, 공장자동화, 레이더시스템 및 CAT 스캐너로부터 무선 주파수, 전화, 광대역 네트워킹, 컴퓨터, 차량, 디지털카메라 에 이르기까지 광범위하게 사용 된다
- 표면 마이크로머시닝 기술과 CMOS 공정을 이용하여 세계 최초로 정전용량형 가속도센 서를 실용화하였으며, 2004년 현재 MEMS형 가속도센서 생산량 약 3,000만개로 세계시 장의 25.7%를 점유하고 있다.
- 최근에는 가속도센서 개발 경험과 기술을 바탕으로 자이로 (각속도 센서)를 상품화하여 민생용 제품에 적용하려고 상당한 노력을 기울이고 있다.
(2) BEI Technologies, Inc(www.bei-tech.com)
ㅇ BEI Technologies 사는 미국 회사로 2004년 기준으로 매출액은 2,813백만불이며 생산 제품으로는 Inertial Sensors, Rotary Encoders, Linear Encoders, Digital Readout Systems, Position Sensors, Actuators, Motors, Displacement Sensor 등이 있다.
- BEI Technologies는 공장 및 사무실 자동화, 의료 및 과학 장비, 군사 및 항공 시스템, 자 동차, 트럭을 포함한 운송장비, off-road 장비용 전자 센서(electronic sensors) 및 동작제 어 제품(motion control products)을 제조하고 있으며, 특히 차량용 센서 분야에서 두각 을 나타내며 공급 비중이 크고 GM, Ford, Daimler Chrysler, BMW, Volkswagen, Volvo, Audi, Nissan, Jaguar 등 자동차 분야 대기업 업체에 부품을 제공하고 있다.
(3) Bosch
ㅇ 세계 최대 부품 회사인 동시에 자동차용 센서 전문 업체로, 대부분의 핵심 센서에 대한 기술적 우의를 가지고 있다.
- MEMS 자이로를 세계 최초로 자동차에 탑재하여 새로운 시장을 개척해 많은 성공을 거 두고 있다.
- 실리콘 압력센서 생산량 2,030만개 (세계시장 점유율 11.2%), 정전용량형 가속도센서 (BM/SM) 생산량 2,400만개(점유율 20.5%), 정전용량형 자이로(BM) 생산량 300만개(점 유율 54%)로 MEMS형 센서 시장을 장악하고 있다.
(4)Endress + Hauser Holding AG(www.endress.com)
ㅇ Endress + Hauser Holding AG 는 스위스 회사로 1953년도에 설립되었으며 2004년 기 준 매출액은 7억8천5백만유로이고 생산제품으로는 액체 분석용 측정기 (pH, 전도성, 산소용해, 탁도(suspended solids), 염소, 암모니아, 질산염, 인산 등), 이온 감도, 광학, 전류 측정용 센서, 전달장치, 처리용 부품 등이다.
- Endress + Hauser Holding AG는 측정 기기 및 Automation Solutions 전문기업으로 산 업공정공학용 센서, 기기, 시스템, 서비스 영역에서 측정기술 및 서비스, 솔루션 공급 등 에서 시장 점유율이 높은 기업이다.
- 스위스, 독일, 프랑스, 영국, 이탈리아, 중국, 일본, 인도, 미국 등 37개국에 72개의 자회사 가 있으며 전 세계적으로 19개의 공장을 가지고 있다.
(5) Figaro
ㅇ 세계적인 가스 센서 제조업체로 특히 반도체 가스센서의 리더이며, 가연성가스(LPG, LNG), 독성가스(CO, 암모니아), 유기물(알콜, 톨루엔, 휘발성 유기물), CFC, CO2, 산소 등을 검출하는 센서 및 관련 시스템을 생산하는 업체이다.
(6) Hamamatsu
ㅇ 세계 최대의 광센서 제조업체이며, 각종 광전관 및 PMT, 포토다이오드, 포토IC, PSD, 이미지센서 등 광센서 전 분야를 생산하고 있는 메이커이다.
(7) Hitachi-Metals(www.hitachi-metals.co.jp)
ㅇ 일본의 히타치 금속은 크기가 종래제품의 1/3 밖에 되지 않으면서 고기능, 고감도인 세 계 최소의 3축 가속도센서와 함께 배선이 필요없는 무선 3축 가속도센서를 개발하였다.
- 이번에 개발된 신제품을 계기로 제품의 다양성에 충실을 기하고, 동시에 시장창출과 확 대를 도모하는 전략으로 생산능력을 기존의 6배에 해당하는 매월 60만개로 끌어올릴 예 정이다.
- 3축 가속도센서는 음악 플레이어나 노트북 PC등 휴대형 HDD 탑재기기의 낙하보호, 네 비게이션이나 운행관리시스템의 가속도 검지, 운동능력 측정 그리고 보안시스템의 센서 등 폭넓은 분야에 적용할 수 있기 때문에 디지털 가전업계 등으로부터 주목받고 있다.
- 히타치금속에서는 마이크로머신 기술과 정밀조립 기술 등과 같이 보유하고 있는 기술을 기반으로 개발에 착수해 세계최소인 3축 가속도센서를 실용화하였다. 그 후에도 세계최 소의 온도보정 IC 부착 3축 가속도센서를 개발하는 등, 세계를 선도한 개발로 휴대기기 등 신시장을 계속해서 개척해 왔다.
- 그중에서 완벽하면서 고기능인 상반된 조건이 요구되는 휴대기기의 경우에는 더욱 소형 화된 3축 가속도센서의 니즈가 높았었다. 주된 용도로는 휴대단말기기의 낙하검출, 휴대 단말기기, 게임기의 입력 디바이세스, 리모콘, 의료—건강기기—운동기능 측정, ITS 관련, 보안 시스템, 전자 애완동물, 로봇 등에 사용된다.
- 히타치금속에서는 소자설계와 실장기술 등의 독자적인 기술로 현행제품과 성능이 똑같 으면서 아주 작고, 얇은 3축 가속도센서의 개발에 착수해 체적이 종래제품의 1/3에 불과
한 세계최소의 3 축 가속도센서의 개발에 성공하였다.
- 따라서 탑재기기의 소형화와 고기능화에 공헌하는 것은 물론이고 센서 탑재 공간을 확 보하기 힘든 기기에도 탑재할 수 있어 적용범위가 대폭적으로 확대되었다.
ㅇ 개발된 3축 가속도센서의 특징은 초소형—박형으로 팩키지 크기 현행 제품의 1/3 정도 의 크기이고, 내장IC에 의한 특성의 보정기능 부착되어 있어 보정회로를 별도로 설치할 필요가 없으며, 개체 간 혹은 온도에 의한 특성차이를 해소할 수 있고, 전압 3V를 구동 할 때 0.36 mA의 저소비 전류 특성으로 대기 모드에서 한층더 저소비 전력화할 수 있다.
- 자유낙하 검출기능 부착해 3축이 동시에 가속도 0을 검출할 때 펄스신호를 출력, 펄스 신 호는 낙하한 뒤 불과 1/1,000초 이내에 출력되고, 온도센서의 전압출력단자 부착해 온도 센서로서 이용가능하고 5,000G의 고내충격성 실현으로 최악의 사용조건에 있는 휴대용 기기용으로 시장창출을 지원한다.
(8) Honeywell Sensing &Control (content.honeywell.com/sensing)
ㅇ Honeywell Sensing & Control 사는 미국회사로 2004년 기준 매출액은 256억1백만불 이고 주소는 101 Columbia Road, Morristown, NJ 07960, U.S.A 이다.
ㅇ 생산제품 : 자동차, 항공, 의료, 정보기술, off-highway, 가전 및 각종 산업분야에 적용되 는 Switch 및 Sensor류의 OEM 공급
① 항공우주, 운송, 군수, 해상 : 항공기 및 중기 차량에 사용하는 스위치 및 센서류
② 자동차 : 25년간 자동차의 엔진, 변속기, 샤시, 내부제어, 안전 및 안정용 sensing solution 제공
③ 산업용 : 전자기기 스위치, 압력센서, 분압기, 릴레이, 초음파 센서 등 테스트 및 측 정기기
④ 상업용 : 의료기기, HVAC, 정보기술, 가전 및 동력제어 부분에서 압력, 기류, 풍력, 전류, 온도, 습도, 탁도, 액체농도 및 유량 센싱 솔루션 제공
ㅇ 하니웰은 가전용, 자동차용, 군용, 산업용, 의용 센서 등 산업 전 분야에 걸쳐 센서 및 스 위치류를 제조하는 세계 최대 센서 업체 중의 하나이다.
- 주요 생산품은 속도, 위치, 전류, 온도, 습도, 압력, 힘, 포텐쇼미터, 유량 센서 등이 있다.
- 호주, 덴마크, 핀란드, 프랑스, 인도, 한국, 폴란드, 러시아, 미국 등 32개국에 판매대리점 및 자회사를 가지고 있다.
(9) Kavlico
ㅇ 압력 위치 힘센서 및 관련 시스템을 OEM 생산하는 회사로 가변용량 세라믹 센서, 실리 콘 MEMS 용량센서, 실리콘 압저항센서, 유전체, 서미스터, 유도형 근접센서, 힘 (LVDT Capacitive Based), 직선 및 회전 차동 트랜스포머, 광섬유 센서 등의 기술 보유하고 있 는 메이커이다.
(10)Kistler Instrumente AG(www.kistler.com)
ㅇ Kistler Instrumente 사는 스위스 회사로 2004년 기준 매출액이 CHF 700백만프랑이며, 생산제품으로는 자동차, 엔진, 경주용차량, 제조업, 플라스틱 공정 및 생체역학용 압력 센서, 가속도센서, 토크센서, 변형센서 등이 있다.
- Kistler Group Companies은 한국을 포함해 전 세계적으로 30개 이상의 판매 법인을 가 지고 있으며, 측정 기술분야에서 세계의 선도 공급업체 중 하나로서 Kistler 센서는 압 력, 힘 및 가속도를 측정하기 위하여 압전효과를 사용한다.
(11)KROHNEMesstechnikGmbh &Co. KG(www.krohne-mar.com)
ㅇ KROHNE사는 독일에 본사를 두고 있으며 2004년 기준 매출액은 2억1천8 백만유로이 고, 생산제품으로는 Magnetic flowmeters, Coriolis mass flowmeters, Ultrasonic flowmeters, Rotameters, Microwave level meters, Float type level meters, Mass flow measurement and control instruments 등이 있다.
- KROHNE 본사는 독일에 위치하고 있으며 1921년에 Variable Area Flowmeters를 시작 으로 유량계와 레벨계를 전문으로 제작하고 있다.
ㅇ KROHNE사는 다국적기업으로 9개국에 13개의 생산공장과 30여개국에 KROHNE자회 사 또는 합작법인이 있으며, 한국 등 45개국에 독점 판매대리점이 있다.
- 국별 생산 공장을 살펴보면 독일(variable area flowmeters / rotameters), 프랑스(level radar FMCW, reflex radar TDR, mechanical level gauges), 영국(mass, density flowmeters), 네덜란드(전자 유량계, 초음파 유량계, metering systems, tank gauging systems, leak detection systems), 인도(vortex), 중국(전자 유량계, variable area flowmeters) 등에서 해당 제품을 전문적으로 생산하고 있다.
ㅇ 유량계와 레벨계 및 시스템에 대한 세계적인 추이는 기계식(turbine flowmeters, pd flowmeter, mechanical level) 측정에서 구동부가 없는 유량계와 레벨계가 (electromagnetic flowmeters, ultrasonic flowmeters, radar level) 더욱 더 활성화될 것 이다.
- KROHNE는 이미 20년 전부터 ultrasonic flowmeters 와 level radar gauges 을 개발하여 유량, 레벨 시장에서 앞서 나가고 있으며, 화학, 석유화학, 정밀 화학, 반도체, 식품, 정유, LNG, 정유, 선박, onshore & offshore platforms, 하수 또는 정수 처리, 발전소 등 여러 산 업 전반에 걸쳐 제품을 공급하고 있다.
(12) Micron Technology
ㅇ 마이크론 테크놀로지사는 램과 플래쉬 메모리가 D 주력인 회사로 2001년 Photobit Co.를 인수하여 CMOS 이미지센서 생산, 2004년 후반부터 VGA, 130만, 200만 화 소 등 모바일 폰용 고화소 CMOS 이미지센서를 생산하고 있다.
(13)Motorola
ㅇ 압저항식 실리콘 압력센서를 개발하여 자동차용 MAP 센서 및 TPMS 시장을 장악하고 있는데, 2004년 실리콘 압력센서 생산량은 6,300만개로 세계 시장 점유율은 약 34.7% 정 도이다.
(14) OmniVision
ㅇ OmniVision사는 2003년도 전 세계 CMOS 센서 시장 점유율 1위를 차지하고 있 다. 중국 업체 대부분은 OmniVision사의 센서를 구매해 카메라를 생산하고 있다.
- 홍콩 업체들도 OmniVision 사의 CCTV CMOS 센서를 주로 사용하고 있으며, 이 센서는 고해상도, 저해상도, 흑백, 유색의 4가지 카테고리로 구분된다. 컬러 카메 라용 주요 모델은 OV 7910이며, 흑백 카메라용 모델은 OV5116이다.
(15)Pepperl&Fuchs GmbH(www.pepperl-fuchs.com)
ㅇ Pepperl & Fuchs 사는 독일 회사로 2004년 기준 매출액은 2억6천만유로이다.
- 생산제품 : 근접스위치, 광전자센서, 초음파센서, 회전부호기 위치부호시스템, 전자 기 계 시스템 부품, HART 다중통신 시스템, 용량측정센서, 수위측정센서, 전도성측정센서, 초음파센서, 진동측정센서
⋅공장 자동화 사업부 : 산업용 유도, 광전자 및 초음파센서 취급
⋅진성 안전 분산장치(intrinsically safe decentralized peripherals) 취급
ㅇ 독일, 미국, 싱가포르, 헝가리, 중국, 인도 등 국가에 생산공장을 가지고 있으며 전 세계 적으로 30여개의 자회사가 있다.
(16) Swagelok(www.swagelok.com)
ㅇ 스웨즈락(www.swagelok.com)은 반도체공정에 사용되는 가스관 압력상태를 전기신호 로 알려주는 압력센서인 PTU시리즈를 출시했다. 이번에 출시한 PTU시리즈는 금속박 막센싱기술로 일관되고 정확한 기능을 수행할 수 있으며 유지보수 횟수와 불시에 발생 하는 고순도 가스시스템의 고장발생빈도를 최소화할 수 있는 장점을 갖고 있다.
- 금속박막센싱기술은 엘질로이 재질의 다이아프램상에 금속박막 저항회로로 구성돼 있 어 폭넓은 온도 범위에서의 신뢰성있는 값과 연간 전체스케일의 오차범위가 0.2%를 넘 지 않는 안정성을 제공한다. 이번에 출시된 PTU시리즈는 단일 연결 싱글엔드형, 양단 연결 플로스루형, 블록탑재 모듈형 등이 있으며 전방 직시 또는 조감이 가능한 디지털 LED를 장착하고 있다.
(17)Truck, Inc.(www.truck.com)
ㅇ Truck 사는 독일 회사로 2004년 기준 매출액은 2억 6천만 유로 이고 생산제품으로는 유 도센서, 용량센서(capacitive sensor), 초음파센서, 아날로그센서, 유도 전자기 근접 센 서, 유량센서, 압력센서, Encoders, RFID systems, 직선변환기(Linear displacement transducers), 유도안전제품(Intrinsic Safety Products)등이 있다.
- 전 세계 15개국에 생산공장을 가지고 있으며 약 70여개국 이상의 나라에서 판매 법인과 자회사를 두고 있다.
- 약 5,800 여종의 다양한 Sensor 류와 약 1,300 여종의 프로세스, 스위칭 Amplifier, 커플 러, 인터페이스등 공장자동화의 기초가 되는 모든 제품을 생산하고 있다.
(18) VTI Technologies
ㅇ VTI Technologies 는 가속도센서와 기울계 센서, 압력센서 전문 업체로서 세계적으로 도 상당히 인지도가 있는 핀란드 회사이다. 영국, 프랑스, 스위스, 독일, 이탈리아, 스웨 덴 등지에서 많은 매출을 내고 있으며 미국과 일본에서도 자동차 시장 및 Industrial Business Market에서 인정받고 있는 센서 업체이다.
- 많은 자동차 부품 업체들이 ABS(Anti Lock Breaking), ESP(Electronical Stability Program), ECS(Electronically Controlled Suspension) 등에 적용 위해 VTI의 가속도센 서를 사용하고 있다.
- 센서의 측정 범위는Low g 이고, 1g~12g 전 세계적으로 VTI의 가속도센서를 적용한 Customer를 보면 Daimler Chrysler, GM USA, GM Europe, Ford Focus, VW GOLF, AUDI A3, BMW 3- Serious, Honda 등 다수의 자동차에 VTI 가속도센서가 사용되고 있 다.
- 물론 한국자동차 시장에서도 ABS system에 적용되고 있고, 한국의 SUV의 대부분이 VTI 가속도센서가 적용 되고 있다. VTI 센서의 강점은 안정된 performance로 가혹한 외 부 환경에서도 안정된 값이 나오기 때문에 정밀 기계, 자동차 산업에 많이 사용 되고 있다 . 가격은 좀 고가이기는 하지만 정확하고 안정성의 면에서는 VTI 센서가 인정을 받고 있다.
(19) Watlow(www.watlow.com)
ㅇ 와트로는 2006년 경영전략으로 연평균 3~4% 성장에 그치고 있는 미국시장보다 성장여 력이 큰 아시아시장을 집중하겠다는 전략을 내놓았다.
- 와트로는 중국에 생산 공장을 세우고 싱가포르에 연구개발(R&D)센터를 구축하는 등 아 시아시장의 본격적인 공략을 위한 채비를 속속 갖추고 있다. 현재 상하이에 투입형 및 밴드형 히터공장을 짓고 있고, 내년 초 완공시켜 한국 등 아시아 기업에 히팅 시스템을 적기에 값싸게 공급한다는 계획이다.
- 와트로가 아시아시장 개척에 강한 자신감을 보이는 것은 기술력과 제품력이 뒷받침되기 때문이다. 1922년 창업 이래 3대째 가족경영을 통해 기술개발에만 매달려온 덕분이다. 와트로의 제품은 미사일 레이더 항공기 등 방위산업은 물론 반도체 석유화학 제철 원자 력발전소 생명공학 등 첨단산업의 핵심부품으로 공급되면서 고부가가치 제품으로 평가 받고 있다. 히터 센서 등 관련 특허만 50여개를 보유하고 있다.
- 와트로는 지난 1990년 한국법인을 설립하는 등 특히 한국시장에 상당한 관심을 갖고 있 다. 한국와트로는 제철 석유화 학 원자력발전소 등 국내 굴지의 기업에 히팅시스템을 공 급 중으로 기술력과 제품력을 인정받고 있어, 아시아지역 법인 중 가장 빠른 성장세를 보이고 있다. 와트로의 최대 강점은 히팅시스템의 3각체제인 히터, 온도센서, 온도컨트 롤러 등의 수직 계열화를 이루고 있다는 것이다. 현재 와트로는 직원 2200여명에, 연매출 규모가 2억6000만 달러다.
3.5 주요 품목별 시장
3.5.1 온도센서
<표 3-62> 온도센서의 지역별 세계시장 규모
○ 온도센서는 세계 최대의 경제대국인 미국이 포함된 북미지역이 가장 큰 것이다. 산업 활동에 있어 필수적인 온도센서의 규모가 다른 어느 국가보다 미국에서 가 장 많이 수요되는 것이다.
- 중국이 새로운 지구촌의 한 축으로 동양에서 부상되고 있으나, 당분간 미국이 세 계 경제를 주도할 것이다. 세계 센서시장도 미국과 함께 갈 것으로 보인다.
○ 온도센서의 2004년 마켓사이즈는 26억3천백만불이고 지역별로는 북미가 10억89백 만불로 전체 시장의 41.4%를 차지하고 있다. 최대 온도센서 마켓이다.
- 유럽이 6억2천9백만불로 23.9%를, 아・태가 6억8천9백만불로 전체의 26.2%의 쉐어 를 가지고 있다, 그리고 기타 지역이 2억2천4백만불로 나머지 쉐어를 점하고 있 다.
3.5.1.1 온도센서의 지역별 비중
< 표 3-63> 온도센서의 지역별 시장 비중
<도 3-38> 세계 온도센서의 지역별 시장 점유율(2004년)
○ 2004년 기준으로 온도센서의 지역별 세계 시장 점유율은 북미 지역이 41.4%, 유 럽지역이 23.9%, 아・태지역이 26.2%, 나머지 지역이 8.5%의 마켓쉐어를 점하고 있다.
- 전체 온도센서의 지역별 마켓쉐어를 보면 북미지역은 조금씩 작아지고 있고, 유럽 지역도 조금씩 작아지고 있으며, 반면 아・태지역은 지속적으로 커지고 있는 상황 이다.
○ 중국을 비롯한 아시아권에서 강력한 경제, 산업 성장정책을 추진하고 있다. 특히, 동남아시아에서도 전자산업의 발전을 국가 비젼으로 내걸고 내외자 투자를 집중 적으로 행하고 있으며, 높은 전자산업의 발전과 함께 센서의 수요가 급증하고 있는 것이다.
이들 지역에서는 아직까지 주로 중저가의 센서가 주류를 이루고 - 있어, 수량에 많 음에도 불구하고 금액면에서는 상대적으로 적은 편이다.
3.5.1.2 온도센서의 제품별 세계 시장 규모
<표 3-64> 온도센서의 제품별 세계 시장 추이
- 온도센서의 2004년 기준 제품별 시장 규모를 보면 IC가 6억7천4백만불, Therm이 5억7천6백만불, IR이 4억8천1백만불, RTD가 4억7천6백만불, Acous가 1.8백만불의 시장 규모를 보이고 있다.
- 온도센서 중 IC가 가장 높은 성장률을 보이고 있고, 1995년 3천만불의 규모가 5년 후 10배 이상의 성장을 해 3억5백만불 사이즈가 커졌고, 2004년에는 기준년의 약 22배 정도인 6억7천4백만불 시장으로 급속한 발전 속도를 보이고 있다.
3.5.1.3 온도센서의 제품별 비중
< 표 3-65> 온도센서의 제품별 비중 추이
<도 3-39> 2004년 세계 온도센서의 제품별 시장 점유율
○ 온도센서의 제품군은 시장이 커지는 것과 줄어드는 것, 그리고 유지하는 것이 극 명하게 나타나는데 시장이 커지는 제품군은 IC이고, 유지하는 제품은 IR, Acous 그리고 줄어드는 제품군은 RTD, Thmst, Therm, Acous이다.
- 2004년 기준 세계 온도센서의 제품별 시장 점유율을 보면, IC가 25.6%, Therm이 21.9%, IR이 18.3%, RTD가 18.1%로 나타났다.
3.5.2 이미지센서
<표 3-66> 이미지센서의 지역별 세계시장 추이
○ 이미지센서의 2004년 마켓사이즈는 13억20백만불로 전체 센서시장의 4.7%의 쉐어 를 차지하고 있다.
- 지역별로는, 북미지역이 5억3백만불로 전체 시장의 38.1%를 점하고 있다. 유럽지 역이 1억4천만불로 10.6%를, 아・태지역이 6억6천만불로 전체의 50.0%의 쉐어를 가지고 있다. 그리고 기타 지역이 1천7백만불로 나머지를 점하고 있다.
3.5.2.1 이미지센서의 지역별 비중
<표 3-67> 이미지센서의 지역별 시장 비중
< 도 3-40> 2004 년 세계 이미지센서의 지역별 시장 점유율
○ 2004년 기준, 시장규모는 아・태지역이 가장 큰 50.0% 보이고 있고, 북미지역이 38.1% 그리고 유럽지역이 10.6%를 점하고 있다. 이미지센서는 일본에서 가장 큰 수요를 보이고 있는 것이다.
- 아・태지역은 1995년 세계 시장 점유율이 55.6% 정도였는데 조금씩 줄어들어 가 면서 현재는 50.0%를 유지하고 있다.
3.5.2.2 이미지센서의 제품별 세계 시장 규모
<표 3-68> 이미지센서의 제품별 세계 시장 규모
ㅇ CMOS 센서 시장의 도래
- 휴대전화기와 디지털카메라에 탑재되어 있는 이미지센서의 산업 구조가 큰 변화를 겪으 려 하고 있다. 지금까지 CCD가 담당해 온 주역의 자리를 CMOS 센서가 대체할 태세이 다. 소니, 마츠시다전기산업이 이미지센서 산업의 주요 부문을 CMOS 센서로 이행하기 시작하였다. 최근 들어 CMOS 센서가 대두되기 시작한 가장 큰 이유는, 현재까지 CCD 에 크게 뒤떨어져 있던 감도 문제가 거의 해결되었기 때문이다.
- 지금까지 이미지센서의 기술 혁신을 선도해 온 소니와 마츠시다전기산업은 2004년에 감 도를 비롯한 성능 전반을 이전에 비해 대폭적으로 향상시킨 CMOS 센서 기술과 제품을 발표하기에 이르렀다. 여기서 주목할만한 점은 미국 Micron Technology 등의 신규 참여 기업들도 CMOS 센서에 대한 착실한 기술 진보를 달성해 오고 있다는 점이다.
- CMOS 센서의 약진에는 해외의 휴대전화기 업체도 큰 역할을 담당하였다. 종래 이미지 센서의 주요한 고객은 일본의 기기 업체들이 점하고 있었으며, 화질 우선주의에 따라 CCD를 선호하는 경향이 강했다. 그러나 해외의 휴대전화기 업체들은 화질에 대한 높은 기준을 요구하지 않았다.
- 이에 CMOS 센서 업체들은 이러한 기회를 이용하여 생산량을 늘리고 기술 개발을 진행 하는 것이 가능했다. 일단 감도에서 비슷한 성능이 나온다면, CCD에 비해 양산성이 뛰 어나고 CCD에서는 실현하기가 쉽지 않은 논리회로를 포함한 SoC화를 용이하게 달성할 수 있는 CMOS 센서에 각 업체가 주력하는 것은 당연하다.
- 특히 CCD와 같이 특별한 제조 프로세스를 필요로 하지 않는 CMOS 센서에는 DRAM 등의 대량 생산용 제조 설비를 용이하게 전용할 수 있다는 장점이 있다 . 그 결과 CCD와는 전혀 다른 비용 구조를 가질 가능성이 있는 것이다. 실제로 압도적인 메모리 생산 능력을 자랑하는 한국의 삼성전자도 CMOS 센서의 대량 생산을 위한 설비 투자를 진행하고 있 는 것으로 알려졌다.
-이처럼 CMOS 센서의 기세가 대단한 것은 사실이지만, 이에 대항하는 CCD 기술자의 대 응도 만만치 않다. 반도체의 역사를 거슬러 올라가면, 신규 기술의 대두에 자극을 받아 기 존 기술이 큰 진보를 실현한 예는 얼마든지 있다. 예를 들면, MRAM 등과 같은 신규 메모 리 기술에 대한 기존의 플래쉬메모리 기술의 진보 등이다. 향후 CMOS 센서와 CCD도 이 와 같이 상호간의 기술 경쟁을 통해 기술 진보를 달성해 나갈 것으로 생각된다.
3.5.2.3 이미지센서의 제품별 비중
<표 3-69> 이미지센서의 제품별 비중 추이
○ 20년 이상 CCD센서가 이미지센서 시장을 독점해왔으나 최근에는 CMOS이미지센서 시장이 급격히 성장하여 2002년도에 이미 물량으로는 CCD센서를 넘어섰으며 2007년에 는 매출액으로도 CCD를 추월할 전망이다.
- 고화소 이상 디지털 카메라나 저 Noise 특성이 중요한 분야에서는 CCD센서가 주로 사 용되고 있으나 저전력 특성이 중요한 모바일 분야나 기능의 고집적화가 중요한 특수 분 야, 고속 고화소 특성이 중요한 분야 등에서 CMOS이미지센서의 사용이 급격히 증가했 다.
<도 3-41> 2004년 세계 이미지센서의 제품별 시장 점유율
3.5.3 광센서
<표 3-70> 광센서의 지역별 세계시장 추이
○ 광센서의 2004년 기준 시장 규모는 11억7천만불로 전체 센서 시장의 4.2% 정도의규모이다.
지역별로 보면 북미지역의 시장이 억 천 백만불로 - 3 5 9 30.7%, 유럽지역이 3억5천만불 로 29.9%, 아・태 지역이 3억3천3백만불로 28.5%, 기타 지역이 1억2천9백만불로 11.0%의 쉐어를 보이고 있다. 광센서는 세계 전 지역에서 수요가 늘고 있는 상황 이다.
3.5.3.1 광센서의 지역별 비중
<표 3-71> 광센서의 지역별 시장 비중 추이
<도 3-42> 2004년 세계 광센서의 지역별 시장 점유율
○ 광센서의 시장 비중이 다소 변동되고 있다. 북미지역과 유럽지역의 마켓쉐어는 점차 감소하고 있으나, 아・태지역의 쉐어는 증가하고 있는 것이다.
- 북미지역은 1995년 33.9%의 마켓쉐어에서 2000년 31.5%로 시장이 축소되었고, 2004년에는 30.7%로 더 축소되었다. 유럽지역도 1995년 32.1%에서 2000년 30.3%, 2004년 29.9%로 조금씩 줄어들었다. 그러나 아・태지역의 광센서는 2004년 기준 시 장 점유율은 28.4%로 1995년 26.8%보다 1.6%포인트, 2000년 28.1% 보다 0.3%포인 트 늘었다.
3.5.4 압력센서
<표 3-72> 압력센서의 지역별 세계시장 추이
○ 압력센서는 2004년 기준 마켓사이즈가 46억4천만불로 전체 센서 시장의 16.6% 의 쉐어를 점하고 있으며, 지속적으로 발전해 나아가고 있는 품목이다.
- 지역별 마켓사이즈를 보면, 2004년 기준 북미지역이 19억8천1백만불로 세계 압력 센서 시장의 42.7%를, 유럽지역이 11억4백만불로 23.8%를, 아・태지역이 10억7천6 백만불로 23.2%를 그리고 기타 지역이 10.3%를 점하고 있다.
3.5.4.1 압력센서 지역별 비중
< 표 3-73> 압력 센서의 지역별 시장 비중
<도 3-43> 2004년 세계 압력센서의 지역별 시장 점유율
○ 압력센서의 지역별 시장 비중을 보면, 북미지역은 다소 줄어들고 있으나, 아・태 지역과 기타지역은 경제개발에 따라 압력센서의 시장이 커지고 있다.
- 북미지역이 2004년 기준 42.7%, 유럽지역이 23.8%, 아・태지역이 23.2%의 쉐어를 점하고 있다. 북미 지역은 마켓쉐어가 조금씩 줄어들고 있고, 유럽은 유지하는 상 황이며, 아・태지역과 기타 지역이 조금씩 늘고 있는 상황이다.
3.5.4.2 압력센서 제품별 세계 시장 규모
<표 3-74> 압력센서의 제품별 세계시장 규모
○ 압력센서의 제품별 세계 시장규모는 2004년 기준 MEM이 29억2천3백만불로 압도 적인 쉐어를 점하고 있다. Bou가 6억7천3백만불로 그 다음을, Ele가 4억8천3백만 불, Vac가 3억4천3백만불의 순으로 마켓쉐어가 이루어져 있다.
- MEM제품은 지금까지도 큰 폭의 시장 성장률을 보였고 앞으로도 지속적으로 빠 른 성장을 할 것으로 예상된다.
3.5.4.3 압력센서 제품별 비중
< 표 3-75> 압력센서의 제품별 비중
○ 압력센서의 제품별 세계 시장 비중을 보면, 2004년 기준 MEM이 63.0%를 점하고 있으며, 절반 이상의 시장을 차지하는 1위이다. Bou가 14.5%로 2위를, Ele가 10.4%로 3위를 점하고 있다.
- MEM은 1995년 51.2%에서 200년 57.9%, 2004년 더 확대되는 등 지속적인 증가세 를 보이고 있다. 반면, Bou는 같은 기간 22.7%에서 18.3% 그리고 2004년에 와서 14.5%로 줄어드는 추세이다.
< 도 3 -4 4> 2 0 0 4년 세계 압력센서의 제품별 시장 점유율
3.5.5 가스센서
<표 3-76> 가스센서의 지역별 세계시장 추이
○ 가스센서는 2004년 기준 25억6천만불로 센서 전체 시장의 9.2%의 쉐어를 나타내 고 있고, 지속적인 성장세를 보이고 있다.
- 북미지역의 마켓사이즈는 11억4천7백만불로 44.8%의 쉐어를 가지고 있고, 유럽지 역은 7억5천만불로 29.3%, 아・태지역은 4억7천9백만불로 18.7%의 마켓쉐어를 가 지고 있다.
3.5.5.1 가스센서의 지역별 비중
< 표 3-77> 가스센서의 지역별 시장 비중
<도 3-45> 2004년 세계 가스센서의 지역별 시장 점유율
○ 가스센서의 지역별 시장 동향 추이를 보면, 북미지역과 유럽지역 등 선진국들의 비중은 점차 줄어들고, 아・태지역에서의 비중은 올라가고 있다.
- 북미지역은 1995년 47.1%에서 2004년 44.8% 정도로 쉐어가 조금 떨어졌으며, 유 럽지역은 30.8%에서 29.3%로 다소 하락했고, 아・태지역은 16.3%에서 18.7%로 2.4% 포인트 쉐어가 올라갔다.
3.5.5.2 가스센서의 제품별 세계 시장 규모
< 표 3-78> 가스센서의 제품별 세계 시장 규모
○ 가스센서의 제품별 시장 규모의 추이를 보면, Lam이 2004년 기준 17억7천4백만불 로 전체 가스센서의 시장 25억6천만불의 69.3%의 마켓쉐어를 가지고 있다. 다음으 로는 IR이 2억8천9백만불, Ele가 2억5천3백만불 순이다.
- Lam은 2000년 11억5천만불에서 2004년 17억7천만불로 늘어났다. IR도 같은 기간 2억4천만불에서 2억8천만불로 늘어난 것이다.
3.5.5.3 가스센서의 제품별 비중
<표 3-79> 가스센서의 제품별 비중 추이
< 도 3-46> 2004 년 세계 가스센서의 제품별 시장 점유율
○ 가스센서의 제품별 시장점유율은 Lam이 압도적 우의로 69.3%, IR이 11.3%, Ele가 9.9%의 쉐어를 점하고 있다.
- Lam의 비중은 지속적으로 증가하고 있으나, Ele는2000년에 11.1%에서 2004년에 9.9%로 줄어들고 있다. Zir과 Para도 감소하고 있다.
3.5.6 유량・유속 센서
<표 3-80> 유량・유속 센서의 지역별 세계시장 규모 추이
○ 유량 ・유속센서는 2004 년 기준, 세계 마켓사이즈는 37억 8천만불의 규모이고, 전체 세계센서시장에서 13.6%의 쉐어를 점하고 있다.
- 지역별로 점유율을 보면, 북미지역이 40.1%, 유럽지역이 34.7%, 아・태지역이 13.5%, 기 타 지역이 11.7%를 점하고 있다.
- 북미 시장은 1995년 12억9천만불의 규모에서 2004년 15억1천6백만불 규모로 성장했으 며, 유럽시장도 1995년 11억1천만불 시장 규모에서 13억1천2백만불 규모로 성장했다. 아・태지역은 아직도 2004년 기준 5억1천만불 정도의 규모로 시장이 적은 곳이다.
3.5.6.1 유량・유속 센서 지역별 비중
<표 3-81> 유량・유속 센서의 지역별 시장 점유율 추이
○ 유량・유속센서는 2004년 기준, 지역별 시장 점유율을 보면, 아・태지역은 증가 하는 추세 이고, 북미지역은 2000년 이후 다소 감소하고, 유럽지역은 감소하는 추세이다.
- 북미지역이 1995년 43.0%에서 2000년 40.8%로 증가했으나, 2004년 40.1%로 다소 감소했 다. 유럽지역이 37.0%에서 35.4%, 34.7%로 감소했다. 아・태지역이 10.3%에서 12.5%,13.5% 로 증가하고 있는 것이다.
<도 3-47> 2004년 세계 유량센서의 지역별 시장 점유율
3.5.6.2 유량・유속 센서의 제품별 세계 시장 규모
<표 3-82> 유량・유속 센서의 제품별 세계 시장 규모 추이
○ DP가 9억 9천만불로 가장 크다 다음이 Mas가 7억 2천만불로 2위이고, PD가 5억1천만불 로 3위를 점하고 있다. 그러나, DP나 PD는 둘다 1995년에 비해 감소하고 있다.
- 최근에는 질량유량센서, 전자식 유량센서, 초음파유량센서, Vortex유량센서시장이 급속 히 확대되고 있고 그 외의 것들은 시장점유율이 점차 떨어지고 있는 추세에 있다. 특히 석유화학, 가스, 환경산업 등의 플랜트분야에서 향후 수요가 압도적일 것으로 예상되며 반도체라인의 순수공급라인이나 액체/식품공업에서도 꾸준한 수요증가가 예상된다. 또한 기존의 용적식, 면적식 등의 기계식 센서가 점차 차압식, 열식, 초음파식으로 전환 되고 있어 공정관리의 전자화에 기여할 것으로 보인다.
- 유량・유속센서시장은 대형화된 전문 업체들에 의해 좌우되고 있으며 계속적인 신기술 개발로 저가격, 고정밀 센서들이 속속 상품화되고 있다. 일본의 경우 고가인 유량・유속 센서를 저가격화하는데 전력을 기울이고 있으며, 국내의 수요보다는 해외수출을 통해 판매량증대를 꾀하고 있다.
3.5.6.3 유량・유속 센서 제품별 비중
<표 3-83> 유량・유속 센서의 제품별 비중 추이
○유량・유속센서의 제품별 비중을 보면, 2004년 기준 DP가 26.3%, Mas가 19.2%, PD가 13.7%의 마켓쉐어를 점하고 있고, PD는 지속적으로 줄고, Mas가 늘어나는 추세에 있다.
- DP는 2000년 22.9%에서 2004년 26.3%로 감소했고, Mas는 15.6%에서 19.2%로 증 가했고, PD는 16.3%에서 13.7%로 감소한 것이다.
<도 3-48> 2004년 세계 유량센서의 제품별 시장 점유율
3.5.7 근접센서
<표 3-84> 근접 센서의 지역별 세계시장 규모 추이
○ 근접센서는 2004년 기준, 마켓사이즈가 29억 5천만불로 전체 센서시장 대비 마켓 쉐어는 10.6%이다. 북미지역이 가장 크고, 2위가 유럽, 다음이 아・태지역이다. - 북미지역은 33.6%의 쉐어를, 유럽지역은 30.1%의 쉐어를, 아・태지역은 7억7천만 불로 26.1%의 쉐어를 가지고 있다.
3.5.7.1 근접센서 지역별 비중
<표 3-85> 근접 센서의 지역별 시장 비중 추이
○ 근접센서는 북미지역의 비율은 정체 상태이고, 유럽은 하락하고 있으나 아・태지 역의 비율은 올라가고 있다. 근접센서도 다른 센서와 마찬가지로 경제개발이 추진 되고 있는 아・태지역에서 상대적으로 수요가 더욱 증가하고 있는 것이다.
- 북미지역은 1995년 33.6%에서 2000년 34.9%로 상승하였으나 2004년 33.6%로 하락 하였다. 유럽지역은 35.7%에서 31.6%, 30.1%로 떨어졌으나, 아・태지역은 24.3%에 서 25.1%, 26.1%로 상승하고 있는 것이다.
< 도 3-49> 2004 년 세계 근접센서의 지역별 시장 점유율
3.5.7.2 근접센서의 제품별 세계 시장 규모
<표 3-86> 근접 센서의 제품별 세계 시장 규모 추이
○ 근접센서의 제품별 세계 시장의 추이를 보면, Ind가 2004년 기준 14억3천1백만 불, Pho가 14억1백만불, Cap와 Ult는 5천9백만불 규모의 시장을 가지고 있다.
- Ind가 2000년 10억 2천만불에서 2004년 14억 3천만불로 증가하였고 Pho가 같은 기 간 10억1천만불에서 14억1백만불로 증가하였다.
3.5.7.3 근접센서 제품별 비중
<표 3-87> 근접 센서의 제품별 비중 추이
○ 근접센서의 제품별 세계 비중을 살펴보면, Ind가 2004년 기준, 48.5%, Pho가 47.5%를 점하고 있다. 이들 두 품목이 시장의 거의 대부분을 차지하고 있다.
- Ind가 2000년 47.4%에서 2004년 48.5%로 상승하는 등 지속적으로 상승하고 있으 며 Pho도 같은 기간 47.0%에서 47.5%로 상승하면서 점유율이 올라가고 있다.
<도 3-50> 2004년 세계 근접센서의 제품별 시장 점유율
3.6 해외 현지센서공장 실사
3.6.1 해외 현지 조사의 목적
○ 센서산업경쟁력조사는 외국으로부터 물품의 수입 또는 서비스 공급의 변화로 산업경쟁력 변화가 예상되는 센서에 대하여 사전적 대응책을 마련하기 위해 산업경쟁력 조사 사업을 수행하는 것이다.
- 중국과 필리핀의 센서공장의 실태를 객관적으로 조사 분석하여 현지를 방문하여, 종사자와 관계자들을 면담하고 공장을 시찰한 것이다.
- 중국은 우리와 지리적 여건이 매우 근접할 뿐만 아니라 양국간 센서의 수출입이 빈번해지고 있으며, 필리핀은 우리와 센서의 수출이 1년간 수 배 이상 급증하 였기 때문에 실사할 필요성이 제기된 것이다.
3.6.2 해외 현지 실사 결과
3.6.2.1 중국
가. 중국 개황
(1) 일반현황
○ 공식국명 : Republic of the China(독립일 1949.10.1)
○ 수도 : Bejjing City (1,423만명)
○ 면적 : 9,561천㎢(한반도의 4.4배)
○ 인구 : 1,304백만명
○ 언어 : 중국어
○ 종교 : 불교, 도교, 이슬람교
(2) 주요 경제지표
<표 3-88> 중국 주요 경제지표
(3) 중국 전자시장의 급변
○ 영국의 글로벌시장 디지털 전자 통계조사자료인 Reed Electronics Data 2005/2006에 의하면, 세계 디지털전자산업의 생산 규모가 2004년 기준 1조3천 억불로 나타났다. 중국은 13.9%의 비중인 1천8백억불로 3위를 차지하고, 1위인 미국이 2천7백억불, 2위인 일본이 2천억불, 4위는 한국이 9백억불을 기록했다.
- 중국에서는 디지털시대를 맞이하여 가전산업을 비롯한 전자산업의 성장이 비약 적으로 이루어지고 있으며, 디지털전자기술이 발전하고 있다. 전자기기의 수요가 세계적으로 포화상태에 빠지면서 새로운 시장으로 급부상한 중국은 수십년 간의 개방정책이 결실을 본 90년대 들어 전자기기의 생산과 소비시장의 대국으로 자 리 잡고 있다.
○ 세계의 공장이자 세계의 시장으로 나서고 있는 중국에 해외 투자가 활발하게 유입되고 있으며, 산업 중에서도 리더 산업인 디지털전자산업에 중국 내외의 큰 관심이 몰리고 있다.
- 중국은 세계무역기구(WTO) 의 가입 등 강력한 개방정책과 지속적인 고도 경제 성장세를 보이면서 세계 각국이 중국 현지에 공장 설립 등 생산설비 투자를 늘 리면서 디지털 가전분야에서 한・중 양국의 경쟁이 빠르게 확대되고 있다.
(4) 한국과 중국 센서 수출입 추이
<표 3-89> 한국과 중국 센서 수출입 추이
○ 우리나라의 중국으로 센서 수출은 2000년에는 수지흑자였으나, 2001년부터 센서 의 수입이 더 많아져 수지가 적자로 돌아섰다. 센서의 수지는 2000년 11만불 흑 자였지만, 2001년 178만불, 2002년 173만불, 2003년 1천406만불, 2004년 3천318 만불의 적자를 기록했다.
- 대중 센서 수출은 2000년 331만불로 전년보다 122.5% 증가하였으나 2001년 237 만불로 28.6% 감소하였다. 2002년부터 증가, 409만불, 2003년 969만불로 전년 보다 136.8% 증가하였으며, 2004년 2천693만불로 177.9% 증가하였다. 대중 센서 수입은 같은 기간 219만불에서 415만불, 582만불로 증가하였고, 2003년 2천376 만불, 2004년 6천11만불로 규모가 급증하고 있는 것이다.
나. 중국 현지 업체 실사
(1)SEMA(상해전자제조산업협회)
○ 협회개요
- 상해전자제조업협회는 상해전자상회라고도 하며 상해시경제위원회 산하단체이다. - SEMA는 전자업종의 제조업체, 연구소, 협회, 학교단체로 구성된 단체이며 회원사 의 공동이익과 상해전자업의 경쟁능력 제고, 상해전자업의 발전 촉진, 상해 경제사 회에서의 전자업의 지위 제고를 목적으로 한다.
- SEMA의 주요 활동 사항으로는 전자산업 정보를 종합, 전파하고 정부와 기업간의 교량 역할을 발휘해 전자산업의 대변인 역할을 담당한다.
○ 회의내용
- SEMA 소개
․현재 SEMA협회 회원사는 211개사, 현재 직원은 10명이다.
․SEMA 이외에도 정보통신, 부품 등 각각 세분화된 협회들이 많이 있고 중국 전자협회의 회원으로 가입되어 있다.(중국전자협회에는 3,700개의 협회가 소 속)
․SEMA의 주요 업무는 정기총회, 품목별 협의회 운영, 매월 상해전자정보 보 고서 작성, 해외 전시회 등 업무를 맡고 있다.
- 상해는 GDP 성장과 함께 소비시장이 크게 증가하고 있어 해외투자자들에게 좋은 기회이다
․또한 상해, 소주, 항주 등 지역에서 해외업체 유치에 많은 노력을 기울이고 있으며, 국가별로 산업단지를 조성하고 있어 일본 전자단지, 영국 산업단지 등 신도시 개념의 단지 구성을 추진하고 있다.
- KEA와 SEMA가 중간 교량역할로 중국과 한국 업체간의 교류가 늘어나기를 희망하고 있으며 한국전자전도 많이 알고 있어 업체들이 참가를 원하고 있다. - 중국 전자산업의 장점은 수요시장이 매우 크고 제품 생산량이 많아 가격경쟁 력을 높일 수 있는 반면 단점은 핵심기술개발이 늦어 신기술이 부족한 상황이 며 세계시장에서 중국 전자제품의 인지도가 낮고 세계적인 기업이 없어 브랜 드 이미지가 취약하다.
- 최근 해외 투자 업체들은 지역인프라가 미흡한 동북지역보다 상해, 소주, 항주 등 지역으로 진출을 많이 하고 있다.
(2)TURCK
○ 업체개요
- 독일 TURCK 그룹은 세계적으로 유명한 센서 전문 제조회사로서 FA(공장자동화) 센서를 생산하고 있다.
- 공장자동화 제품 생산에서 뛰어난 기술을 보유하고 있는 TURCK은 3,000여명의 직 원과 년 판매액 2.5억유로에 달하는 세계적인 센서 제조회사이다.
- 미국, 스위스, 중국에 지점을 두고 있으며 영국, 네덜란드, 벨기에, 일본, 루마니아, 이탈리아, 브라질, 한국 등 국가에도 사무소가 있다.
- TURCK은 세계 일류의 연구개발능력과 생산기술, 우수한 제품 품질, 세계적인 판매 네트워크를 구비하였으며 공장 자동화산업 분야에서 높은 명성을 얻고 있어 고객이 신임하는 부품, 시스템 공급 상으로 인정받고 있다.
○ 업체연혁
1994. 9월 : TURCK 천진 현지 공장 건립
1995. : 북경, 광주, 무석, 무한, 상해 등 5개 사무소 성립
1996. : 성도, 서안 사무소 성립, 판매 체계가 기본적으로 구축 매체에서 <황색회오리바람> 명예를 수여, 당년 판매수입이 전년에 비해 180% 증가
1997. : 완벽한 제품 공급망을 형성 1,000여개의 고객을 보유한 업체로 성장
1998-1999 : 회사 건립5주년 기념의식 단행
2000-2001 : 판매수입 50% 성장속도를 유지
2002. : 회사 수입액 1억원RMB 돌파
2003. : TURCK (천진)과학기술유한공사 설립 심양, 중경, 복주, 장춘 등 지역 사무소 설립
2004. : TURCK (천진) 자동화 시스템 유한공사 설립 유주, 항주, 제남, 장사, 남경, 청도 등 지역 사무소 설립
1994-2004 : 회사 판매액 2억원RMB 돌파 회사 총자산 1.4억원RMB
○ 회의내용
- TURCK 소개
․상해 영업사무소에는 15명이 근무하고 있고 생산 공장은 천진에 있으며 공 장 전체 종업원수는 100명이다. 그중 생산 근로자는 22명이고 연구소 등 R&D 시설은 없다.
․천진공장에서는 자동화라인의 위치센서만 생산하고 있다.
․중국 전체에 20개 정도 영업사무소가 있다.
․회사 매출액은 03년에는 1.2억RMB 04년에는 2억RMB를 기록함. 현재 천진 공장에서의 생산 비중은 낮은 반면 독일, 미국 등에서 수입된 제품을 판매 하는 비중이 높음. 이는 핵심기술 노하우 노출을 막기 위해 중국에서는 일 반 범용제품만 생산하고 있기 때문이다.
- 중국에서 센서시장 점유율은 OMRON(일본)이 1위, TURCK(독일) 2위, Autonics(한국)가 3위를 차지하고 있다.
- 중국시장에서는 한국제품 브랜드 이미지가 낮게 평가되고 있는데 이것은 우수 한 기술력이 부족한 것 때문이다.
- 핵심기술 부품은 독일에서 수입하고 일반 범용제품은 자사의 인증 시험에 적 합한 부품에 대해서만 일부 중국 제품을 사용하고 있다.
- 기술경쟁력을 국가별로 비교하면 독일이 100일 경우, 일본은 90, 한국 80, 중국 75 정도로 평가할수 있다.
- OMRON의 경우 중국시장에 진출한지 20년이 넘었지만 TURCK은 10년 정도 밖에 되지 않는다. 하지만 최근 중국업체들로부터 독일제품의 높은 신뢰성과 우수한 기술력으로 선호도가 높아지고 있다.
- 일본이 시장 점유율이 높은 것은 중국 지역에 많은 판매점이 있는 반면, TURCK 등 독일 업체는 지정 점포에서만 판매하고 있기 때문이다.
- 최근 중국에는 세계 제조회사들의 투자가 이어지면서 공장 설비 시장이 크게증가하고 있고 관련 자동화센서 시장도 대폭적으로 , 성장하고 있는 상황이다.
- TURCK 지정 점포에서는 고객 니즈에 맞춰 제품 서비스를 하고 있고 기술력 을 중요시해 사후관리에 많은 신경을 쓰고 있다.
- TURCK의 마케팅 전략은 타사제품의 문제점을 찾아서 그것을 개선한 제품을 가지고 판매 마케팅을 하고 있고 가격이 조금 비싸더라도 신뢰성이 높은 제품 을 선호하는 업체들에게 좋은 반응을 얻고 있다.
(3)ZONHO ELECTRONICS CO.,LTD
○ 업체개요
- 중국공장의 자동화 발전에 따라, 각종 기초 자동화 부품 시장이 크게 성장하고 있다. - ZONHO전자는 광전센서, 접근센서, 광막센서 등 제품에 대한 연구, 개발, 생산에 이미 20여년 역사를 가지고 있고 ISO9001표준에 따라 전면품질관리보증체계를 엄 격히 준수하고 있다.
○ 회의내용
- ZONHO 소개
․ZONHO업체는 중국 현지 센서 제조업체로 처음 설립 당시는 군용 시설에 납품하는 국영기업으로 시작하였으며 현재는 항공, 항해, 유전, 통신, 엘리 베이터 등 다양한 산업에 필요한 센서를 생산하는 민간기업으로 2004년도 100만개의 센서를 생산해 5천여개사의 납품을 하고 있다.
․현재 종업원수는 100명이며 전체 센서 생산의 50%는 유럽, 일본, 싱가포르, 홍콩, 미국, 대만 등으로 수출하고 있으면 50%는 중국 내수 시장에서 판매 하고 있다.
․주요 생산품목은 위치센서 및 광센서를 생산하고 있고, 로켓이나 인공위성 에 사용되는 첨단 센서 제품도 생산되고 있다.
․연구소에서 40~50명 정도의 연구 인력을 보유하여 자체 기술개발을 추진하 고 있고 R&D 사업에 많은 투자를 하고 있다.
센서 시장이 확대되면서 매년 이상의 큰 ․ 20~30% 성장세를 보이고 있다.
- ZONHO는 앞선 기술과 대량생산으로 저렴한 가격에 공급하고 있지만 1/10 수준의 중국산 가짜 제품이 많아 어려움이 많다.
- 중국은 공장자동화 시스템이 보편화 되어 있지 않아 센서 산업 시장은 더욱 크게 성장할 것이며 해외 업체들도 많은 투자를 하면서 산업 여건이 좋아지 고 있다.
○ 제품개요
- 광섬유센서
․YX3 : 협소공간과 불량환경에 알맞는 고성능 광섬유센서
․YX-M1 : 고성능 판별력을 구비한 광섬유센서
․FX : 응용되는 분야가 제일 광범위하고, 검측정밀도가 높음
- 광전 센서
․Y1 일체형 : 소형금속외곽 광전센서
․YF 일체형 : 설치가 편리한 DIN M18mm 광전센서
․Y2일체형 : 광을 받고, 광을 차단하는 안정 구역 지시 등 및 장비사이의 상호 신호 교란을 방지하는 광전센서
․YA 일체형 : 표준화 소형 외곽 설계를 구비한 고성능 광전센서
․YB 일체형 : 소형 고성능 광전센서
․YK 일체형 : 전선인출식, 소형 광전센서
(4)AUTONICS
○ 업체개요
- 1977년 6월 (주)오토닉스 설립(경남 양산)
- 04년 매출액 495억원, 종업원수 410명
- 02년 중국 현지법인 설립, 03년 현지 생산시설 가동
○ 회의내용
(상해사무소)
- 매년 3천만RMB를 R&D 사업에 투자하고 있으며 센서, 콘트롤러 등 제품 연 구개발을 추진하고 있다.
- 중국 시장 현황 및 업체정보 등 산업 정보가 부족한 상황이다.
- 현재 중국 자동화센서 시장에서 OMRON(일본)이 50% 이상을 차지하고 있고, 이는 20년전부터 진출해서 자리를 잡고 있기 때문이다.
- 오토닉스는 자동화센서 부문에서 3~4%의 시장점유율을 보이고 있다.
- 중국 자동화센서 전체 시장은 광동성 40%, 상해하동구 30%, 북경 20%, 기타 10% 비율로 나타나며, 광동성 지역은 기존의 업체와 중간딜러들이 많이 있 고, 최근 상해하동구 쪽으로 제조업체들이 많은 투자를 하고 있는 상황이다.
- 예전에는 광동성 지역이 특별 개발 지역으로 많은 업체들이 들어갔으나, 최근 에는 상해하동성 근처 인프라 기반이 좋아지면서 많은 업체들이 진출하고 있 는 경향을 보이고 있다.
- 현재 오토닉스 가흥공장에서는 광센서(무접촉식과 접촉식)를 주로 생산하고 있다.
- 광센서(포토센서)는 독일 제품(파자에프, 슈메이드, 지멘스 등)이 신뢰성이 높 아 기능상 가장 뛰어나고 다음으로 일본제품이 인기가 많다. 미국제품의 경 우 유명브랜드가 없어 독일, 일본에 비해 경쟁력이 떨어지는 것으로 보인다.
- 가격 수준을 국가별로 나타내면 동일한 제품의 경우 독일이 100원이며, 일본 90원, 한국 75원, 대만 60원, 중국 50원이하의 수준으로 보인다.
- 독일제품은 센서 설계기술, 생산 공정 등 높은 기술력을 보유하고 있고 원재 료, 소자 등 주요부품 납품업체들도 A급은 독일, 일본 생산업체, B급은 한국, C급은 중국, 대만 업체에 납품하고 있는 실정이다.
- 현재 가흥공장에서는 90% 이상 일반 범용제품만을 생산하고 있으며, 현지 시 장에 Autonics 가짜 제품도 나오고 있어 어려운 실정이다.
- 가흥공장에서 생산되는 제품은 모두 중국시장에서 판매되고 있으며 수출용은 없다.
- OMRON의 경우 70년대 중국 시장 개방 전부터 들어와서 사업을 진행했으며 수익을 남기게 된 것은 10년이 안된다.
- 중국 개방은 80 년대이기 때문에 그 당시 산업은 크지 않았고 OMRON의 경 우는 미리 중국에 투자가 이루어진 형태이다.
- 전력 부족 등 아직 중국 산업 인프라는 불안한 상태이다.
(가흥공장)
- 독일제품의 특징은 안정성과 신뢰성이 높은 반면 제품의 크기가 큰 단점이 있고 일본 제품은 소형화 되어 있다.
- 가흥공장은 광소자와 광렌즈를 조립 생산하는 작업을 하고 있다.
- 생산 장비는 일본 제품을 주로 사용하고 있다.
- 대만은 독자적인 자사 개발 품목이 많은데 비해 국내업체는 개발 제품이 적 은 편이다.
- 주요 중국업체들은 국영기업에서 민간기업으로 전환하고 있는 추세이고 기술 연구에 많은 투자를 하고 있다.
- 중국이 기술부문 전문인력 양성에도 많은 노력을 기울이면서 기술 개발력이 높아지고 있다.
- 원재료 부문에서는 일본이 독점적으로 생산하고 있는 상황이다.
- 중국의 대기업은 독일, 일본 등 안정성이 높은 제품을 선호한다.
3.6.2.2 필리핀
가. 필리핀 개황
(1) 일반사항
○ 공식국명 : Republic of the Philippines(독립일 1946.7.)
○ 수도 : Manila City(1.6백만명)
○ 면적 : 300.800㎢(7,100여개의 섬으로 구성, 한반도의 1.3배)
○ 인구 : 8,400만명
○ 언어 : 타갈로그어(공용어), 영어(상용어)
○ 종교 : 카톨릭 (81%), 이슬람(5.1%), 기독교(2.8%), 기타(11.1%)
(2) 주요 경제지표
<표 3-90> 필리핀 주요 경제지표
(3) 대외교역 규모
○ 연간 수출액 : 396억불 (2004년)
- 지역별 : 일본 79.6억불(20%), 미국 70.8억불(18%), 아세안 68.5억불(17%), 한국 11억불(2.8%)로 10위
- 품목별 : 반도체(47%), 컴퓨터(15%) 등 전자제품이 77%, 의류는 5%
○ 연간 수입액 : 403억불 (2004년)
- 지역별 : 일본 74.4억불(18%), 미국 65.8억불(16%), 싱가포르 30.8억불(7.6%), 한 국 24.8억불(6%)
- 품목별 : 반도체(17%), 컴퓨터(8%) 등 전자제품 및 부품이 39%, 기계・부품류 8%, 석유제품 11% 등임
(4) 한국과 필리핀 센서 수출입 추이
< 표 3-91> 한국과 필리핀 센서 수출입 추이
○ 우리나라와 필리핀과의 센서 수출입은 무역수지가 적자를 보이고 있다. 필리핀에 서 센서의 수입이 많으며, 최근에는 압도적으로 급증하고 있다. 센서의 수지 적자 는 2000년 88만불, 2001년 39만불이고 2002년 1천 불의 흑자를 보였다. 그러나, 2003년 129만불의 적자를, 2004년에는 1천73만불로 적자 규모가 대단히 커지고 있는 것이다.
- 필리핀으로 센서 수출은 2000년 6만불에서 2001년 9만불, 2002년 10만불로 증 가하였으나, 2003년 4만불로 감소되었고, 2004년 10만불로 회복되었다. 필리핀에 서 센서 수입은 같은 기간 95만불, 48만불, 10만불로 줄어들었으나, 2003년 133 만불로, 2004년에는 1천 83만불로 전년보다 무려 7배 이상 급증한 것이다.
(5) 투자정책 및 우리나라와의 관계
○ 필리핀의 외국인 투자 정책
- 1968년 투자관련 업무를 전담하는 투자위원회(BOI)가 설립
- 투자위원회(BOI)를 통하여 고용기회 창출, 자원생산성 증대, 기술수준 향상 국제 경쟁력 재고를 위한 외국인 투자 유치를 경제 정책의 최우선으로 고려
○ 우리나라와의 관계
- 양국은 전통적 우방국가로서 1949년 3월 3일 수교 이래 필리핀의 한국전 참전 이후 긴밀한 협력 관계 유지
○ 양국간 투자 동향
- 한국의 대 필리핀 투자 규모는 2003년 12월말 637건, 6억 9,778만 달러 정도이 며 필리핀의 한국 투자규모는 거의 없음. 한국의 대 필리핀 투자 주종은 전자, 전기, 섬유 등 제조업 분야
(6) 필리핀 시장의 특징
○ 국내 자본이 대단히 취약하고 기술이 부족한 데다 제조업에 대한 투자 기피로, 대신 외국인 투자에 의한 경제성장을 추진하는 등 외국인 투자에 의한 경제성 장으로 방향을 잡고 있다.
- 수출의 65%가 외국계 기업이 주도하고 있으며, 수출의 70%가 전자제품과 부 품류이다. 다국적기업들의 조립공장 역할을 하고 있다.
○ 제조업 기반이 약하고 서비스업 비중이 지나치게 높은 산업구조를 가지고 있 다.
- 경제활동 인구 중 35%가 농업에 종사하지만, GDP 중 농업이 차지하는 비중은 15%에 불과, 농업에의 인구의존도가 비교적 높은 편이다.
- 제조업은 23%로 비중이 낮은 편이며, 외국인이 투자한 전자분야의 수출산업과 내수 식품분야가 주력이라 할 수 있고, 동남아에 비해 제조업이 취약하다.
○ 서비스업의 비중이 50%가 넘어, 개도국으로서는 소비위주의 경제구조라는 평가 를 받고있음. 경제 발전 단계에서 생산으로 성장되기 보다는 서비스로 경제가 움직이는 것이다.
- 해외에서 필리핀인이 본국으로 송금하는 자금들이 일반인들의 구매력의 원천이 되고 있기 때문에 일하기보다는 소비 쪽으로 나가고 있다. 해외에 나가 있 는 필리핀인 노동자가 550만, 이민이 190만명으로 추정된다.
○ 절대 빈곤층이 35%에 달할 정도이며, 중상층의 부재로 시장은 고급시장과 저가 시장으로 양분화되고 있다.
- 외국 가전업체들은 최신 고가 제품보다는 유행이 지난 모델을 단순화시키고 가격을 대폭 인하하여 세일을 하고 있음. 필리핀 전자시장에 적절하게 대응할 필요가 있다.
- 화교가 필리핀 상권의 반 이상을 차지하고 있으며, 이들 부유층은 세계 유명브 랜드를 구매하고 있을 뿐만 아니라 해외에서 고급 전자제품을 매입함으로서 필리핀 국내 전자시장의 성장에 오히려 마이너스 요인이다.
(7) IT 시장 현황 및 전망
○ 2005년 필리핀의 IT 시장규모는 11억 8천만 달러로 추산. 필리핀 시장은 상승률 이 약하지만 지속적으로 확대되고는 있다.
<표 3-92> 필리핀 IT 시장 현황 및 전망
- 세계 IT 시장에서 필리핀이 차지하는 비중은 약 0.1% 수준으로 매우 적은 규모 를 보이고 있으며, 2007년까지 점유율의 변동은 거의 없을 것으로 예측된다.
나 . 필리핀 현지 업체 실사
(1)Allegro Microsystems Phils., Inc.
○ 업체개요
- 설립연도 : 1975년 6월
- 인증규격 : QS-9000, ISO 14000, EMS/OHSAS
- 생산제품 : P-DIP's, SOIC's, Hall Effect Sensors, Chips, Sensers for car & Mobile phone
- 필리핀 현지 공장 직원수 : 1,500명
○ 회의내용
- 주요 생산품목으로는 Air Bag Sensor, Engine Control, Car Crank 등 자동차 용 센서 제품이다.
- 2004년 기준으로 528M 달러 생산을 기록하였으며 필리핀 현지에는 조립공장 만 가동하고 있고 연구 개발(R&D)은 미국 본사에서만 진행된다.
- 생산 제품 100% 모두 미국, 일본, 유럽, 한국 등으로 수출하고 있다.
- 한국업체 풍산마이크로텍에서 구리 등 원자제를 수입하고 있다.
- 벤츠, 도요타, 니산 등 자동차 메이저업체에 납품하고 있다.
- 마그네틱 센서 등 휴대폰용 센서 제품을 삼성에 수출하고 있으며 국내 수입 대행업체는 Richwoodkr사이다.(www.richwoodkr.com)
- 경쟁업체로는 자동차용 센서 부분에서 Melexis, 마이크로엑스 등 유럽 회사 등 이 있다.
- 자동차 한대에 2,000~2,500달러 정도의 센서가 사용되고 있다.
- 미국, 일본, 유럽산 검사장비를 이용해서 철저한 테스트를 거친 후 제품을 출 하하고 있어 제품 신뢰도를 높이고 있다.
- 현재 미국 주재원 4명이 나와 모든 생산 진행과정을 체크, 감독하고 있고 산업 현지화는 되어 있지 않다.
다. SEIPI(Semiconductor and Electronics Industries in the Philippines, Inc.)
○ 업체개요
- 필리핀 반도체 및 전자산업 바이어 협회
- 설립연도 : 1984년 10월
- 직원수 : 15명
○ 회의내용
- 1976년에는 수출의 49%가 과일 등 농산물이 대부분을 차지했지만 2004년에는 69%가 반도체 및 전자부품 제품이 차지하고 있다.
⋅전 세계 반도체 시장의 10% 이상을 필리핀에서 공급하고 있고 세부 품목별 로 2.5인치 HDD는 50%, 3.5인치 HDD는 10% 규모의 제품을 공급하고 있 다.
⋅지역별 수출 비중은 2004년 기준으로 미국 13%, 유럽 19%, 중국 8%, 일본 20%, 기타 아시아지역 38%를 차지하고 있다.
- 전자산업 제조업체는 2004년 기준으로 860개사이며 국가별 비중으로 살펴보면 일본 업체 30%, 필리핀 업체 28%, 한국 업체가 10% 정도를 차지하고 있다.
- 전자산업체 종사하는 인력현황은 2003년도 34만6천명에서 2004년도에는 37만6 천명으로 전년대비 8.7% 증가했다.
- 해외 투자현황은 1995년에 일본의 투자가 확대되면서 2.160B 달러로 최대 투자 실적을 기록한 반면 2004년에는 442M 달러에 그치면서 해외 업체의 투자가 크게 감소하고 있는 것으로 나타났다.
< 표 3-93> 필리핀 전자산업의 수출, 투자 현황
라. Kotra 마닐라 무역관
○ 회의내용
- 센서제품의 주요 수요 시장 중 하나로 가전사업을 들 수 있다. 압력센서의 경 우 냉장고, 에어컨 등 냉매의 기체 압력을 체크하는 부품으로 사용되고 세탁 기에서는 세탁물 용량 감지 및 수위 조절 센서, 컬러TV용 센서 등 다양한 용 도로 사용되고 있다.
- 필리핀 전기전자산업연합회(PEEAIF)에 따르면
⋅주요 가전제품은 2005년 1~2월간 4.3% 증가한 97만대가 판매되었으며, 칼라 TV의 경우는 전년 2월보다 11.2% 증가한 160,900대가 판매된 것으로 나타 났다.
⋅2005년 2월까지 판매량이 10% 이상 증가한 품목은 DVD Player(28,900대, 129.4%), 전기밥솥(81,900대, 49.5%), 진공청소기(3,300대, 26.9%), 세탁기 (118,400대, 24.8%), 에어컨(61,400대, 19.2%), 냉장고(85,300대, 12.5%) 등이다.
⋅그러나 이 통계는 필리핀 중고제품 시장이 반영되지 않은 통계자료이므로 재활용을 위한 제품 시장이 포함되지 않은 통계 수치이다.
- 휴대폰 등 이미지센서 수요시장의 경우는 2002년 가입자수가 1천5백만명에서 2003년 2천3백만명으로 전년대비 46.3% 증가했다.
마. PerkinElmer Optoelectrionics Phils., Inc.
○ 업체개요
- 설립연도 : 1996년 2월
- 인증규격 : ISO 9001:2000, ISO/TS16949:2002, 14001: 1996 Certified
- 산업과학, Health 과학부분에서 혁식전인 투자개발 진행
- 2004년 기준으로 매출액 1.7B 달러를 기록하였으며 전 세계적으로 125개국 지 사를 보유하고 있다.
- 직원수는 전 세계 10,000명, 필리핀 공장에는 482명이 있으며 현지인으로 구성 된 R&D 개발인력도 5명이 있다.
○ 회의내용
- 주요 생산제품은 포토다이오드, 포토트랜지스터, Emitter 등 Optical electronics 제품을 생산하고 있다.
- 본사에서 생산하는 제품의 주요 수요시장으로는 자동차용 센서제품이 30%, 엘 리베이터센서 및 가스센서 등 빌딩산업에 사용하는 센서제품이 30%, 기타 Range machine(거리측정용), Vending machine 등 기타 산업에 40%를 차지하 고 있다.
- 주요 수출 대상국은 미국(80%), 유럽(15%), 아시아(5%)가 차지하고 있으며 국 내 수입은 BNB(www.bnbopto.co.kr)업체를 통하고 있다.
- 2004년을 기준으로 매출액은 Optical Electronics 제품이 400M 달러이며 대수 로는 1주일에 300,000개 정도의 센서를 생산하고 있다.
- 원자재 수입 현황은 wafer/chip, lead frame, plastic, ceramic 등 제품을 중국, 대만 등 아시아지역에서 40%, 미국, 유럽에서 60%를 수입하고 있다. - 앞으로 중국의 올림픽 개최와 함께 보안장비용 센서 수출이 크게 증가할 것으 로 전망된다.
바. Sensetech(Sensing Technology Corporation)
○ 업체개요
- 설립년도 : 1994년 6월
- 인증규격 : ISO 9002, ISO17025-NATA, ISO9001
- 직원수는 영업 6명, 생산 5명, 검사파트 2명 등 총 22명
○ 회의내용
- 주요 생산제품은 필리핀 내수 시장용 온도센서를 생산하고 있으며 용도별 주 방용, 선박용, 주문자 생산방식으로 구분, 일부 습도 및 압력센서도 생산하고 있다.
- 2004년 기준으로 매출액은 1.2M 달러 기록했다.
- 필리핀 센서 주요 시장은 크게 기존 설비의 교체상품 시장인 Replace 마켓과 산업 프로젝트 시장으로 구분될 수 있으며 시장 규모는 대략 2.5M 달러로 추 정, 센서테크는 교체시장의 20% 이상을 점유하고 있다.
- R&D 인력은 없으며 재활시장용 제품을 위해 기존 제품 생산을 고수하고 있으 며 주문자 요구에 맞는 주문자 요구 생산방식도 일부 채택하고 있다.
- 센서테크의 강점으로는 제품에 따라 차이가 있지만 제품 주문일로부터 1일 정 도의 빠른 납기와 제품 브랜드의 높은 인지도를 가지고 있다.
사. LG Electronics Philippines., inc.
○ 회의내용
- 센서제품의 주요 수요 시장 중 하나인 필리핀 가전산업 규모는 2004년 기준으 로 6억 불로 추정된다.
- 2004년 품목별 매출규모는 TV 100만대, 에어콘/냉장고/세탁기 50~60만대, 전 자렌지 7~8만대, 청소기 1만대를 기록했다.
- 필리핀에서는 주거 구조상 부엌문화가 발달되지 않아 냉장고, 세탁기 등 제품 의 수요가 작은 편이고 TV 시장은 CRT TV 시장이 주를 이루고 있음 하지만 최근 일부 상류 계층에서 대형 PDP TV 등 디지털TV의 수요가 증가하는 추 세를 나타내고 있다.
⋅세탁기의 경우 탈수기시장이 60%, 이조식 세탁기가 30%, 전자동세탁기가 10% 정도를 차지하고 있고 드럼세탁기는 아직 인식 부족으로 인해 수요시 장이 형성 되어 있지 못하고 있다.
⋅냉장고의 경우는 소형 직냉식 제품이 60~70%를 차지하고 있다.
⋅에어콘의 경우 창문형 에어콘이 대부분을 차지하고 있고 스탠드형 에어콘은 시장은 거의 형성되어 있지 않다.
- 필리핀은 중고시장의 크게 형성되어 있어 부품 교체 수요시장이 발달되어 있 고 고품질 하이테크 제품에 대한 수요는 낮은 것으로 나타났다.
- 전기료 인상 등 산업기반 인프라가 취약해 지면서 파나소닉, 소니 등 그동안 집중적인 투자를 해오던 일본 기업들이 사업을 철수를 하고 있는 상황이고 LG 등 국내 기업도 생산라인을 없애고 현지 판매 법인으로 운영하고 있다.
- 필리핀 소비시장은 절대빈곤층이 35%이고 및 중산층 미약해서 소비자 구매력 이 취약하고 고급소비재와 저가품 시장으로 시장이 양극화되어 있다.
- 필리핀에 진출한 다국적 가전 업체들의 경우 유행이 지난 모델이나 기능을 단 순화시킨 제품을 가지고 가격을 낮추어 가격 경쟁시장인 필리핀의 특성에 맞 춰 판촉활동에 주력하고 있다.
제 4 장 센서 기술 동향
4.1 주요 품목별 세계 기술
ㅇ 센서는 디지털 시대를 맞아 매우 활성화되고 있다. 디지털 시대는 인공화, 정보 화, 자동화가 신속하게 진행되면서 센서에 대한 기술개발이 가속화되고 있으며, 새로운 시대에 걸맞는 신제품들이 출시되고 있는 것이다.
- 세계 센서시장을 주도하고 있는 센서 선진국들의 기술개발은 소형화, 고신뢰성, 고 감도의 센서개발에 집중되고 있다. 이들 선진국은 첨단 센서가 고부가가치임을 감안, 센서에 관한 핵심기술을 독점하면서 기술적 노하우의 공개 및 이전을 기피 하고 있다.
ㅇ 최근 급격히 진행되고 있는 디지털 컨버전스 패러다임 변화는 유비쿼터스 센서 네트워크 산업으로 발전, 진화함에 있어 u센서 네트워크를 필수적으로 요구하고 있다.
- 향후 u센서 네트워크산업은 IT산업이 발달한 우리나라를 비롯한 선진 각국이 세 계를 주도하기 위해 치열한 각축전을 벌이고 있다.
ㅇ 미국, 일본, 독일 등의 선진국들이 세계 센서시장을 과점하고 있으며 주요 메이커들이 포진하고 있다. 생산업체수를 보더라도 미국이 1,500개사, 일본이 1,200개사, 독일이 500개사, 영국이 350개사 등이 있고, 메이커간 경쟁 또한 갈수록 심해지고 있다.
- 세계 센서업계의 특징 중에 하나가 소수의 대형업체들이 특화된 분야에 집중하는 경향을 보이고 있다는 점이다 피셔 . 로즈마운트(Fisher-Rosemount), 하니웰(Honeywell), 베 일리(Elsag-Bailey)와 같은 업체들은 공정제어분야에, 모토로라, 텍사스 인스트루먼트, 아날로그 디바이스, Foxboro/ICT, 루카스 컨트롤스 등은 마이크로 일렉트로닉스 (MEMS)분야에, 로버트 보쉬, 아날로그 디바이스 등은 자동차 분야에, I-STAT 등은 의료 분야에 주력하면서 관련 센서시장을 좌지우지하고 있는 것이다.
ㅇ 이미지센서 시장은 20여년 이상 CCD센서가 이미지센서 시장을 독점해왔으나 최근에 는 CMOS이미지센서 시장이 급격히 성장하면서, 2002년에 물량으로는 CCD센서를 넘 어섰으며, 2007년에는 매출면에서도 CCD 센서를 추월할 것으로 예측된다.
- 이미지센서는 광을 받아들여 전기 신호로 전환하는 소자를 칭한다. 이미지센서는 전자 정공이 신호를 형성하여 출력부까지 전송되는 방식에 따라 CCD형 이미지센서와 CMOS형 이미지센서로 대별할 수 있다.
- 이미지센서는 크게 빛에 의해 발생한 전자를 그대로 게이트 펄스를 이용해서 출력부까 지 이동시키는 것이 CCD형 이미지센서이며, 빛에 의해 발생한 전자를 각 화소 내에서 전압으로 변환한 후에 여러 CMOS 스위치를 통해 출력하는 것이 CMOS형 이미지센서 이다.
- 이미지센서의 성능은 기본적으로 수광부의 효율이 좌우한다. 피사체에서 입사되는 광 신호를 최대한 많이 집광하여 포토다이오드로 보내주어야 하며, 포토다이오드는 누설 광이 없도록 광전 변환 효율이 높아야 한다. 그리고 발생한 신호 전하의 저장 용량이 커 야 하며, 누설 전류 없이 잘 보관하고 있다가 부동 확산 층으로 전송시켜 주어야 한다.
- CCD형 이미지센서의 경우는 포토다이오드에서 매몰형 채널로 전송이 용이해야 하며, 로우/칼럼 개수만큼의 클럭 신호에 따라 CCD 채널을 따라 이동해야 하므로 전송 효율
이 뛰어나야 한다 전송 또는 신호 처리 중 잡음이 발생하면 결국 . S/N비가 떨어져 화질 열화를 가져오지만 그래도 가장 기본적인 물리적 부분은 빛을 잘 받아 보관하는 포토다 이오드라 하겠다.
- 향후에는 소자마다 민감하게 변화하는 OFD 전압 값을 스스로 설정하는 회로의 개발과 함께 신호 전하의 양에 따라 OFD 전압 값을 적절히 자동 변화시켜 실제적인 동적 범위 를 증대시킬 수 있는 구조나 회로 분야로 연구개발이 집중될 것으로 전망된다.
ㅇ 협의의 수광부는 신호 광을 광전 변환하고 보관하는 포토다이오드를 의미하지만, 넓은 의미의 수광부는 신호 전하를 보관하거나 전송하면서 발생하는 잡음을 제거하고 다음 단계, 즉 전송 채널이나 부동 확산 층으로의 전송 효율까지 높일 수 있도록 고려한 설계 가 되어야 한다.
- 앞으로 현재의 전송 방식과는 다른 새로운 방식으로 전송 효율이 뛰어난 소자 구동 방식 이 개발될 것으로 전망된다. 또한 공정 변화에 민감하지 않는 소자 구조와 공정 개발이 필수적일 것으로 예상된다.
ㅇ 동적 범위를 향상시키는 다른 접근 방식은 잡음을 줄이는 것이다. 회로의 오프셋 보정 등으로 설계 기술 향상으로 개선할 수 있는 잡음 제거 방식은 일차적으로 아날로그 회 로 설계 단계에서 진보할 것으로 예상되며, 그 후의 잡음은 후단인 디지털 회로 블록 쪽 에서 효율적으로 처리될 전망이다.
- 또한 표면에 기인하는 누설 전류 등은 HADS 구조나 수소 열처리 방식의 발전 등으로 개선될 전망이고, 스미어 등 기판 내에서 발생하는 잡음은 소자의 격리 방식의 개선에 의해서 발전할 것으로 예상되며, 포토다이오드 상부층에서 발생하는 크로스토크 (Cross-talk)는 광 차폐층이나 마이크로렌즈(Micro-lens) 형상 등 다층(Multi-layer) 구조
변화에 의해 발전할 수 있을 것으로 생각된다.
- 잡음은 회로 및 소자 구조의 개발로 해결될 KTC CDS 것으로 보이며, 나이퀴스트 (Nyquist) 잡음은 이미지센서 전체의 구동 방식이나 아키텍쳐(Architecture) 변화로 발 전할 수 있을 것이다. 그러나 산탄 잡음 등 물리적으로 피할 수 없는 잡음에 의해서 이미 지센서의 집적도가 발전함에 따라 S/N비는 한계가 있을 수밖에 없을 것으로 보인다. 따 라서 디램(DRAM)처럼 집적 공정의 발전에 따라 집적도가 같이 증가하지는 못할 것이 다.
- 현재 약 2.5㎛ 정도까지 화소의 사이즈가 감소하였으나 감도나 잡음 측면에서 개선될 부 분이 많다. 따라서 이미지센서가 면적은 더 작아지고 성능이 더 향상되기 위해서는 지금 까지와는 다른 새로운 획기적인 소자 구조에 변혁이 있을 것이다. 예를 들면, 디램 (DRAM)의 커패시터처럼 다른 회로 상부에 만들어 개구율을 증가시킨다든지 포토다이 오드 이외의 다른 부수적인 회로는 최소화하며 인접 화소들이 시간에 따라 서로 공유하 여 면적을 줄이는 방식 등이 그 예라 하겠다. 또는 단일 트랜지스터나 기타 다른 소자의 개발로 변환 이득이 좋은 소자 개발 등도 예상되는 방향이다.
- 새로운 소자나 구동 방식에 의해 잡음과 동적 범위의 두 마리의 토끼를 한꺼번에 잡는 방안이 가장 유력하다고 판단된다. 부동 확산의 정전 용량이 자동 가변 구조에 의해서 동적 범위를 향상시키려는 노력이나 VMIS 방식의 단일 트랜지스터로 잡음을 줄이고 개 구율을 높이는 시도도 이 범주에 속한다.
- 비파괴 출력을 여러 번 하여 잡음이 제거되도록 하는 방식이나, 전하량을 출력하는 것이 아니라 문턱 전압에 도달하는 시간을 측정하여 출력값을 시간으로 하는 방식도 동적 범 위를 증가시키는 유력한 방향이라고 판단된다.
- 지금까지는 실리콘 표면에서부터 실리콘 기판 내부에서의 신호 처리에 관한 것과 실리 콘 표면 위의 상층부의 구조에 대해서 살펴보면 상층구조의 , 하나인 차광막은 처음에는 알루미늄을 사용하다가 투과율과 표면 거칠기에 문제가 있는 물질이라 차츰 고융점 금 속인 텅스텐으로 대체되었다. 그 외 소자 구조나 회로를 변경시켜 차광 효율을 증대시키 려는 노력이 있었다.
- 화소가 작아지고 수광부의 개구율이 줄어듦에 따라 마이크로렌즈(Micro-lens)의 최적 설계가 어렵게 되고 있다. 더구나 이미지센서 모듈이 줄어들어 외부 렌즈의 F 값도 줄어 들어 입사광 자체가 경사 입사되므로 마이크로렌즈, 칼라필터(Color Filter), 차광막 등 수광부 위의 다층 구조 설계가 중요한 설계 인자로 떠올랐다.
ㅇ CMOS형 이미지센서의 경우, 화소에서 생기는 열잡음 및 고정패턴잡음을 제거하기 위 해서는 일반적으로 CDS(Correlated Double Sampling) 회로가 사용되고 있다. CDS 회 로는 화소 바깥에 위치하게 되는데 화소 내부에 CDS 회로 기능이 포함되도록 하여 성 능을 향상시키는 방법도 제안되고 있다. 이러한 경우는 화소의 전압 변환부에서부터 CDS 회로 기능이 있어 화질을 더욱 향상시킬 수 있게 된다.
- 화소수가 더욱 많아지면서 화소의 필 팩터(Fill Factor)를 확보하는 것이 어려우며, 따라 서 화소 구조를 더 단순화할 필요가 있다. 그래서 화소의 전압 변환부에서 CDS 회로 기 능을 수행하면서도 트랜지스터의 수를 줄이는 기술들이 출원 등록되고 있다.
- 인버터를 사용하지 않는 클램프 방식의 회로도 있으며, 전류형의 클램핑 회로도 제안되 고 있다. 클램핑 회로에는 회로의 기능을 위하여 스위칭 소자들이 사용되고 있는데, 이 러한 스위칭 소자의 기생 커패시턴스나 저항들이 전체 회로의 특성에 영향을 미치게 된 다. 따라서 클램핑 회로에서 스위칭 소자의 크기를 기능에 맞도록 최적화하거나 커패시 터를 추가하는 등 클램핑 회로 자체의 기능을 최적화하고 있다.
- 점점 화소수가 많아져 고 밀도화하고 있으며 주변 회로의 원칩(One-Chip)화가 진행되 고 있는 추세이므로 화소부의 필팩터(Fill Factor)나 주변 회로들의 단순화를 통한 원칩 (One-Chip)화 및 수율 향상, 성능 개선 등이 향후 연구개발의 주요 방향이 될 전망이다. 또한 화소부의 트랜지스터 수를 줄이면서 잡음 제거 기능을 수행하며, CDS 회로 부분도 회로 면적을 줄이면서 잡음 제거 성능을 확보할 수 있도록 하는 것도 향후 주요 연구개 발 방향이 될 것이다.
ㅇ 암전류 제어 부분은 주로 수광부의 구조와 밀접한 연관이 있기 때문에, 이러한 수광부 의 구조를 개선하고자 하는 기술들이 주로 출원 등록되고 있다. 주로 포토다이오드 구 조와 관련해서는 포토다이오드 표면에 p층을 구성하는 방법이 있고, 이 부분에 투명 전 극이나 가장자리로 금속 전극을 둔 상태에서 전압을 가하여 잡음을 줄이는 방법이 있 다.
- 그리고 주변 공정 진행시에 포토다이오드 근처의 결함 발생도 중요한 요소인데, 이러한 결함 발생을 줄이기 위한 구조나 공정, 방법들이 제안되고 있다. 결함 발생을 줄이기 위 하여 주요 부분은 식각시에 손상을 받지 않도록 절연막이나 포토레지스트 등으로 보호 하는 방법들이 있고, 발생된 결함을 없애기 위한 방법으로 수소화 처리를 하는 방법이 있다. 또한 직접적인 수소화 처리 방법 외에 보호막 내에 수소가 포함되도록 하여 보호 막 생성과 동시에 수소화를 진행하는 방법 등도 있다.
- 회로 관련 부분을 살펴보면, 일반적으로 빛이 도달하지 않도록 차광부를 두고, 이 암 영 역에서의 전기 신호를 기준으로 하여 암전류 보상을 실시하는 것이 일반적인 특허이다. 그러나 한 두 암화소의 신호를 기준으로 할 경우에는 암화소 자체의 불균일이 화면상에 서의 결함을 유발할 수 있으므로 여러 암화소의 신호를 실시간으로 평균화 할 수 있도록 각 암화소를 병렬로 연결하여 평균화하는 기술들이 출원 등록되었다.
- 구조와 공정의 개선을 통한 성능 개선은 주로 포토다이오드 근처의 결함을 줄이는 방향 으로 진행되고 있으며 회로적으로 암화소의 신호를 보상하는 방법이 , 병행된다. 또한 암 화소 자체의 불균일 요소를 줄이는 방법의 개발이 요구되고 있다.
- CMOS형 이미지센서는 점점 그 수요나 시장 점유율이 증가하고 있으며, CCD형 이미지 센서에 비하여 기술의 접근성이 용이하고 이동기기에 적합하므로 CMOS형 이미지센서 의 단점을 보상하고 개선하는 방법으로 시장 점유율을 더욱 높여야 된다.
ㅇ TSMC(Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. Ltd.)가 세계 최초로 0.25마이크 론 공정의 CMOS 이미지센서공정을 개발했다. 이 기술은 pHOTOBIT사와 Y Media사가 0.25마이크론 설계의 성능과 기능에 대한 웨이퍼분석에 공동으로 개발 한 것으로 카메라를 내장하고 있는 칩과 같은 소자를 개발하는데 있어 필요한 3- 메가픽셀(megapixel)의 해상도를 가능케 할 수 있다.
- CMOS이미지센서기술은 칩안에 카메라와 함께 로직이나 SRAM, IP (Intellectual-Property)블록을 내장할 수 있다. 이 기술은 디지털-스틸 카메라나 인 터넷 PC를 위한 디지털-비디오카메라 등에 사용될 수 있다. 이번에 개발한 기술은 기존의 기술보다 2세대 앞선 기술이며 이 기술로 인하여 CCD기반의 기술들이 CMOS기반의 기술로 대체되어 질것으로 예상하고 있다.
ㅇ 광섬유 간섭계 센서는 높은 감도와 넓은 대역폭, 높은 다이나믹 레인지가 필요한 고성능 센서 시스템으로 적합하다. 지난 25년 동안 광섬유 간섭계 센서 기술은 기초 실험실 수준에서 군사용이나 시스템으로까지 크게 발전하였다. 또한 계속적 으로 성능 개선과 신뢰성이 증가하고 있으며, 가격도 저하되고 있어 광섬유 간섭 계 센서는 고성능 센서로 더욱 널리 쓰이게 될 것이다.
- 간섭형 광섬유센서의 국내 시장은 아직 성숙 단계에 이르지 않고 있으나, 최근 광 섬유센서가 안정화, 간소화, 고성능화, 다중화 등의 장점을 가지고 있고, 최근 몇 년간의 대형 구조물 붕괴 사고 등으로 대형 건축 구조물의 안전성에 대한 관심이 높아지면서 상당수의 특허가 출원되고, 논문이 발표되는 등 최근 들어 연구기관, 대학 및 기업체 연구소에서 이에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
- 특히, 분포 계측, 배열형 센서를 응용한 스마트 구조물용 센서 시스템, 지능형 도 로 구조물용 시스템, 사면 감시 시스템, 침입 감지 시스템 등에 대한 관심이 점차 고조되고 있다. 군사용 수중 시스템도 국내에서 개발 되는 등 이 분야의 기술 발 전이 최근 들어 크게 이루어지고 있어 민간 분야로의 기술 이전도 필요하다.
ㅇ 광섬유센서 시장은 연구 개발 단계를 거쳐 현재 시장을 형성하는 단계로, 광섬유 센서 기술 분야의 여러 가지 장점으로 기존 시장을 대체하고 신규 수요를 창출, 상당한 규모의 시장을 형성하여 기존 센서 시스템의 성장 속도를 앞설 것으로 전 망된다. 이러한 이유에서 이 분야의 정책적인 지원과 관심이 필요하다.
- 광센서와 연관성이 깊은 계측기기의 국내 시장 규모를 살펴보면, 최근 5조원 이상 으로 내수시장이 크게 형성되어 있으나, 수입 의존도가 60% 이상으로 높은 편이 다. 특히 광센서 분야의 수입 증가는 반도체 및 광통신 산업의 선진화와 고급 센 서의 수요가 증가하고 있음에도 불구하고 국내 기술 수준 미약으로 공급하지 못하 고 있는 실정이다. 광센서 관련 계측기 분야도 정책적인 지원과 관심이 필요한 분 야이다.
ㅇ 압력센서는 프로세스 또는 시스템에서 압력을 측정하는 소자로서 공업계측, 자동제어, 의료, 자동차 엔진제어, 환경제어, 전기용품 등 그 용도가 다양하고 가장 폭넓게 사용되 는 센서중의 하나이다. 압력센서의 측정원리는 변위, 변형, 자기-열전도율, 진동수 등 을 이용하는 것으로 현재 많은 종류가 실용화되어 사용되고 있다. 최근에는 반도체기술과 마이크로머시닝 기술의 발전으로 보다 소형화되고 복합화된 다기능의 스마트 센 서에 대한 관심이 높아지고 있다.
- 해외의 기술개발 동향을 살펴보면 기계식이나 전자식보다 소형 , 저가, 고신뢰성, 고감 도를 가진 반도체압력센서에 비중을 두고 있다. 특히 마이크로머시닝기술을 이용하여 1개의 칩 내에 복수의 압력센서를 집적한 멀티화, 서로 다른 기능의 센서를 집적한 다 기능화, 일렉트로닉스를 집적한 인텔리전트화 압력센서 개발이 진행되고 있다.
- 미국의 Nova 센서사는 SFB(Silicon Fusion Bonding)기술을 이용하여 의료용으로 쓰이 는 실리콘압력센서를 개발하였다. 반도체 압력센서의 세계적인 메이커는 미국의 Nova Sensor, Honeywell, Motorola, GM, 네덜란드의 Philips등이다.
- 일본의 경우는 산업용 기계장치나 반도체제조장비 등에 사용되는 압력센서의 수요가 눈에 띄게 늘고 있으며, 코팔전자, 나가노계기, 도요다공기 등의 업체가 상대적인 기술 우위를 점하고 있다.
- 이들 업체들은 주로 센서가공기술의 기술축적을 도모하면서 가능한 한 초소형이고 집 적화된 온칩(On-Chip)형 센서개발에 주력하고 있으며 소비자와의 직접적인 연계를 통 하여 기존에 다른 방법으로 측정되던 것의 대체수요를 가시화시킴으로써 적용범위의 확대를 꾀하고 있다.
ㅇ 산업사회가 고도화됨에 따라 생산현장에서부터 일반가정에 이르기까지 각종 가스의 사용이 급증하고 그 종류도 날로 다양해지고 있다. 또한 생산과정에서 여러 종류의 가 스가 발생되고 있어 보다 효율적인 가스 활용 문제와 이에 따른 안전관리가 심각한 해 결문제로 대두되고 있다.
- 유독성의 폭발성 가스를 포함하여 직간접적으로 피해를 줄 수 있는 가스들은 사전에 이 를 검지하여 대처하는 것이 무엇보다 중요하다 자동차 엔진의 . 연소제어, 가전제품의 지 능화, 로봇, 생산 공정의 자동화, 보일러 등의 연소기구에 대한 배기가스성분분석, 대기 오염관리 등 각종 제어기술이 있어서 가스센서는 없어서는 안 될 핵심요소이다.
- 이러한 가스센서는 빠른 응답속도, 안정성, 고감도, 재현성, 선택성, 경제성 등 기대되는 성능과 목적이 충족되어야하며 이와 같은 조건들을 만족하는 소자를 얻기 위해 그 제조 와 응용기술이 다각도로 연구되고 있다.
ㅇ 가스센서는 배기가스제어용 산소센서와 전기화학현상을 이용한 가스센서가 전체시 장의 60% 이상을 차지하고 있다. 접촉연소식과 반도체식의 경우도 꾸준한 시장 성장률 을 보이고 있으나 사용 분야의 제한 등으로 높은 시장점유율을 보이지는 못하고 있다.
- 대부분의 생산업체들이 1종류 이상의 가스센서를 생산하고 있고, 3~4종류 이상을 생산 하고 있는 업체도 있으며, 또한 시스템분야의 생산도 겸하고 있어 컴퓨터 인터페이스모 듈이나 경보기, 환경감시기 등의 생산을 통한 고부가가치의 추구와 실제 적용환경에 따 른 기술적인 서비스로 수요의 확대를 꾀하는 등 급변하는 환경변화에 적극 대응하고 있 다.
ㅇ 가스센서는 일본이 세계에서 가장 앞서있고, 그 중에서도 후지전기가 가장 활발한 연 구와 시장점유율을 보유하고 있다. 가스센서의 다양한 기술 중에서 SnO2를 기본 물질 로 하는 센서의 기술을 집중 분석한다.
- 종래에는 후막형의 연구가 성했으나 근래에는 MEMS 기술로 박막 형 센서에 대한 연구 개발이 활발하다. 온칩 기술로 공정의 일관화가 쉬우면서 후막 형에 뒤지지 않는 성능의센서 진입이 이루어지고 있는 것이다 . 가스선택 연소층 저 전력화, 및 다층구조의 검지 와 촉매 층을 도입하는 등의 기술을 후지전기에서 개발하고 있다.
- 일본의 경우는 가스경보기를 위주로 방재, 보안 분야에서 상당부분 시장 확보가 이루어 졌으며, 향후 인텔리전트화되어 가는 가전제품 분야 즉 전자렌지, 공기청정기, 에어컨 등의 수요가 크게 증가할 것으로 예상되고 있다.
ㅇ 유량센서는 유럽에서 가장 활발히 연구되고 있는 분야로 MEMS 기술을 이용한 신기술 개발이 전개되고 있고, 기술의 쟁점사항은 소재 및 신호 감지 능력 등이 다.
- 석유화학, 자동차, 항공, 에너지 등 유체관련 산업이 발전되고 규모가 대형화됨에 따라 효율적인 공정관리 및 상거래를 위해 정밀하고 정확한 유량측정이 중요시 되고 있다. 유 량측정은 측정 대상인 유체의 종류를 비롯하여 흐름상태, 유체의 온도와 압력, 측정범 위, 설치장소 등에 따라 측정조건이 매우 다양하기 때문에 유량의 측정방법도 여러 가지 가 개발되어 사용되고 있다.
- 유량을 측정하고자 할 경우에는, 사전에 측정조건을 충분히 검토하고 요구되는 정확도 및 유지관리의 편의성 등을 검토하여 용도에 적합한 센서를 사용하여야 한다. 최근에는 자동차 및 반도체산업의 각종 가스의 유량을 측정하는 전자식 유량‧유속센서의 채용이 급증함에 따라 이에 대한 국산화의 필요성이 그 어느 때 보다도 절실하게 요구되고 있 다.
ㅇ 현재 실용화되어 있는 유량‧유속 센서 중에서 산업체에서 가장 많이 사용되고 있는 것 은 차압식 유량센서로, 관로에 설치된 스로틀 전후 압력차의 평방근이 유량에 비례하
는 것을 이용하여 소 유량에서 대 유량까지 그 적용범위가 매우 넓으며 공업용으로 가 장 많이 사용되고 있다.
- 면적식 유량센서는 테이퍼 관과 부저 피스톤과 슬릿 등의 조합에 , 의해 스로틀의 면적을 바꾸고 스로틀의 면적과 유량이 변화하는 것을 이용하여 미세유량계측에 사용된다. 용 적식 유량센서는 로터와 케이스, 피스톤과 실린더 등을 이용하여 유체를 일정용적에 가 두어 놓고 일정주기마다 방출을 반복하여 단위시간당 횟수에 의해 유량을 측정하는 방 식으로 적산유량계에 많이 쓰인다. 터빈 유량‧유속센서는 회전날개의 회전수가 유량‧ 유속에 비례하는 것을 이용하여 고온, 고압, 극저온 등의 열악한 환경 하에서의 유체측 정에 사용된다.
- 전자식 유량‧유속센서는 전도성 유체의 흐름에 직각으로 자계를 가하여 두 방향으로 직 각인 방향에 기전력이 발생하는 원리를 이용하며 유체의 온도, 점도, 밀도 등의 영향을 받지 않는 것이 특징이다. 초음파 유속, 유량 센서는 유속에 의한 초음파의 전파속도변 화를 시간차, 위상차, 도플러 효과 등을 이용하여 검출하는 방식으로 대구경의 관로에 많이 사용된다.
- 와류식은 유체의 와류주파수를 측정하여 유량을 산출하는 방식으로 Vortex 유량센서가 대표적이다. 열식 유량‧유속센서는 발열체로부터 열 발산이 유속에 의해서 변화되는 현 상을 이용하여 구조가 간단하고 측정범위가 넓다. 이외에도 질량유량센서, 레이저간섭 계나 자가공명 등을 이용한 방식이 사용되고 있으며 질량유량센서는 온도, 압력 등의 영 향을 받지 않는 장점이 있고 레이저간섭계식은 비접촉식이고 정확도가 높아 각종 연구 나 표준유지에 많이 활용된다. 용도 유량‧유속 센서를 주로 사용하는 분야는 매우 큰 용 적의 액체로부터 미세한 가스의 흐름까지 측정하는 화학공업, 반도체산업, 환경공업, 식 품공업, 에너지, 자동차 산업분야 등 매우 다양하다.
ㅇ 유량유속센서에 있어 기술 선진국에서는 새로운 측정기법의 개발, 고정밀화, 저가격화의 노력으로 각종 유량센서의 상품화가 활발히 진행되고 있으며, 이에 따라 LDV, Coriolis, 초음파 유량센서 등이 개발되어 사용되고 있다.
- 최근 전자, 광학기술 등의 발달에 따라 비접촉, 원격제어, 고정밀급 센서의 개발이 가속 화되고 있다. 일본은 자국시장의 수요부진으로 수출을 위한 고기능, 저가격화의 방향으 로 업체의 노력이 집중되고 있으며, 새로운 측정원리를 도입한 차세대 센서개발에도 지 속적인 투자를 하고 있다.
- 또한 화학처리 공정라인의 자동화에 따라 디지털 신호처리가 가능한 센서를 개발하여 점차적으로 그 적용범위를 넓혀가고 있다. 반도체라인이나 식품, 약품가공공정에 사용 되고 있는 유량‧유속센서의 경우는 오염 및 변성의 위험이 없는 물질로 제작되어야 하 고 이에 대한 소재기술개발이 선행되어야 하므로, 잔류물이 남지 않은 특수한 구조설계 기술도 매우 중요하다. 따라서 이 분야에 대한 생산 및 공급은 일부 전문 업체에서 독점 하다시피 하고 있다.
ㅇ 근접센서는 무접촉으로 물체를 검출하는 센서로서 반도체를 이용하여 반영구적 수명 으로 공장자동화에 광범위하게 사용되고 있다. 종류로는 검출문제의 전자유도 현상을 이용한 고주파 발진형 근접센서가 검출문제와 대지간의 정전용량 변화를 이용한 정전 용량형 근접센서가 있다.
- 근접센서는 최근 복사기, 프린터, 팩스, 인쇄기, 민생용 냉장고, 에어컨, 세탁기 등에 많 이 이용되고, 자동차용 ABS 제어, 도어 개폐, 엘리베이터 등에도 상용화되는 추세이다. 현재 근접센서가 실제 분야에서 채용되는 것은 센서의 감도가 어느 정도까지 미세한 자 기 변화를 검출해 내는가에 있고, 그리고 중요한 것은 제품의 가격, 크기, 전기적 환경성, 전기적 노이즈, 사용 온도, 진동, 균형 등을 만족시켜야 하는 상황이다.
ㅇ 바이오센서에서 개발업체들이 관심을 갖는 분야는 의료용 바이오센서이다. 그 중가장 많은 부분을 차지하는 것은 혈당측정기인데 Lifescan사의 SureStep, Roche사 의 Glucotrend가 가장 많이 사용되고 있다. 현재는 많은 양의 혈액을 채취해 혈 당을 측정하는 광도법이 주로 이용되고 있는데 적은 혈액으로 혈당을 측정하는 전기화학법을 이용한 혈당센서 개발에 주력하고 있다.
ㅇ 관성센서인 가속도센서와 각속도센서의 상황은 MEMS 기술이 급속도로 적용되고 있으며 가속도는 북미지역에서 강세를 보이고 있고, 각속도는 아시아 지역에서 강세를 보이고 있다. 관성센서는 압력센서와 유량센서에 비해 MEMS 기술의 적 용이 쉽고 소형화, 저렴화 할 수 있는 장점이 높은 분야이고 기술의 쟁점사항은 성능(안정성)과 제조공정, 그리고 패키징 기술 등이다.
ㅇ 일본 유니치카가 비결정(amorphous) 금속섬유를 이용한 토크센서 소자를 생산하 며 자동차의 구동 회전축이나 파워스티어링의 토크센서 소자로의 응용개발도 진 행하고 있다.
- 개발된 토크센서 소자는 직경 100미크론의 비결정 금속섬유를 코어재료로 하여 그 표면에 동선을 감은 구조이며 소자는 수지로 포장되어 있어 프린터기판에 표면 실장 할 수 있다. 금속섬유는 철이나 규소, 보론 등의 소재로 구성되어 자기유전 용량인 투자율이 높아 자기의 뒤틀림이 거의 없으며 회전력의 변화 등으로 발생하 는 미소한 자화의 변화를 비접촉으로 감도 좋게 감지할 수 있으며 코어재료가 섬 유이기 때문에 코일화, 소형화가 가능하며 구조가 단순하여 전동드릴과 믹서의 토 크센서에 사용할 수 있다.
4.2 u센서 네트워크산업의 전개
○ 디지털 시대가 심화되면서 전반적으로 급격히 진행되고 있는 디지털 컨버전스 패 러다임 변화로서의 전자태크(RFID)의 이용 확산과 앞으로 유비쿼터스 센서 네트 워크 산업의 성장에서 필요한 것이 u센서 네트워크이다.
- 물건에 전자태그(RFID: Radio Frequency Identification)를 부착하여 사물의 정보 를 파악하고 주변의 상황에 관한 정보를 감지하는 전자태그 및 센싱 기술이 나타 나 고 있다.
- 이 기술은 바코드를 대체하여 상품관리를 네트워크화, 인공지능화함으로써 유통, 물품 관리에서부터 식품, 의료, 약품 등 여러 분야에서 보안, 안전, 환경관리 등 다양한 측면에서 혁신적으로 앞서갈 것이다.
- 그리고, 그동안 추진된 정보화 정책이 사람 외에도 사물에 대한 정보화 정책으로 정보화의 영역을 확대시킬 수 있는 핵심기술로서 떠오르고 있는 것이다.
○ 미국, 일본 등 선진국에서는 몇 년 전부터 전자태그의 여러 특징을 개발하기 위 한 다양한 프로젝트를 통하여 전자태그 및 센서 기술 개발과 실용화에 적극적인 지원을 하고 있다.
- 국내는 정부 주도로 추진되고 있는 차세대 초고속 인프라 구축 정책으로 브로드 밴드 인프라와 디지털 컨버전스 기술발전에 의한 디바이스, 서비스, 네트워크의 진화로 유무선 통합 환경에서의 다양한 서비스의 통합을 가속화 하고 있는 상황 에서 u센서 네트워크의 방향을 전자태그를 중심으로 한 u센서 네트워크 산업의 최근 동향을 살펴보고자 한다.
4.2.1 u센서 네트워크 개념
○ u센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network:USN)란 필요한 모든 것에 전자태그 를 부착하고 이를 통하여 사물의 인식정보를 기본으로 주변의 환경정보, 즉 온도,습도, 오염정보, 균열정보 등까지 탐지하여 실시간으로 네트워크에 연결하여 정보 를 관리하는 것을 말하는 것이다.
- 모든 사물에 컴퓨팅 및 커뮤니케이션 기능을 부여하여 언제(Anytime), 어디서나 (Anywhere), 무엇이든지(Anything)에 관해 통신이 가능한 환경을 구현하기 위한 것이다. u센서 네트워크는 인식정보를 제공하는 전자태그에서 시작해 센싱 기능 이 추가되고 이들 간의 네트워크가 구축되는 형태가 될 수 있다.
- 유통분야의 경우 물품관리를 위해 바코드가 일반적으로 사용되어 왔으나 가격이 매우 싼 반면에 많은 물품을 동시에 처리하는데 한계가 있고, 시간이 많이 걸리 며, 실시간 정보 파악이 불가하며, 근접한 상태에서만 정보를 읽을 수 있는 단점 이 있다. 이에 비해 전자태그 가격은 다소 비싼 편이나 동시에 많은 물품을 처리 할 수 있고, 식별시간이 짧으며, 실시간 정보 파악이 가능하고 수십 센티미터~수 미터 거리에서도 정보를 읽을 수 있으며 보안성도 뛰어나 세계적으로 바코드를 대체할 수 있을 것으로 전망되는 것이다.
○ 최근 전자태그는 저주파 및 고주파의 전자태그를 중심으로 60센티미터 이내의 짧 은 거리에서 출입 통제나 교통카드 등에 활용되고 있으나 앞으로는 극초단파 와 마이크로파를 중심으로 인식거리가 늘어나고 가격이 저렴해지면서 유통, 물류, 환경 감지, 교통 등 다양한 분야에 적용될 것이 예상된다.
- 현재의 단순인식기능에 센싱 기능이 추가되어 의료, 안전, 국방 분야 등으로 이용 이 확대되면 본격적인 유비쿼터스 네트워크의 핵심기반으로 발전될 것이다.
4.2.2 u센서 네트워크 구조
○ u 센서 네트워크는 안테나가 부착된 태그, 즉, 센서와 안테나를 부착한 리더가 정 보통신망과 연동되는 구성이다. 태그와 리더는 전파를 이용하여 연결되며 자 체 에너지원 또는 수신 전파로부터 작동할 에너지 공급을 받아 동작한다.
- 리더기가 태그로 전파를 송신하면 태그는 수신 전파로부터 에너지를 얻어서 활성 화된다. 활성화된 태그는 자신의 정보를 실어서 리더기로 송신하게 된다.
- 전자태그는 태그가 송신하는 전파의 에너지원을 얻는 방법에 따라 수동형 과 능동형으로 구분된다. 수동형은 리더기로부터 수신되는 전파에서 송신에너지 를 얻고 능동형은 별도의 배터리에서 송신에너지를 얻으며 리더기는 수집된 정보 네트워크를 통하여 센터에 전달하게 된다.
4.2.3 u센서 네트워크 기술
○ u센서 네트워크 관련 기술로는 태그, RFID 리더기 및 인식방식 등 있다.
(1) 태그 기술
○ 칩형 태그는 13.56MHz의 칩이 대량 생산되고 있다. 앞으로 글로벌 유통과 물류 등 다양한 분야에서 이용될 900MHz 대역의 칩은 현재 ALIEN, PHILIPS, MATRICS 등에서 생산하고 있다. 2.45G의 칩은 히타치가 소량 생산하고 있다.
- 칩의 가격이 태그 가격의 약 40%를 차지하고 있으나 소형화와 패키지 조립기술을 통해 1센트 수준까지 가격을 낮출 수 있을 것이다.
○ 칩레스(Chipless)형 태그는 인식거리, 정보용량 등의 한계로 제한적으로 이용되고 있다. 그러나 표면 탄성파를 이용한 태그 기술은 저가격, 센서기능 구현이 용이할 것으로 예상된다.
- 센싱형 태그의 경우 태그의 기능을 확장하기 위한 센서 융합형 태그 기술을 통해 능동형 태그의 저가화를 추진 중이며 피츠버그 대학은 센서와 통합 가능하고 안 테나를 칩에 내장한 수동형 초소형 태그를 개발한 바 있다.
○ 태그 안테나 및 패키지 기술의 경우, 태그의 글로벌 사용을 위해 860~960MHz 대 역에서 동작하는 소형의 광대역 안테나 기술을 개발 중이며 안테나 제작비용을 줄이기 위해 칩과 결합이 용이한 프린팅 안테나 기술이 이용되고 있으나, 궁극적 으로 안테나를 반도체 웨이퍼상에 직접 구현하기 위한 안테나온칩(Antenna on chip) 기술을 개발 중이다.
(2) 전자태크 리더 기술
○ 태그 신호 충돌 방지 알고리즘으로 초당 100개까지 인식이 가능하나 수백 개가 가능한 기술을 개발 중이며, 여러 대역의 주파수 인식이 가능한 멀티밴드 (Multi-band), 멀티프로토콜(Multi-protocol) 리더기 기술도 개발하고 있다. 리더는 인식 성능을 높일 수 있도록 2~4개의 안테나를 배열하여 사용하고 있으나 주변 환경에 적응하여 빔을 제어할 수 있는 빔성형 안테나 기술이 적용될 것이다.
(3) 식별(Identification scheme) 기술
○ 전자태그를 이용하여 사물의 식별을 가능케 해야 하므로 용도에 따라서 단위 지 역 또는 전 세계적으로 유일한 인식번호를 부여하기 위한 식별 코드 체계의 정의 가 필요하다.
- 관련 표준으로는 국제유통표준화를 주도하는 EAN(European Article Number, 유 럽)와 UCC(Uniform Code Council, 북미지역)에서 제안한 EPC(Electronic Product Code, 96bit)와 일본에서 제안된 u-ID(Ubiquitous-ID, 126bit) 체계가 있으 며, 국제 표준화 작업을 진행 중에 있다.
- 인터넷 주소 체계에서는 128bit의 IPv6를 추진하고 있어 EPC방식과 연계를 위해서는 국가차원의 코드체계 표준 대응방안의 수립이 필요한 것이다.
- 리더가 읽은 전자태그의 정보를 이용하여 다양한 상품정보를 비즈니스 애플리케 이션에 연계시켜 주는 미들웨어의 개발 및 시험을 하고 있으며 전자태그의 EPC 정보를 Savant 서버에 보내어 ONS에서 사물정보가 있는 PML의 위치를 확인하 고 PML의 서버로부터 사물의 구체적인 정보를 얻는 연구가 행해지고 있다.
4.2.4 세계 시장 동향
(1) 국내외 시장
○ 유비쿼터스 컴퓨팅 환경이란 모든 곳에 컴퓨터가 내장되어 자유롭게 사용할 수 있으며 사람 자신이 네트워크와 통신기능을 가진 소형 컴퓨터를 휴대하여 언제 어디서나 사용자 상황에 따라 변화하는 서비스를 제공함을 특징으로 한다.
- 유비쿼터스 컴퓨팅 환경은 센싱, Tracking(위치추적, GPS 등), 스마트 기능, 가상 현실과 같이 물리공간의 전자화를 가능케 하며 IPv6, 무선인터넷 증강현실 (Augmented Reality)기능을 통해 전자 공간의 물리 공간화를 동시에 실현한다.
○ 유비쿼터스 관련 시장은 유무선기기, 센서 네트워크, 서비스 시장을 포괄하는 넓 은 개념의 시장을 의미한다. 코어 시장과 응용시장으로 구분해 볼 수 있다.
- 코어시장은 유비쿼터스 네트워크를 실현하고 구성할 설비 및 기기, 서비스 관련 시장을 의미하며, 네트워크, 애플리케이션, 플랫폼 등의 기술과 관련이 높다.
- 응용시장은 유비쿼터스 통신 환경을 이용하여 제공되는 서비스나 콘텐츠, 상거래 시장 등으로 다양하게 구성된다.
- 이러한 개념에서 보면 유비쿼터스 센서 네트워크 산업은 네트워크 구성 설비 및기기시장 서비스 시장 및 관련 애플리케이션 및 산업 등을 , SW 포함할 수 있다. 따라서 유비쿼터스 센서 네트워크 시장은 태그관련 시장 외에도 서비스, 애플리 케이션 및 상거래 시장으로까지 확대되는 것이다.
○ 예측기관의 추정에 의하면 세계 전자태그 관련 시장은 2010년 100억 달러 규모, 국내시장은 2010년 13조 원 규모로 전망되고 있다.
- 그러나 확대 개념 유비쿼터스 관련 시장은 세계시장은 2005년 총 2,525억 달러에 서 2010년의 총 7,025억 달러로 연평균 약 23%의 성장이 예상된다. 국내 시장은 2005년의 13조 5,600억 원에서 2010년의 51조 원으로 연평균 약 30%의 성장이 전 망된다.
○ 성장 잠재력을 가지고 있는 유비쿼터스 시장 중 u-센서 네트워크 시장의 성장을 위해서는 태그 원가의 많은 부분을 차지하고 있는 칩 가격의 인하가 필수적이며 칩레스 기술의 사용이 불가피하다.
- 1센트 이하의 태그 가격을 구현하고 태그기술의 실질적인 도입을 위해 칩레스 기 술을 사용한 태그의 점유율이 2007년 이후부터는 크게 높아질 것으로 전망되고 있어 관련 기술의 개발 및 표준 제정의 주도권을 잡기 위한 업체들의 치열한 경 쟁이 예상된다.
(2) 기술개발 동향
○ u센서 네트워크 관련 해외 기술 개발 동향을 살펴보면 유비쿼터스 컴퓨팅 환경 구축을 하기 위한 다양한 시도를 통한 상용화 기술과의 연계를 시도하고 있다.
- 미국의 경우 MIT를 중심으로 전자태그를 이용한 상품관리를 위하여 북미지역 코 드 관리 기관(UCC), 국방성, 업체 등이 협력하여 Auto-ID 센터를 1998년 설립하 여 기술개발 및 상용화를 추진하고 있다.
- EC는 2001년에 시작된 정보화 사회기술 계획(Information Society Technologiesresearch program: IST) 의 일환으로 사라지는 컴퓨팅 계획(Disappearing Computing Initiative) 즉, 일상 사물에 전자태그를 부착하여 사물간의 지능적이고 자율적인 감지와 통신이 가능한 환경을 구축하는 사업을 통해 관련 기술을 개발 중이다.
- 일본의 경우 모든 사물에 초소형 칩을 이식, 네트워크를 구성하여 통신이 가능한 유비쿼터스 컴퓨팅 환경을 구축하기 위해 유비쿼터스 ID 센터를 2003년 설립하였 다. 이외에도 각국에서 전자 태그를 실생활에 적용하는 Future Store 프로젝트, SCM 영역에 적용한 ParcelCall 프로젝트, MyGROCER 프로젝트 등이 진행중에 있으며 UWB의 경우 미국은 국방성, 인텔 등을 통해 상용화 기술을 개발하고 있 다.
○ 해외 기술 개발 프로젝트 현황을 보면, 다양한 분야에서 유비쿼터스 환경조성을 위하여 컴퓨팅 환경 및 네트워크 구축에 필요한 기술 확보를 위하여 유비쿼터스 컴퓨팅, 유비쿼터스 네트워크 프로젝트의 다양한 연구개발 프로젝트가 있다.
- 유비쿼터스 컴퓨팅 프로젝트로, KARMA 프로젝트는 컬럼비아 대학에서 진행된 프로젝트로 외부로 비추어 보이는 투과형 디스플레이와 공간 위치 센서를 조합한 것을 머리에 부착하고 레이저 프린터의 보수를 지원한다.
- Digital Desk 프로젝트로 제록스 유로파크의 디지털 데스크는 현실의 책상 위에 설치된 세 개의 컴퓨터 화상을 위에서부터 투영하면서 동시에 TV 카메라로 책상 위를 촬영하고 컴퓨터로 전송하는 시스템이다.
- Chameleon 프로젝트로 토론토 대학의 카멜레온 시스템은 손바닥 크기의 디스플 레이에 공간위치센서를 부착한 디바이스를 주변에 있는 물체에 가까이 갖다 대면 물체에 관한 정보를 디스플레이에 표시해주는 것으로, 특정 지역의 보다 더 상세 한 정보나 날씨 등을 표시하게 하는 액티브 지도, 도서관에 응용을 시도한 액티 브 도서관 시스템 등이 고안되었다.
- Smart dust 프로젝트로 미국 버클리 대학에서 1999년부터 추진된 지능화된 먼지(smart dust) 프로젝트는 공중에 뜰 정도로 미세한 입자에 컴퓨터, 센서, 태양전지 등을 쌓고 다수의 입자가 서로 통신하면서 자유도가 높은 센서 및 센서네트워크 를 구현하는 것으로 1㎣ 부피의 입자를 목표로 개발이 진행 중이다.
- 지능화된(intelligent) 쓰레기통 프로젝트로 NCR의 Knowledge labo가 1999년에 발 표한 컴퓨터를 이식한 쓰레기통이다. 사람이 버리는 쓰레기를 쓰레기통 위에 가 지고 가면 바코드를 읽어서 쓰레기 종류를 인식하고 네 가지로 분류된 구획 중 어느 하나에 넣어지게 되며 병, 종이, 음식 등 각각 다른 구획으로 분류되어 쓰레 기 처리를 간편하게 처리한다.
- 전자천 프로젝트로 DARPA가 진행한 전자천(e-textile)을 제작하는 섬유와 일렉트 로닉스의 융합을 목표로 하는 프로젝트로 섬유를 프린터 기판 대용으로 섬유 속 에 이식되는 전자소자의 연구개발을 실시하고 있다.
○ 유비쿼터스 네트워크 프로젝트를 보면, CoolTown 프로젝트로 HP인터넷 및 이동 시스템 연구소(Internet and Mobile Systems Laboratory)를 중심으로 시작된 연구 프로그램으로서 현실세계와 가상세계의 연결을 위한 Real World Wide Web의 구 현 및 이를 위한 소프트웨어, 서비스, 정보기기의 연구개발을 목표로 하고 있다. 누구나 다양한 정보기기를 이용해 자신이 속해 있는 공간 및 그 안에 존재하는 모든 사물 등과 관련된 서비스(e-service)를 인터넷을 통해 이용할 수 있는 세상을 구현하려는 연구이다.
- Aura 프로젝트로 1999년부터 CMU(카네기 멜론대)에서 시작된 보이지 않는 컴퓨 팅(invisible computing)에 관한 프로젝트이다. 프로세서나 메모리가 넘쳐나게 되 어 지금은 가장 귀중한 컴퓨팅 자원은 사람의 주의라는 것이 기본적인 생각이다.
- Pervasive Computing 프로젝트로 미국 표준기술연구소(National Institute of Standards and Technology)의 정보기술 응용부(ITAO)가 중심이 되어 컴퓨팅이나 센서가 디바이스, 기기, 장치, 혹은 집과 사무실, 공장, 양복 등 모든 곳에 존재하 도록 하는 Pervasive Computing프로젝트를 추진하고 있다.
프로젝트로 스위스 취리히의 연방기술연구소 - Smart Its 산하 분산시스템 연구그룹 에서 진행되었다. 유럽연합의 정보사회기술(IST)연구 프로그램의 지원 하에 수행 되고 있는 사라지는 컴퓨터 이니셔티브(Disappearing Computer Initiative)의 16개 연구 프로젝트중에서 가장 대표적인 것으로 사람 주변의 모든 사물들에 센서, 스 스로 정보처리를 할 수 있는 마이크로프로세서, 무선통신 및 전력을 공급할 수 있는 장치들을 삽입하여 스마트 사물들 간의 협력적인 상황인식 및 활동을 수행 하게 하는 것이다.
- EasyLiving 프로젝트로 마이크로소프트사의 연구실에서 진행한 장차 일상생활에 적용 가능한 유비쿼터스 컴퓨팅에 대한 연구이다. 이동 컴퓨터상에서 개인 정보 를 조작하거나 실내의 다른 사람과 정보 공유 혹은 실내의 다른 컴퓨터를 제어할 수 있도록 하는 연구를 포함하고 있다.
- TTT(Things That Think) 프로젝트로 1995년부터 개시한 MUT 미디어 라보의 프 로젝트로 미래의 컴퓨팅은 컴퓨터가 우리 주변의 일상생활에 들어와서 그것들이 서로 협조하면서 우리들의 생활을 돕는다는 생각에 기초한다.
- Oxygen 프로젝트로 1999년 MIT 컴퓨터 과학연구소와 인공지능연구소가 개시한 인간 중심의 컴퓨터 시스템 프로젝트이며 DARPA와 산업계의 지원으로 ‘Pervasive, Human-Centered Computing’을 중심으로 진행하였다. 기본적으로 컴 퓨터가 산소와 같이 풍부해져 우리의 환경 자체로 파고드는 인간 중심의 컴퓨터 환경을 추구한다. 즉, 특별한 지식 없이도 언어나 시각 등 자연 인터페이스를 매 개로 언제, 어디서나, 사용자 요구에 맞는 서비스를 이용할 수 있는 컴퓨팅 환경 을 구현하는 것이다.
- 차세대 대학 유비캠퍼스 프로젝트로 유럽의 하노버대학(독일)과 VTT(핀란드)의 대 학이 유비쿼터스 컴퓨팅 환경에 필요한 기반 기술과 대학교 환경에서의 유비쿼터 스 컴퓨팅 응용 시나리오에 대한 비전과 유비쿼터스 컴퓨팅이나 기술에 대한 잘 못 예측된 부분의 파악과 더불어 유비쿼터스 컴퓨팅 영역의 새로운 기술 통합을 얻기 위하여 시작하였다.
- TRON 프로젝트로 동경대학교 사카무라 켄 교수가 주도한 트론 프로젝트는 크게 두 부분으로 나뉘어서 진행되었는데, 궁극적으로 안전하고, 편리하고, 잘 작동하 고, 인간의 생산성을 향상 시켜주는 광범위한 기능을 수행할 수 있도록 모든 컴 퓨터들이 서로 연결된 편리한 생활과 작업공간을 개발하는 것을 목표로 하고 있 다.
(3) 해외 기업 전략
○ ATAndT, IBM, Accenture, 인텔 등 미국기업에서는 고도의 이용 가능한 컴퓨팅 서비스 전략을 기반으로 글로벌 e-Business를 수행하기 위한 컴퓨팅 환경 등의 제 공, 스스로 알아서 인간을 대신하는 자율 컴퓨팅, 유비쿼터스형 비즈니스 아키텍 처 개발, 기계와 로봇에 탑재 가능한 프로세서 개발 등 유비쿼터스 컴퓨팅 환경 구축에 중점을 두고 연구개발을 추진하고 있다.
- 일본기업들은 NTT, KDDI 등 통신사업자, 샤프, 소니, 도시바, 일본전기, 히타치, 후지쓰, 마쓰시타 전기 등 제조업체를 중심으로 현실세계의 풍부한 정보를 제공 하는 환경의 실현을 지향하는 유비쿼터스 네트워크 실현 및 관련 애플리케이션, 단말기술 확보에 중점을 두고 연구개발을 추진 중이다.
4.2.5 국내 기술개발 동향
○ 유비퀴터스 네트워크에 대한 체계적인 개발 계획 수립 단계이며 저주파 RFID IC 칩 및 리더 모듈을 도입하여 도서관, 출입통제, 교통카드 등에 사용하고 있다. 그 러나 실질적으로 칩은 전량 해외수입에 의존하고 있으며 태그는 일부 중소 기업 체에서 소량 조립 생산중이나 주변 환경의 영향을 받지 않는 차폐 기술 등의 Packaging 기술력도 해외 선진 업체에 비해 약세에 있다. 리더는 RF모듈, 안테나 등 핵심부품을 수입하여 조립 생산하는 수준에 그치고 있다.
- 유비쿼터스 환경 구축을 위하여 한국도로공사 주도의 지능형 도로 구축을 위한Smart way 프로젝트, 산자부, 과기부의 차세대 유비쿼터스 컴퓨팅 기술개발 프로 젝트, 정보통신부의 u-센서 네트워크 구축 프로젝트 등이 추진되고 있다. 또한 기 업 차원에서 많은 대기업, 중소기업 등이 관련 단말기, 솔루션개발, 서비스 제공 에 필요한 기술 확보 및 시장선점을 위하여 관심과 노력을 집중시키고 있다.
4.2.6 주파수 동향
○ 전자태그에 사용되는 주파수 대역은 13.56MHz, 433.92MHz, 860~960MHz, 2.45GHz 대역에 전세계적으로 ISM대역으로 분배되어 사용되거나 사용 예정으로 있다. 앞으로 전자태그 서비스 활성화에 따라 이용증가가 예상되고 있다. 주파수 대역에 따른 이용특성은 각 주파수 대역의 전파특성에 따라 인식속도, 환경의 영 향, 태그의 크기, 주된 적용분야 등이 각기 다르게 적용되고 있다.
- 13.56MHz 대역: 전 세계적으로는 ISM 대역으로 분배되어 있으며 전자태그용으로 는 물류 및 제품 유통 등에 이용되고 있으며 향후 이용증가가 예상된다.
- 433.92MHz 대역: 미국 등에서 액티브 태그를 적용하여 컨테이너 관리용으로 사용 하고 있으며, 안전을 위한 모든 수출입 컨테이너에 테러 방지용으로 사용을 검토 중에 있다. 우리나라 및 일본은 아마추어용으로 사용하고 있어 공유 또는 재분배 검토가 필요한 주파수 대역이다.
- 860~960MHz 대역: 전세계적인 유통, 물류 등의 전자태그용으로 가장 적합한 대역 으로 전망되고 있다. 미국은 ISM 대역으로 분배되어 있으며 비허가 무선기기를 사용하도록 규정되어 있다. 유럽은 기존의 SRD(Short Range Device)용으로 할당 되었으나, 전자태그 서비스에는 적합하지 않아 새로운 규격과 표준을 준비중에 있다. 일본은 950MHz 대역의 6MHz대역을 전자태그로 사용을 발표하고 향후 전 송방식과 출력, 규격 등을 연구중이다. 우리나라는 CT-2 반납대역인 910~914MHz를 검토 중이다.
- 2.45GHz 대역 : 전 세계적으로 ISM 대역으로 분배되어 있으며 전자태그용으로 활 용중인 주파수 대역이다.
4.2.7 전개 방향
○ u센서 네트워크는 자동화, 융합화, 지능화 단계를 거쳐 2010년까지 사물 간의 네 트워크 구축을 통한 상황인지 및 개체 간 자율적 통신이 가능한 서비스를 제공할 수 있는 방향으로 발전할 것이다.
- 초기에는 고정 개체정보 또는 사물정보를 인지하는 수준에서 보급되나 상황인지 및 자율적 정보통신이 가능한 수준으로 나아갈 것이다. 따라서 주요 응용분야는 초기 물류 및 생산관리 차원에서 주로 사용되나 성숙되면서 환경관리 및 생산제 어 단계에 진입할 수 있을 것이다.
- 칩 가격도 초기에는 20센트 이상이 소요되어 고가품 중심으로 이용되나 대량생산 및 대량 보급에 따른 10센트 이하의 대폭적인 가격하락에 힘입어 적용범위가 광 범위하게 확대될 것으로 예상된다.
○ 해외의 경우 전자 태그는 생산공정, 물류, 유통, 교통 등의 분야에서 파일롯 프로 젝트로 시범서비스를 추진하는 등 다양한 시도가 이루어지고 있으나 아직 본격적 인 도입은 이루어지지 않고 있다. 비교적 가격이 고가인 관계로 고가의 물품관리 분야에 주로 활용되고 있다.
- 국내의 경우 시범서비스 위주로 그 활용이 추진되고 있으며 대부분 13.56MHz를 이용하여 생산공정, 교통카드, 도서관리, 물품 관리 분야에 활용 및 도입이 추진 되고 있다.
○ 전자태그의 이용은 칩의 가격, 크기, 성능 등 센서 기술의 발전에 따라 시장에서 의 적용이 확산되면서 단계적으로 발전할 것으로 예상된다. 전자태그가 소형화,지능화되는 데 비하여 가격은 수 센트로 저가화가 실현되면서 물류, 유통분야 및 환경, 재해예방, 의료관리, 식품 관리 등 실생활에서의 활용이 확대될 것으로 전 망되고 있다.
- 전자태그에 통신기능이 부가되고 점차 주위 환경을 감지하는 센싱 기능이 부가되 어 능동적으로 정보를 처리하는 지능형 초소형 네트워크 단말로 발전되어 현재의 고정된 개체 인식 코드 획득 수준에서 2007년경 다기능 태그에 의한 상황인지처 리 수준으로 진화하여, 2010년 이후에는 개체간 통신기능을 갖춘 지능형 u센서 네트워크로 발전할 것이다.
○ u센서 네트워크 구축은 유비쿼터스 사회를 구현하는 핵심요소이며 이를 통해 디 지털 홈네트워크의 구현 등 실생활에서의 응용이 가능하므로 풍요로운 삶을 제공 하는 원천이 될 수 있다.
- 이미 구축된 초고속 인터넷 인프라와의 연계를 고려한 일관성 있는 추진 체계를 통해 정보통신 산업의 재도약을 도모할 수 있다는 점에서 국가 경쟁력 제고에 기 여할 수 있다.
○ 국내의 u센서 네트워크의 산업 경쟁력은 2, 3년 전부터 관련 기술개발 프로젝트 를 시작한 선진 주요국에 비하여 핵심 기술면에서 뒤진 상태에 있다. 그러나 정 보통신 환경에서 보면 다양한 기술적용에 유리한 인프라가 구축되어 있으며 IT, RF 기술 인력이 비교적 풍부하게 확보되어 있고 정부 주도의 집중적 사업 추진 이 가능하다는 장점이 있다.
- 반면에 SoC등 부품 기술이 부족하고 물류이용 기반 낙후로 비즈니스 부문에 실질 적인 적용 및 활용이 더딜 수 있으며 장기적 안목의 투자 부족으로 표준화 및 기 술 경쟁에 있어 뒤쳐질 수 있다는 약점을 가지고 있다.
- 선진국 대비 국내 부품 기술 축적의 미비로 기술 종속의 위협이 커지고 있으며 일부 선진국 주도의 표준화 진행 및 국내 독자 표준 미비로 시장의 변화에 재빠 르고 시기적절하게 대응하고 있지 못하다는 위기 요인을 안고 있다.
○ 국내에서 선도 가능한 특정 응용분야에 산학연의 역량을 집중하여 세계 최고수준 의 기술 경쟁력을 확보할 필요가 있다. 이를 위해서는 우선 다양한 응용 모델 개 발과 함께 세계 최고수준의 초고속 통신 인프라를 활용한 초기수요 창출과 서비 스 공급기반을 확립하고 시장형성을 통한 관련 산업수요확대와 산업 경쟁력 강화 를 추진할 필요가 있다.
- u센서 네트워크 산업의 성장 로드맵에 맞추어 전략적으로 핵심기반 기술개발을 추진함과 동시에 시범서비스 제공을 통한 초기 수요 창출 및 서비스 공급기반의 확립이 필요하다.
- 국내 개발된 기술 및 서비스에 대한 적극적인 표준화를 추진하고 첨단기술정보의 공유 및 산학연의 효율적인 협력 및 해외 관련기관과의 협력 등을 통한 산업경쟁 력 강화에 필요한 산업지원체계의 구축해야 할 것이다.
○ 특정분야를 대상으로 하여 전자 태그, 리더, 전송, 미들웨어 및 서비스 기술 등 공통요소기술 외에도 모델이 되는 응용분야를 중심으로 저속의 u-센서 및 네트워 킹 기술 개발, 유무선 통신망과의 연동기술 등 전송, 네트워킹 기술에도 중점을 두고 응용모델 및 서비스와 밀접히 연계된 기술개발을 추진해야 할 것이다.
- 물류, 텔레매틱스, 홈 네트워크, 병원, 환경 등 다양한 응용서비스에 적용이 가능 한 공통 플랫폼을 개발하는 것이다. 국내 식별 코드 표준의 설립도 시급한 상황 이므로 ISO 표준 식별코드, EPC, 그리고 IPv6 주소 체계를 활용한 유비쿼터스 환경에서 사용 가능한 국내 코드 체계의 개발이 필요하다.
- 한정된 자원을 효율적으로 사용하기 위하여 관련 기관 간의 적절한 역할 분담 및 유기적인 협력체계 구축을 통해 다양한 핵심요소기술을 조기에 확보하고 각 기술 영역별로는 기관의 장점을 살릴 수 있는 선택과 집중을 위한 기능적 역할 분담 이 필요하다. 또한 관련 협회를 이용하여 이용자, 서비스업체 및 관련기관이 긴밀 히 협력할 필요가 있다.
○ 산업 육성을 위해서는 초기 수요창출, 네트워크 인프라 구축, 기술 개발 지원 및 협력 체제의 구축 등 산업 기반 조성이 되어야 할 것이다. UWB, RFID 등 관련 국제기술표준에 대응한 국내 기술기준 및 주파수 사용기준 마련, Test bed 구축, 시범서비스 추진, 공동실험실운영, 시험지원, 기술표준 제정 등의 업무를 체계적 으로 지원하고 해외 관련 연구센터와 전략적 협력체제의 구축, 기술정보 공유 및 교류, 보급 등의 활동이 있어야 할 것이다.
- u센서 네트워크를 이용한 서비스 활성화를 통해 산업 기반을 조성하기 위해 로컬 u센서 네트워크와 광역 초고속 유무선 네트워크의 연계를 통한 광역 u센서 네트워크 실현하며, 초기 수요가 크게 나타날 것으로 예상되는 물류 및 유통회사 를 중심으로 u센서 네트워크가 조기에 구축될 수 있도록 지원책이 나와야 할 것 이다.
- 특화된 기술을 보유한 중소기업 또는 벤처기업에 대한 연구개발지원을 확대하고, 시장과 직접적으로 연계된 산업체의 기술역량 향상을 위하여 고도의 연구능력을 보유한 학계, 연구소와의 공동연구를 통해 핵심기술의 확보할 수 있도록 산학연 협력체계를 강화할 필요가 있다.
○ u센서 네트워크 산업의 활성화 및 수요창출을 위해서는 지속적인 시범 사업의 발 굴 시행이 필요하다.
- 국가적으로 파급효과가 큰 분야를 우선적으로 선정하되 산업발전 로드맵에 따라 단계적으로 응용 분야별 시범서비스를 선정 제공해야 할 것이다. 보급 기간 단축 을 위해 서비스와 응용 시스템의 개발을 병행하여 추진하며 법제도 체계를 정비 하여 실질적이고 효율적 서비스가 가능하도록 할 필요가 있다.
- 시범서비스 발굴 시에는 원칙적으로 국민 생활 및 산업 전반에 파급 효과가 큰 분야에서 신규 시장 창출 및 국가 경쟁력 확대가 가능하도록 하고 수요자 중심의 지원정책과 홍보활동을 강화하여 조기 산업화 정착 및 빠른 보급의 유도가 있어 야 할 것이다.
4.3 식품용 온도센서 개발
ㅇ 온도센서로 가장 널리 사용되고 있는 것은 써미스터와 열전대이다. 써미스터는 고감 도, 고 응답성, 안정성 및 회로가 간단한 장점 등으로 그 사용이 크게 증가하고 있다.
- 써미스터의 기술개발은 고정밀의 써미스터를 개발하는데 있다. 벌크형 써미스터의 경 우 세라믹칩 형 및 DHT(double heatsink thermistor)형이 있으며 형으로는 SiC박막써 미스터가 있다. Sic박막써미스터는 측정온도범위가 넓고 고정밀도 및 고속인 특징을 갖고 있다.
ㅇ 또한 실리콘 IC센서는 온도 이외에 광, 압력, 위치, 자장 등을 측정할 수 있는 다기능의 집적화 센서로서 개발과 실용화가 진행되고 있다.
- 세계적인 써미스터 제조업체로는 일본의 무라타(Murata), 마쯔시다 전자부품, TDK, 이 시주카(Ishizuka), 유니존(Unizon) 등이 있으며, 독일의 시멘스(Siemens), 네델란드의 Philips, 미국의 Fenwal등이 있다. 일본의 DTK와 이시주카는 최근 고정밀도, 저소비전 력, 내열성 등을 향상시킨 표면실자용 칩써미스터를 개발, 판매에 주력하고 있다. 써미 스터의 세계시장은 무라타를 비롯한 일본업체들이 압도적인 시장점유율을 보이고 있 다.
⊚ 온도센서의 개발 사례는 다음과 같다.
ㅇ 전투기 브레이크 과열방지센서시스템을 개발하고 있다.
- 미국 에너지부의 Pacific Northwest National Lab에서 전투기의 브레이크 과열로 화재가 발생할 수 있는 위험성을 실시간으로 감지하여 위험수준을 경고하는 센서 시스템을 개발 중에 있다.
- 이 시스템은 지상요원으로 하여금 전투기가 착륙하자마자 브레이크의 온도를 체 크하고 화씨로 1,800도 이상이 되면 경고를 하여 최악의 상황을 미연에 방지할 수 있도록 하며 조종사가 이와 같은 상황을 인식하면 다른 전투기의 주위를 벗어나 큰 화재를 방지할 수 있고, 센서시스템을 모니터하여 브레이크가 냉각된 후 빠른 시간 내에 재급유를 하여 다른 임무를 수행할 수 있도록 하는 역할을 할 수 있도 록 하는 시스템이다.
- 이 센서는 라디오주파수 태그(Tag)를 가진 화씨 2,000도까지 감지할 수 있는 온도 센서를 이용한 것으로 이 센서는 전투기의 브레이크패드를 모니터하기 위해 사용 하는 핀 속에 장착되는데 같이 장착되는 RF Tag는 조그만 실리콘 칩과 센서에 연결된 안테나로 구성되어 있어 전투기가 착륙하면 지상요원은 조그만 무선기를 가지고 센서에서 방출되는 주파수를 검출하여 온도를 감지하여 측정하면 된다.
ㅇ 인공피부 개발
- 일본 도쿄(東京)대 공학부 물리공학과 교수팀이 압력과 온도를 느끼는 인공 피부를 개 발했다. 인공 피부가 실용화되면 로봇도 촉각과 온도를 감지할 수 있게 된다. 인공 피부 를 만들기 위해서는 먼저 압력 센서와 온도 센서를 각각 신축성 있는 플라스틱 망 위에 붙여야 한다. 이 두 장의 망을 그물눈이 어긋나게 겹쳐 놓으면 인공 피부가 된다.
- 이 인공 피부는 두께가 1㎜에 불과해 달걀처럼 굽은 면에도 밀착시킬 수 있다. 인공 피 부의 감지 능력은 섭씨 80도까지의 온도와 ㎠당 300g까지의 압력이다. 실리콘으로 압 력 감지 시트를 만들면 100㎠당 10만 엔 정도의 비용이 들지만 도쿄대 물리공학 교수팀 이 개발한 인공 피부는 100엔 정도로 저렴한 것으로 알려졌다
ㅇ 일본 대성라믹-식품용 온도센서 개발
- 빵을 만들 때 첨가하는 효모를 이용, 제조원가가 수엔에 불과한 온도 관리센서가 일본 에서 개발됐다. 일본 농림수산성 식품 종합연구소와 포장필름충전기기 메이커인 대성 라믹은 효모로 빵을 부풀게 하는 원리를 이용 이 온도 센서를 개발했다.
- 당(糖)을 먹고 탄산가스를 방출하는 효모의 발효현상은 온도가 높을수록 활발한 성질 을 갖고 있는데 개발된 센서는 효모와 당을 투명 팩에 넣어 예정 온도시간 내에는 탄산 가스가 녹아 거품이 발생하지 않으나 주어진 조건을 초과하는 경우에는 거품이 발생되 도록 되어 있다.
- 거품발생 여부로 대상 식품이 적정온도로 관리되었는지를 육안으로 확인할 수 있다. 생 선회의 적정 온도인 4도에서 도시락의 적정 온도인 18도까지 효모와 당의 첨가량으로 온도 조절이 가능해 식품의 종류별로 적합한 온도를 관리하는 효모센서를 제조할 수 있 다. 효모 온도센서가 실용화되면 유통과정에서 적절한 온도의 품질관리가 요구되는 생 선회나 반찬 등 팩포장 식품의 신선도를 소비자들이 쉽게 체크할 수 있다.
- 한편, 대성라믹은 고속 자동충전기로 1시간에 2만4000개 이상의 센서를 생산할 수 있는 기술을 개발, 제조비용을 개당 수엔정도로 낮추는데 성공했다. 식품 공장에서 출하시 효모센서를 부착하면 유통과정에서온도관리가 적절하였는지 여부를 식품구입시 소비 자가 체크할 수 있다.
- 온도를 감지해 색깔이 변하는 센서는 과거에 개발된 적이 있으나 개당 코스트가 수 백 엔으로 높아 실용화되지는 못했는데 이번에 개발된 효모센서는 제조코스트가 낮아 실 용화 가능성이 높은 것으로 업계는 판단하고 있다. 대성라믹은 올 여름부터 슈퍼마켓 등에서 실증 실험을 거쳐 빠르면 내년부터 실용화할 계획이다.
4.4 바이오센서의 기술 동향
4.4.1 바이오센서의 종류
○ 바이오센서는 생체 관련 화학물, 미생물 반응, 유기화학물을 이용해 특성을 계측 하는 것이다. 생물학적 요소와 분석 대상 물질과의 반응에서 나타나는 전기화학 적 변화, 열에너지의 변화, 형광이나 색의 변화 등을 인식 가능한 신호로 변환시 켜주는 장치와 결합하여 제작한 기구를 말하는 것이다.
- 바이오센서는 전극형 바이오센서, 효소센서, 당센서, 지질센서, 핵산관련 화합물센 서, 효소센서, 비타민센서, 미생물센서, 면역센서 등 여러 가지로 분류될 수 있다.
4.4.2 전극형 바이오센서
○ 전극형 바이오센서는 분자식별을 할 수 있는 생물 기능성 막과 전극으로 나눈다. 막위에서 화학물질의 소비, 생성 반응이 일어나 이들 화학물질에 잘 반응하는 전 극을 설치하여 원래의 화학물질 농도를 계측할 수 있도록 하는 것이다.
- 전극에서 전기로 변환하는 방식은 포텐쇼 메트리와 암페로 메트리가 있으며, 포텐 쇼 메트리는 화학반응시 발생하는 각종 이온 농도에 반응할 수 있는 막을 설치하 여 이때 발생하는 막 전위로 전기 신호를 얻는 방식이다. 전극으로서 이온 종류 에 따라 반응할 수 있는 선택성 전극이나 가스 전극이 사용된다. 암페로 메트리 는 확학반응에 전극 물질이 직접 기여를 하여 발생하는 전류를 이용해 전기신호 를 얻는 것이다. 전극으로 산소 전극이나 과산화 수소 전극이 이용된다.
4.4.3 미생물센서
○ 미생물에는 호기성과 염기성이 있다. 염기성은 생육시 산소를 필요로 하고 호흡 으로부터 활동 상황을 관찰할 수 있다. 염기성 미생물은 산소를 필요로 하지 않 는 곳으로 이산화탄소를 추적하여 활동을 추적한다.
- 미생물센서는 미생물이 호흡활성의 변화를 전극으로 측정하는 것과 미생물이 배 출하는 전극 활물질을 전극으로 하는 센서로 구분된다. 미생물센서는 고분자 막 과 전극으로 구성되며, 미생물은 당류 단백질이나 아미노산 등을 섭취하면 활성 이 증대된다.
○ BOD센서는 국제적인 수질의 오염 지표인 BOD(생물화학적 산소요구량)를 나타내 는 구조이다. 미생물은 당류 단백질이나 아미노산 등을 섭취하면 호흡활성이 증 대된다.
- 이것을 용존산소 포화로 유지되어 있는 완충액에 넣으며 정상 전류값을 얻는데 이 전류는 미생물의 정상 호흡을 나타낸다. 완충액에 글루코스의 영양을 넣으면 전류는 급격히 저하한다. 효모가 글루코스를 자화하면 호흡활성이 높아져 산소를 소비하므로 전극으로 확산되는 산소량이 감소된다. 액중에 미생물 막으로 산소량 과 미생물 막에서 산소량이 평형을 이루어 정상전류 값을 얻게 되는 것이다.
4.4.4 효소센서
○ 효소는 미생물로부터 생산되고 개발된 바이오센서이다. 글루코스를 산화하는 효 소인 글루코스 옥시다아제를 폴리아크릴 아미드겔막에 포괄 고정시켜 이것을 클 럭형의 산소 전극위에 장착한 효소 전극이 처음으로 개발된 것이다.
- 글루코스센서를 글루코스를 함유한 시료액에 넣으면 글루코스가 효소막에 확산되 어 산화된다. 이 반응으로 산소가 소비되고 과산화수소와 글루코놀락톤이 생성 된다. 산소의 소비량은 전극으로 추정된다.
4.4.5 첨단 바이오센서의 개발
○ 바이오센서는 측정 대상물질, 센서에 고정한 생물학적 요소, 신호변환기의 종류에 따라 나눌 수 있는데, 시작단계에서는 포도당센서처럼 효소를 신호변환기 소장에 고정하여 제작한 것이 대부분이었다.
- 분자생물학의 발전에 힘입어 항체효소 결합체 등을 사용하여 제작된 센서들이 개 발되고 있다.
○ 효소를 이용한 촉매센서, 항원항체 반응을 이용한 친화결합센서, 대량의 유전정보 를 초고속으로 처리하기 위한 DNA칩, 단백질칩, 시료의 처리와 분석을 처리하는 랩온어칩과 같은 칩센서에 대한 개발이 활성화되고 있다.
- 분자생물학기술, NT, IT와 융합된 첨단 센서들의 개발에도 투자가 이루어지고 있 다. 반도체 소자의 미세전극에 나노입자와 단백질을 결합시킨 고감도의 면역분석 센서, 고집적의 유전자 정보를 이식한 칩센서, 거부 반응 없이 체내에 삽입하여 각종 생화학 물질을 검출하는 센서 등에 관한 연구가 이루어지고 있다.
- 그리고, 이들 센서를 한 소자 내에 집적화시키기 위한 연구, 도출된 신호들을 처 리하는 집적회로의 칩을 결합시키는 연구 등 여러 연구들이 선진국을 중심으로 주요 국가에서 추진되고 있는 것이다.
4.4.6 바이오센서시장의 성장성
○ 바이오센서에 대한 수요가 매우 다양해 50 억불에 달할 정도로 큰 시장을 형성하 고 있으며, 매년 10% 이상 고성장을 보이고 있는 것이다. 바이오시장에 인력과 자본이 집중되고 있으며, 개발된 신제품에 대한 경제적 보상이 천문학적 수치를 보이기도 한다.
- 바이오센서의 가장 큰 시장은 임상진단을 위한 의료용이 대부분이다. 혈당 측정용 바이오센서가 주도하고 있으나, 콜레스테롤, 요소 등 생체 물질을 분석하는 바이 오센서에 대한 수요가 빠르게 확산되고 있다.
○ 환경 현장에서 공해 물질 감시를 위한 환경용 바이오센서, 식품의 안전성을 관리 하기 위해 잔류농약, 독성화학물질들을 현장에서 용이하게 분석하는 바이오센서 로의 요구가 높아지고 있다.
- 군사용 바이오센서는 2001년 미국에서 발생한 911테러와 탄저균 테러 이후 수요 가 증가하고 있다. 실험 연구용의 바이오센서 시장도 신약 개발과 유전자 인식이 라는 신 분야와 함께 커지고 있다.
○ 국내의 바이오센서시장도 활발하게 전개되고 있다. 바이오에 대한 일반 국민과 전문가들이 공감대가 이루어지면서 인적, 물적 자본이 이동되고 있는 것이다.
- 미세유로 기술과 결합한 효소전극기술을 사용하여 5백 나노미터도 안되는 혈액으 로 수 초 이내에 혈당을 측정할 수 있는 센서를 개발하여 세계시장에서 주목을 받기도 하였다.
- 첨단 바이오 개발에서 상품화되고, 선진국의 인증을 획득하기 위해서는 수년의 시 간이 소요되는 경우가 비일비재하기 때문에 기술 뿐만 아니라 마케팅에도 어려움 이 수반되는 것이다.
4.5 초음파센서의 기술 동향
4.5.1 초음파의 특성
○ 초음파는 사람이 들을 수 없는 20킬로헬츠 이상의 주파수 영역을 말한다. 계측 분야에서 압전 진동자를 이용하면서부터 초음파센서가 이용되었으며, 이후 급속 하게 발전하게 된 것이다.
- 초음파는 진행 방향 파의 종류에 따라 종파, 횡파, 표면파, 반파 대비 S모드, 반파 대비 A모드 등으로 나눌 수 있다.
- 초음파센서의 검출소자로는 압전형과 자왜형, 전자유도형이 많이 이용된다.
○ 초음파를 통신 계측분야에 이용하는 것은 지향성이 강하기 때문이다. 초음파는 횡파와 종파로 구분되는데 진동자의 직경이 파장의 33배보다 크면 횡파가 되고 계측에서는 이 파를 이용한다.
- 초음파의 전달속도는 매질의 종류에 따라 다르고, 공기 중에서는 초속 340미터, 수중에서 1500미터, 금속중에서 6천미터 정도이다.
○ 초음파의 감응 재료에 따라 압전효과, 반도체, 전왜효과 등을 이용한 것으로 분류 할 수 있고, 사용 목적에 따라 공중용, 수중용, 고체용, 특수 환경용으로 나눌 수 있다.
- 초음파용 압전센서에 있어 수감부는 압전센서를 이용하는데, 압전센서의 재료로는 단결정 압전재료를 들 수 있다. 수정, 니오브리움, 세라믹 압전재료 등이 있다. 세 라믹 압전재료로 티탄산 바륨, 티탄산 연계, 티탄산 지르콘산 연계가 있다. 그리 고, 고분자 압전재료, 반도체 압전재료 등도 있다.
4.5.2 초음파센서의 기능
○ 레벨계측, 유량계측, 물체인식, 거리측정 등 공업용에다 TV, 마이크로폰에 이용하 여 음파의 검출에 이용되고 비파괴 검사용 탐상기에도 유용한 소자이다.
- 초음파 탐촉자를 사용하여 물체의 결함을 검사하는 경우, 검사대상 물체에 초음파 를 발사하고 수신하며 금속의 결함에 따라 음이 변하는 성질을 이용해 각종 금속 의 결함 또는 특성 분석을 행하는 것이다.
○ 공중용 초음파센서가 일반적으로 사용된다. 수신에 이용되는 음파는 가청 주파수 형의 마이크로폰을 사용한다. 가청주파수 형의 마이크로폰은 진동판으로 음파를 수신하고 악기, 음성 등과 같이 목적에 의해 지향성, 감도 등 여러 가지를 사용하 는 것이다.
- 물체 검출용 초음파센서란 교통량을 측정하여 신호시스템을 제어하거나 사람의 침입 탐지를 위해 이용되는 센서이다. 수검소자로 세라믹 압전소자가 장착된다. 주파수는 대체로 26킬로헬츠이고, 송신기와 수신기를 대향시켜 물체 통과시 음파 의 차단 상태를 검출하면 물체 인식과 차량 대수의 계산, 생산공장에서의 물품계 수를 할 수 있다.
- 거리 측정용 초음파센서는 반사시간과 거리가 비례하는 것을 이용해 거리를 측정 하는 센서이다. 주파수는 40킬로헬츠가 많이 사용된다. 주파수를 높이면 지향성과 분해성은 증가하나 감쇄도 커지므로 거리, 정밀도를 고려하여 주파수가 검토되는 것이다.
○ 수중용 초음파센서는 수중에서 이용하는 초음파센서는 자원탐사, 어군탐지, 수중 거리 측정, 수심측정, 유량계 등 광범위하게 활용된다.
- 중저주파용 초음파센서는 수중에서 이용된다. 수중에서 음파는 주파수의 제곱에 비례하여 감쇄가 이루어지므로 계측 정밀도를 높이기 위해 주파수가 높은 것이해저의 자원탐사 지층탐사에 이용되는 초음파센서는 배에서의 - , 잡음을 줄이기 위 해 긴 하이드로폰을 케이블로 예인하면서 측정하며, 주파수는 3헬츠에서 2킬로헬 츠이다.
유리하나 원거리 측정에서는 저주파가 유리하다.
- 고주파용 초음파센서는 파장이 짧아지므로 지향 폭이 좁아지고 분해성은 향상되 나 감쇄가 증가하므로 주로 근거리의 탐사, 속도 측정에 이용된다.
○ 고체용 초음파센서는 고체 중에 초음파를 발사하여 반사되는 주파수의 변화로서 내부 결함 검출에 이용된다. 원자력 발전소나 용접 부위의 결함 검사에 필수적으 로 고도의 검사 기술이 필요한 것이다.
- 자왜형 센서는 초음파의 감응재료로서 역 자왜효과를 이용한 것이다. 강자성체에 자장을 가하면 왜곡이 생기는 현상을 자왜효과라하고, 자화된 재료에 응력을 가 하면 자속밀도가 변하는 성질을 역 자왜효과라 한다.
4.6 반도체센서의 기술 동향
4.6.1 반도체센서의 원리
○ 센서는 크기가 갈수록 감소하면서 무게가 가벼워지고, 생산가격이 지속적으로 절 감되며, 광범위한 영역으로 응용되고 있다는 점 등으로 말미암아 수요가 크게 증 가할 수밖에 없는 것이다.
- 실리콘 혁명은 미소전자기술을 이용한 집적회로(IC)를 형성하는데 보다 작고, 신 뢰성 높은 공정을 가능하게 했다. 가장 발달된 기술 중의 하나가 된 것이다. 실리콘 공정은 전세계의 공장에서 발생하고 있으며 낮은 단가로 , IC를 생산하고 있다.
○ 정보처리계의 구성 요소로 센서, 계산자(Processor), 작동기 등이며, 센서와 계산자 는 통합되고 있다. 선형적인 센서 출력, 습도 및 온도에 대한 보상, 노이즈 감소 등 때문이다.
- 센서가 계산자와 통합된 것을 스마트센서라고 부른다. 작동기가 계산자와 통합된 것을 스마트작동기라고 말한다.
○ 미소전자기술에 따른 초소형 센서기술의 공정에는 실리콘 방식이 대두되었다. 마 이크로센서가 제대로 작동하기 위해서는 적합한 제도공정과 주영역이 서로 발전 해 가야 하는 것이다.
- 마이크로머시닝, 마이크로패브리케이션, 마이크로메카닉스, 마이크로엘렉트로닉스 등 네 가지 영역에서 마이크로센서가 구현되는 기술이 되는 것이다. 소자에 대한 광범위한 공정에 마이크로센서 기술이 이용되고 있는 것이다.
4.6.2 반도체센서의 응용
○ 반도체의 결정에 압력을 가하면 결정의 대칭성이 변화한다. 도전성 메카니즘이 변화하여 저항의 변화가 이어진다. 반도체의 게이지 팩터는 백 정도에 달하는데 비해 금속 게이지에서는 삼 정도이다.
- 반도체에서는 재료를 적당히 선택하면 게이지 팩터를 플러스, 마이너스 가감할 수 있다. 반도체 변형게이지는 반도체의 압전 저항효과로 인해 금속 변형게이지보다 감도가 이배 정도 크다.
○ 금속선은 온도를 변화시켜 측정하면 저항치가 온도에 거의 비례한다. 따라서 금 속선의 저항을 측정함으로 역으로 온도를 검출할 수 있다. 이러한 온도센서를 측온 저항체라고 한다.
- 순금속의 전기 저항의 변화를 검출해서 온도를 파악하며 저항률이 작기 때문에 순금속을 길고 가는 선으로 만들어 사용하게 된다. 측온저항체도 반도체 공정을 이용해서 제작할 수 있으며 그 중의 하나가 백금박막 온도센서이다.
○ 백금박막 온도센서는 세라믹 판상에 백금을 증착한 소형 측온저항체이고, 반도체 제조기술을 이용, 제작되고 안정한 상태에서 온도 측정 및 제어용으로 사용된다.
- 백금박막 온도센서는 고저항에서 저항치 변화율이 크고, 감도가 높으며 고저항을 위한 선로 도선 저항의 영향이 작으므로 삼선식 배선이 불필요하다. 그리고 온도 측정 범위가 넓고 직선성이 좋은 편이다.
○ IC온도센서는 트랜지스터의 베이스, 이미터 사이의 전압이 온도에 의해 변화하는 것을 이용한 것이다. 상온 부근에서 동작하고 고감도로 하기 위해 이개 이상의 트랜지스터의 베이스, 이미터간 전압이 가산되도록 달링톤 접속을 한다.
- 처음단의 트랜지스터에는 대단히 미소한 전류 밖에 흐르지 않아 동작이 불안정하 게 된다. 이를 해소하기 위해 최종단의 트랜지스터의 이미터 전류를 정전류로 해 서 각 센서의 출력을 추출한다. 써미스터로 구성되는 온도센서는 회로의 온도 감 도의 변화가 심하지만 IC온도센서의 온도 감도는 온도에 관계없이 거의 일정하다 는 것이다.
- IC온도센서는 온도에 대한 출력의 직진성이 우수하며 출력 임피던스가 낮을 뿐만 아니라 출력신호가 크고, 정밀도도 충분히 실용적인 범위내에 있다. 그러나, 트랜 지스터의 온도 특성의 변화를 이용한 온도센서이므로 사용 온도 범위가 제한된다 는 단점이 있다.
○ 반도체 습도센서란 칩상에 형성한 네 개의 압전저항체의 저항값이 감습박막의 습 도 변화에 따라 변하는 것을 이용하여 압전저항을 브릿지형으로 접속한 후 출력 전압에서 상대 습도를 구하는 것이다.
- 실리콘 칩형 습도센서는 반도체 압력센서와 같이 반도체 공정에서 생산하기 때문 에 대량 생산이 가능하며, 실리콘 기판 위에 센서를 형성함으로 주변 회로와의 집적화 다른 센서와의 복합화, 인텔리전트화가 될 수 있다.
- 습도를 디지털량으로 변환할 수 있어 컴퓨터와의 정합성이 우수하여 사용 분야가 확대되고 있다. 과거의 감습 특성은 우수하지만 저항이 높기 때문에 실용화되지 못하고, 새로운 반도체 습도센서는 감습막을 중심으로 신뢰성이 높아진 것이다.
○ 절연성 전계효과 트랜지스터에는 드레인, 소스, 게이트인 세 개의 전극이 있다. 이 트랜지스터는 소스의 게이트 사이의 전압에 의해 드레인이 소스에 흐르는 전 류를 제어하고 있다. 이 트랜지스터의 게이트의 금속 전극 대신에 이온 선택성 막을 증착하고 이온이 녹아있는 측정액을 접촉하게 해서, 발생하는 전위차에 의 해 이온 농도를 측정하는 것이 반도체 이온센서이다.
- 측정액 중에 녹아 있는 이온에 의해 게이트 표면은 농도에 대응한 전위가 되지만 따로 설치한 참조 전극에 의해 측정액의 전위를 일정하게 유지해 두고 이것을 소 스에 접속해두면 소스, 게이트 사이에는 농도에 대응했던 전압이 더해지는 것이 다. 응답 속도가 빠르고 출력 저항이 적은 특징이 있다.
○ 반도체 가스센서는 소결형 소자, 박막형 소자, 후막 소자 등을 이용하며, 후막 소 자의 경우 스크린 인쇄에 의해 제작된다. 생산성과 소자 강도가 우수한 편이다. 이러한 소자는 히터가 붙어 있으며 히터는 검출부가 동작할 때 검지부에 부착되 는 오일미스트, 먼지 등을 연소시킴과 동시에 가스의 흡탈작을 빠르게 해서 소자 감도와 응답 속도를 호전하게 한다.
- 소자에 가스가 접하면 저항값의 변화가 일어나는 속도가 반도체 가스센서의 경우 1분 이내이다. 이 저항값의 변화에 의해 부저가 울리고 경보가 발하게 된다. 가스 농도의 검지는 공기 중의 산소분압이 거의 일정하므로 산소 흡착량도 일정하다는 것을 이용한다.
반도체 가스센서의 장점은 제작 방법 및 취급이 간단하고 - 가격이 저렴하며, 가스 농도 변화에 대한 신속한 응답, 저가스 농도 이하에서 고감도성 등을 들 수 있다. 화염 발생 직후에 유기 수지 건축 재료에서 생기는 유독가스 검출센서 등으로 그 용도가 확대되고 있다. 그리고, 가스 식별 능력의 향상, 안정성의 제고, 재료의 개 발, 제작 방법 침 소자 구조에 대한 연구와 투자가 지속적으로 이루어지고 있다.
4.7 센서와 컴퓨터의 결합
○ 디지털 시대에 접어들면서 컴퓨터가 급속하게 진화되고 정보처리 기술 또한 크게 발전하게 되었다. 이러한 환경은 센서기술의 획기적인 개발을 가져오게 된 것이 다. 디지털 시대에서 센서기술은 일상생활에서 모든 분야로 활용되고 있는 것이 다. 센서와 정보처리 간의 관계가 멀어질 수가 없게 된 것이다.
- 센서는 임의의 물리량, 생물량 등을 검출하여 전기적인 신호로 변환시켜주며, 이 전기 신호를 제어에 이용하거나 정보로 변환하기 위해서는 신호처리라는 조작이 필요하다.
- 종래에는 계측 신호를 아날로그 소자로 구현한 처리회로를 통과시키는 신호 처리 방법을 이용하였으나, 기능의 프로그램화, 논리 판단 및 복잡한 연산 처리가 가능 하고 계측 데이터의 기록, 전송이 용이한 디지털 방식의 신호처리 방식이 도입된 것이다.
○ 광센서의 경우, 광신호를 전기신호로 변환되는 응용 사례는 포토다이오드, 포토트 랜지스터, 태양발전, 분광분석, 팩시밀리 등을 들 수 있고, 전기신호를 광신호로 변환하는 사례는 발광 다이오드, 액정, 각종 디스플레이 등을 들 수 있다.
- 온도신호를 전기신호로 변환되는 온도센서는 써미스터, 화재경보기, 열선 추적 등 에서 응용되고, 자기신호를 전기신호로 변환되는 자기센서는 조셉슨소자, 홀소자,자기 테이프 카드 , 판독기 등에 활용된다.
- 압력신호를 전기신호로 변환되는 압력센서는 변형 게이지, 변형계 등에 응용되고, 소리신호가 전기신호로 변환되는 압력센서는 마이크로폰, 초음파 진단 등에 응용 되기도 한다.
○ 정보 수집을 하는 센서는 단순형 센서와 기능형 센서로 구분할 수 있다. 단순형 센서는 종래 사용된 것으로 글자 그대로 단순한 기능의 센서이다. 디지털 방식의 신호 처리에 있어, 소리, 빛, 온도, 습도 등 외부 정보가 센서에 의해 아날로그신 호로 전송되면 아날로그디지털변환기에 의해 디지털 2진 신호로 바뀌어 계산기 처리시스템, 즉, 컴퓨터를 통해 출력되면 디지털아날로그변조기를 거쳐 소리, 광, 디스플레이, 변위 등으로 나타나게 되는 것이다.
- 기능형 센서는 지능형 센서라고 하며, 센서 자체가 고도의 기능을 수행할 수 있는 것이다. 정보를 처리하는 방법으로 센서 정보를 외부의 정보처리 장치를 이용해 처리하는 방법과 센서 자체를 정보처리장치와 같이 모듈화 시킬 수 있다.
○ 센서와 컴퓨터를 연결하여 사용함에 따라 종래 인력이 투입되었던 계측 디비가 자동적으로 정확하게 고속 처리 되게 된 것이다. 센서 정보에 가공을 가해 통계 처리가 가능하며, 센서와 정보처리를 연결한 센서정보처리기술이 새롭게 발달하 기도 한 것이다.
- 센서 정보를 처리하는 컴퓨터 자체에도 각종 센서가 사용되고 있다. 빛과 소리와 이 상호 작용을 가진 센서 재료를 사용하면 컨볼루션 연산이 쉽게 수행되고, 그 자체가 정보 처리를 하게 되는 것이다.
4.8 자이로센서 개발
ㅇ BEI 자이로칩(GyroChip) 계열의 센서들은 미세가공 기술로 제조된 양단형의 수정음차와 첨단 전자회로로 구성되었으며 Coriolis 효과를 이용하여 Yaw(선회)속도를 감지한 다. 자동차, 항공, 방위산업, 의료, 일반 산업계에 걸쳐서 광범위하고 다양하게 응용되 고 있다.
- 동작 원리를 보면 자이로칩은 진동 수정음차를 이용하여 각속도를 감지하는 센서이다. Coriolis 효과를 이용함으로써 센서의 세로축에 대한 회전모션이 그 회전각에 비례하는 DC 전압으로 발생된다.
- 센서는 단결정 압전수정의 단면 웨이퍼를 화학적으로 처리한 초미세 양단형 수정음차 와 그 지지구조의 구성으로 제조된다. 압전 수정소재의 이용으로 액티브(Active)소자가 단순화되어 온도와 경시변화에 대해 뛰어난 안정성을 갖는다. 센서의 액티브 부분인 Drive tine(구동빗살)들은 진폭이 정밀한 발진회로로 구동되어 높은 진동수로 서로 가까 워지고 멀어지는 운동을 지속하게 된다. 각각의 Tine 들은 다음 식과 같이 각 Tine에 작 용하는 Coriolis force(지구의 자전으로 인하여 비행중인 물체에 작용되는 편향의 힘)를 갖게 된다.
- 이 힘은 입력 각속도와 순간적인 래디알(Radial) 속도 모두에 대해 직각을 이룬다. 두 개 의 Drive tine은 서로 반대방향으로 운동하며 음차의 구조면과 직각이면서 반대방향의 힘이 생기게 된다. 이것은 입력 각속도와 비례하는 토크를 발생시키는데 래디알 속도가 싸인 곡선이어서 발생되는 토크도 Drive tine과 동일한 진동수를 갖는 싸인 곡선을 이루 며, 위상은 음차빗살의 방사방향 속도와 일치한다.
- Pickup tine은 센서의 감지부로서 진동토크에 응답하여 음차면의 안과 밖으로 운동하면 서 픽업 증폭부에 신호를 전달하며 증폭된 후, 이 신호들은 센서의 회전에 비례하는 DC 전압으로 변환된다. 선회방향이 역으로 바뀌면 Coriolis 효과가 역상으로 작용하여 진동 토크를 생성하므로, 자이로칩의 출력신호는 역방향 입력 각속도와 더불어 부호가 반전 된다.
- 자이로칩은 음차의 대칭축에 대한 회전에 의해서만 신호를 발생시킨다. 이것은 Coriolis 감지에 의해 Drive tine 주파수의 진동토크를 생성하게 되는 오직 유일한 모션이며, 또 한 자이로칩이 제로 레이트 의 입력을 정확하게 감지할 수 있음을 의미하는 것이다.
ㅇ AQRS(Automotive Quartz Rate Sensor)는 자동차용 각속도 센서로서 차량의 다이내 믹 컨트롤 시스템에서 Yaw(편주 각도)를 탐지하는 용도로 이용되고 있는데, 제네럴 모 터스의 StabiliTrack 시스템(Cadillacs과 Corvettes 모델에 제공)과 콘티넨탈 사의 Electronic Stability Program(벤츠, BMW, 폭스바겐 기타 유럽 제 유명자동차에 제공) 에 채용되어 있다.
- 이 첨단의 센서 패키지는 운전자가 의도하는 진로와 차량의 실제 주행 진로 사이의 편차 를 탐지하여 올바른 코스로의 주행을 유지시키기 위한 목적으로 이용되고 있다.
- 스티어링 센서는 운전자의 의도 진로를 감지하고, 차량의 스핀(선회)과 회전을 탐지하 는 Yaw Rate 센서로는 차량의 실제진로를 계산함으로써 이들 사이의 편차가 측정된다. 안정제어 컴퓨터는 이 측정편차와 기타 센서들의 정보를 분석하여 전륜제동을 적절하 게 자동 제어함으로써 주행 중인 차량이 운전자의 의도 진로를 따르도록 한다.
ㅇ 자이로센서의 적용사례를 보면 Control(Damping)선회동작을 감지하여 이동 물체나 시스템의 각속도를 제어한다. 비행기나 글라이더를 조정하기 위한 선회속도 지시계를 비롯하여 회전속도 가버너 유압장치나 로봇의 모션제어 등에 응용한다. 추진 발사체의 Roll and pitch 제어, 이동차량의 승차감 조절, 풍력 발전기의 Yaw 속도 감쇠를 위한 댐 핑 시스템 등에 적용되고 있다.
- 계측장비에 있어 새로운 타입의 로봇 팔이나 구조물을 설계할 때 , 운반체의 조작 특성 파악이 필요할 때, 기계구조 시스템의 설계를 실질적으로 향상시킬 수 있다. 회전진동 에 있어서 저 진동수의 진원을 확인하여 제거할 수 있으므로 회전이나 선회축, 구조물의 동작이나 동력 소비를 최적화할 수 있으며 복잡한 동작들을 용이하게 분석할 수 있다. 파킨슨씨 병과 관련되는 떨림증상의 계측과 정형외과 진단에서 복귀 동작의 분석과 같 은 다양한 의료 응용에 기여하고 있다.
- 안정화 시스템(Stabilization)카메라 서보컨트롤 루프의 일부로 이용함으로써 카메라나 안테나를 플랫홈의 이동이나 진동 위상과 어긋나도록 작동함으로써 영상을 실시간으로 안정시킨다. 선박이나 육로 차량에 탑재한 안테나 또는 헬리콥터와 비행기에 탑재한 카 메라에도 이용된다. 수중잠수정비행기자동차 등의 능동 현가장치와 로봇장비의 말단 작동구조에 서보 기구의 일부분으로 이용함으로써 동작의 안정화를 실현한다.
- 운항기술(Navigation)어떤 물체의 이동과 진행방위의 판단을 위해서는 6-자유도 즉, 3 축 방향으로의 선형동작과 3축을 중심축으로 하는 회전동작을 총체적으로 측정해야 한 다. 이미 알고 있는 위치에서부터 시작하여 이러한 동작들을 증분 측정하여 통합하면, 미래의 어떤 시점에서의 물체의 위치와 동작을 추정하는 일이 가능하다. 지상의 기준 측 점 간을 비행하는 항공 운항수단으로써 바로 이 방법이 이용되고 있다.
- 자동화 창고의 무인 운반차, 의약품과 음식을 서빙하는 병원 로봇의 진행 방향을 제시하 는 응용에도 이용되고 있다. 정체가 심한 대도시 교통 환경에서 GPS와 연계하여 물류, 응급차량의 운용과 배정, 추적에도 활용되고 있다.
ㅇ 손떨림 방지 기능의 자이로센서의 경우 일본 세이콘엡슨은 크기가 5.0×3.2×1.3mm 로 아주 작은 진동 자이로 센서 XV-3500CB를 개발했다. 이는 디지털 카메라나 카메라 일체형 VTR로 동영상과 정지화상을 촬영할 때 일어나는 손떨림을 방지하는 기능을 구 현하기 위한 부품으로 사용될 예정이다.
- 현재 손떨림 방지를 위해 자이로 소자에 세라믹 압전 소자를 이용한 압전 진동 자이로 센서가 일반적으로 사용되고 있지만 세이코엡슨이 압전 소자에 , 단결정 수정을 도입해 센서의 소형화에 성공한 것이다. 세라믹 압전소자를 이용한 기존의 소형품과 비교해서 부피는 약 1/10, 실장 면적은 약 1/5로 축소시킬 수 있었다.
- 미세한 구조로 제작해야 하는 자이로 소자의 구조 제작에 세라믹과 달리 미세가공이 가 능한 수정을 도입했다는 점이 진동 자이로 센서를 소형화하는 데에 크게 기여했다. 세이 코엡슨은 이를 더욱 소형화한 제품을 개발하고 있으며, 또한 손떨림 방지 기능에 대한 이용자들의 요구가 높아 휴대폰에 탑재하는 것도 고려하고 있다.
- 종래의 센서 제품을 쉽게 대체하기 위해서 전기 사양은 감도 0.67mV/deg/초, 기준 전 압 1.35V로 세라믹 압전소자를 이용한 종래의 제품과 동등하게 설정하였다. 다만 진동 소자의 구조를 변경함으로써 발생하는 감도와 기준 전압의 온도에 대한 변동값을 각각 약 1/10과 1/200로제어하고 있다.
- 이번 기술은 일본 가이시와 공동으로 개발하였으며, 세이코엡슨의 수정 디바이스 사업 영역 확대의 일환으로 추진 중이다. 향후에 세이코엡슨은 이번에 개발한 진동 자이로 센 서를 동작 검출 센서로 도입하는 한편, 게임기, 리모콘 보안기 등의 범용 제품을 비롯하 여 네비게이션 기기와 자세 제어 어플리케이션 등의 고기능 제품 개발에도 주력해 나갈 것이라고 밝혔다.
ㅇ SUV 전복방지 센서의 경우 급격한 커브길을 질주하는 스포츠유틸리티차량(SUV). 겉 으로 보면 양쪽 바퀴 모두 땅에 붙어 있지만 이미 위험한 상태다. 일반 승용차보다 무게 중심이 높은 SUV는 급회전시 전복 가능성이 더 높은 게 약점이다. 곧 한쪽 바퀴가 들리 면서 옆으로 넘어져 대형 사고로 이어질 수도 있는 절박한 순간인 것이다.
- 하지만 스웨덴 볼보의 최신 인 는 조금 다르다 일단 SUV ‘XC90’ . 차체 내부의 자이로센서 (gyro-sensor)가 차체 각도가 수평을 잃고 있다는 것을 감지한다. 자이로센서는 각도 변 화를 인식, 흔들림을 방지하는 주인공. 작은 캠코더에서도 미세한 손떨림으로 오른쪽으 로 10㎜ 움직였다면 이를 감지, 10㎜만큼 왼쪽으로 힘을 실어줘 화면의 떨림을 방지하곤 한다.
- XC90의 자이로센서도 양쪽 바퀴는 아직 땅위를 달리지만 내부의 무게중심이 기울고 있 다는 것을 인식, 곧바로 이 정보를 미끄럼 방지시스템(DSTC—dynamic stability traction control)에 넘긴다. 운전자의 운명을 가를 이 짧은 순간 DSTC의 활약이 시작된다.
- DSTC는 일단 차의 속도가 얼마나 빠른지 판단한다. 차체가 넘어지지 않도록 하기 위해 서는 한쪽 바퀴의 회전수를 줄이거나 한쪽에만 브레이크를 걸어줘야 하는 상황. 저속 주 행일 때는 엔진 출력을 줄여 한쪽 바퀴의 속도를 늦추더라도 별 효과가 없기 때문에 ABS브레이크를 건다.
- 그러나, 차가 고속주행 할 경우, 브레이크는 오히려 위험하다. DSTC는 한쪽 바퀴의 회 전수를 줄이도록 엔진 출력을 줄이라고 명령을 내린다. 눈 깜짝할 사이 차체의 수평각도 를 인식하고, 브레이크를 거느냐, 엔진출력을 줄이느냐를 스스로 판단, 차체 전복을 막 는 것이 전복방지시스템(RSC—Roll Stability Control)이다.
4.9 무인 자동차 시스템 동향
ㅇ 영국의 브리스톨(Bristol) 대학교가 무인 자동차에 필요한 기술을 연구함으로써 센서로 운행되는 무인 자동차의 현실화에 한걸음 다가섰다. "Auto Taxi"라고 불리는 이 연구과제는 전방의 다른 자동차 정보를 포함하여 다양한 정보를 획득하여 처리할 수 있도 록 해주는 데이터 통합시스템과 안전에 중요한 센서를 개발하여 시험을 실시하였다.
- 이 연구팀이 2년 동안 실시한 1단계 연구에서는 차선이탈 경고장치, 능동형 순항제어 레 이더, 라이더(광학적으로 속도와 거리를 측정하는 장치) 및 초음파 센서 등, 일부 기존 자동차에서 사용되고 있는 첨단 센서를 통합한 시험이 실시되었다.
- 또한, 이들 센서들의 성능을 향상시켜 Warwick 대학에서 개발한 스테레오 비디오 시스 템 및 LED 거리측정기 기능을 추가한 새로운 두 개의 시제품을 만들었다. 8차선 도로에 서 단순 시험을 실시한 후, 주차 및 다른 도로에서 진입하는 자동차와 같이 실제 운전상 황을 모사하는 시나리오에 대한 시험도 실시하였다.
- 완전히 무인으로 작동되는 자동차는 아직도 오랜 연구를 필요로 하지만, 과제를 통해서 개발된 기술들은 기존 자동차의 안전을 향상시키는 데 도움이 될 수 있을 것으로 보인 다. 단거리 광학센서인 LED 장치는 시험결과 가능성이 매우 큰 것으로 밝혀졌다. 개발 초기단계에 있는 광학센서는 주차지원 및 충돌경고 센서로 자동차에 사용될 수 있고, 스 테레오 시스템은 전방의 장애물을 감지하는 데 사용될 수 있다고 말했다. 과제에서 개발 된 기술은 공항이나 쇼핑센터와 같은 환경에서 무인 택시에 사용될 수 있다.
- 무인 자동차가 현실화 된다면, 항공기와 유사하게 안전을 위해서 각각의 임무에 두개의 센서가 필요할 것이다. 동일한 것을 탐지하기 위해서 두 센서를 장착해야 한다. 하지만 두개의 센서가 동일한 방법을 사용하지는 않는다. 예컨대, 광학센서는 비가 올 때 성능 이 많이 떨어진다. 그래서 두개의 센서를 광학으로만 사용할 경우, 우천시에는 문제가 발생된다.
4.10 국내 센서기술 동향
ㅇ 국내 대부분의 생산기술은 대기업 군의 R&D 투자의 결과로 나온다. 적은 자본에 의한 기술 개발은 결코 쉽지 않은 것으로, 해당 기술에 대한 기반과 자금력, 그리 고 대규모의 첨단 시설이 바탕이 되지 않으면 신기술 개발은 요원한 일일 수밖에 없고, 신기술이 개발되었다 하더라도 한 라인에 수백, 수천억이 들어가는 생산라 인을 구성해 제품을 양산하기란 더더욱 어려운 일이다. 이런 현실은 중소기업 및 영세 벤처기업에서는 커다란 벽으로 다가오고 좋은 제품이 그대로 사장되는 것도 우리의 현실이다.
- 국내의 센서 산업은 다품종 소량생산의 완전 자동화가 쉽지 않은 중소기업형 산 업으로 대기업 군의 사업 참여는 쉽지 않고, 현재는 센서 산업은 각 품목별 다국 적 외국기업의 현지법인과 국내 중견 기업들이 치열한 경쟁을 하면서 산업을 리 드해 가고 있는 상황이다.
ㅇ 국내 IT관련 산업의 급성장으로 이미지센서 등 일부 품목에 대기업에서 분사된 회사나, 대기업 군의 사업 참여로 활기를 띠고 있으며 조금씩 국제적인 경쟁력도 확보해 가고 있다.
- 자동차용 센서, 바이오센서 등 일부 품목에서는 국내 기업이 외국 센서 전문 기업 에 OEM방식으로 납품하는 사례도 늘고 있어 연구개발에 대한 국가적인 지원의 필요성과 더불어 산, 학, 연의 체계적인 결합이 요구되어 지고 있다.
ㅇ 향후 다가올 유비쿼터스 시대는 센서가 메인이 되는 시대로 고부가가치가 예상되 는 센서에 대한 새로운 인식의 전환이 필요할 때이다. 이제 센서는 단순히 현재 상황만 체크해 주는 센싱 기능뿐만 아니라, 인지된 상황을 판단함과 동시에 다음 상황으로 잇달아 신호를 보내는 등 센서는 고기능, 고집적화 되면서, 소형 컴퓨터로서의 역할을 할 것으로 판단되고 현재 반도체 공정기술을 이용한 센서의 등장 은 이를 더욱 가속화 시킬 것으로 생각된다.
ㅇ 산업전반에 걸쳐 온도의 정확한 측정과 관리는 매우 중요하다 . 온도를 검출하는 것은 온도센서로서, 이것은 공업, 의학, 우주, 자원탐사, 해양개발, 방재, 공해 감시 등 산업용 에서부터 민생용까지 그 응용범위가 매우 넓고 갈수록 확대되고 있다.
- 최근의 경향은 비교적 정밀성이 크게 요구되지 않고 다량으로 사용되는 곳에는 접촉식 온도센서들이 사용되고 있으나 비접촉식이고 다기능화된 온도센서들이 개발됨으로 인해 이들이 점차 시장을 확산해 가고 있는 추세이다.
ㅇ 써미스터 온도센서는 금속산화물을 소결하여 만들며 온도에 따라 저항치가 변하는 특 성을 이용한 것으로 부특성(NTC) 써미스터, 정특성(PTC) 써미스터로 나눈다. 현재 온 도센서로 가장 많이, 그리고 널리 사용되고 있으며 값이 싸고 소형이지만 직선성, 감도, 기준 온도 등이 문제가 된다.
- NTC 써미스터는 주로 온도감지, 온도보상, 액위, 풍속, 진공검출, 돌입전류방지, 지연 소자 등으로 사용되고 있으며 PTC 써미스터는 모터기동, 자기소거, 정온발열, 과전류 보호용으로 사용된다. 최근에는 기술개발의 진보로 극저온, 저온, 고온용의 써미스터 들이 개발되어 사용 중에 있으며 응용범위도 폭넓게 확대되고 있다.
ㅇ 열전대 온도센서는 두 종류 금속선의 접합점양단에서 발생하는 기전력 변화를 이용한 것으로 철강, 발전소, 중화학 등 공업용으로 많이 사용되고 있으나 대체로 백금저항온 도센서나 복사온도계에 비해 정확도가 떨어진다.
- 방사 온도계는 측정대상물의 표면에서 발생하는 열방사를 이용한 것으로 비 접촉식이 며 단색 파장대 복사와 개 파장 대복사를 이용하는 방식이 있다 2 . 철강, 요업에서 많이 사용하며 최근에는 저온복사온도계가 실용화되어 열전대 들을 대체해가고 있다.
ㅇ 이미지센서에 있어 픽셀플러스는 최근 0.18미크론(㎛) 반도체 공정기술이 적용된 1백 30만 화소 및 2백만 화소급 CIS(CMOS Image Sensor 제품명 : PO1200K)를 개발 완료 하고 본격 출시한다고 밝혔다.
- 이번에 개발된 제품은 팹 파운드리에서 0.18㎛ 반도체 공정 기술을 적용한 제품으로, 특 히 영상처리 칩(ISP: Image signal Processor)을 일체화한 원칩 이미지센서다. 픽셀플러 스는 이 제품이 특히 고 화소센서와 초소형화된 카메라 모듈에 적합하도록 외부 빛의 입 사각 변화에도 성능을 일정하게 유지시키는 화면 보정기능, 화질이 뿌옇게 되는 모아레 현상을 줄이는 기능, 모터 컨트롤 기능 등 다양한 기능들이 내장돼 디지털카메라 같이 섬세한 촬영이 가능하다고 말했다.
- 세계 최초로 1.8V 단일전원으로 구동돼, 소모 전류가 40mA로 동급 최저 수준이다. 픽셀 플러스는 CSP(Chip Scale Package) 공정을 이용해 200만 화소 카메라 모듈 크기를 초소 형화해 모바일폰 업체에 제공된다며 이에 따라 향후 폰 카메라가 보급형 디지털 카메라 의 기능을 대체하는 솔루션으로서 각광받게 될 것이다.
- 내년 상반기 경에는 0.13㎛ 공정을 적용한 3백20만 화소 제품을 출시하고, 나노 공정기술 을 이용한 5백만 및 7백만 화소급 제품도 지속적으로 출시할 계획이다. 한편, 픽섹플러 스는 CIS와 카메라모듈을 생산하는 카메라폰 부품업체로 이미 10만 화소, 30만 화소, 1 백30만 화소(0.25㎛)급 CIS 카메라모듈을 개발 생산해 삼성전자, SAGEM, 샤프, 닝보버 드 등 국내외 유명 휴대폰 메이커에 공급하고 있다.
ㅇ 광섬유를 이용한 화재감지 센서가 최근 국내 최초로 개발되었다. 한국표준과학연구원 과 KAIST, 그리고 세기엔지니어링의 공동연구로 교량, 빌딩, 지하철 등에서 발생하는 화재를 감지할 수 있는 광섬유 브릴루앙 산란형 센서 시스템이다.
- 이 센서 시스템은 광섬유로부터 이내의 온도변화를 도 5m 0.1 단위까지 정확히 감지해 컨트롤센터에 보내도록 설계됐으며 최장 40㎞까지 광섬유를 연결할 수 있어 대형구조 물에 간편하게 설치할 수 있다. 그동안 광주파수가 변하는 특징을 가진 브릴루앙 산란 현상을 이용한 광섬유센서는 일본이나 스위스, 미국 등지에서 온도나 변형률 등을 측정 하는 시제품 수준으로 제작되기는 했으나 화재 감시용 특화 기술로 개발되기는 이번이 처음이다. 
- 광섬유센서는 주성분이 유리 재질로 이뤄져 부식에 강하고 전자기파에 의한 잡음발생 이 없다는 특성 때문에 생체나 나노 측정 등에 응용되고 있다. 또 대형 시설물의 화재 감 시, 군부대의 외곽 및 해안선감시, 공항 활주로 등의 전자기적 잡음이 측정신호에 영향 을 주는 환경 등에도 적용할 수 있다. 
- 연구원 안전 계측동의 외벽을 1200m의 광섬유로 감아 센서 시스템의 작동특성을 확인 한 결과 건물의 외벽 온도차이가 4∼10도까지 변화하는 것을 확인했다며 연간 86억달러 로 예측되는 광섬유센서 시장의 일부를 선점할 수 있을 것으로 기대하고 있는 것이다.
ㅇ 압력센서에 관한 국내의 연구개발수준은 다른 연구에 비해서 활발하지 못한 실정이며, 국내의 취약한 산업구조로 다품종 소량생산 방식에서 벗어나지 못하고 있어 기술집약 적인 동산업의 발전에 장애가 되고 있다. 압력센서기술개발은 센서기술연구소, 한국과 학기술원, 전자부품종합기술연구소 등에서 이루어지고 있으며 대성전기, 코닉스, 대화 계전 등에서 상품화 개발이 진행되어 일부는 양산하고 있다.
- 또한 케피코, 현대전자 등에서 자동차용 압력센서의 개발을 진행 중에 있고, 한국모토로 라는 기존 OEM방식으로 생산하던 반도체압력센서의 조립부문을 확대하여 전공정 생 산을 검토 중인 것으로 알려지고 있다. 압력센서는 정밀계측, 공정자동화 그리고 의료분야의 핵심부품으로서 그 활용 분야가 매우 광범위하여 그 수요가 급격히 증가될 전망이 다 현재 이 분야의 국내기술력은 다른 센서에 비하여 상대적으로 . 낙후되어 있고 전자 식, 반도체압력센서는 대부분을 수입에 의존하고 있다.
- 그러나, 시장전망은 아주 밝다. 또한 미래의 수요를 주도할 센서가 반도체압력센서일 것 으로 예상되나 미국, 일본, 유럽 등의 선진국이 이 분야의 기술을 독점하고 있고 기술적 노하우의 공개 및 이전을 기피하고 있어 고정밀 특수용 전자식 압력센서, 반도체압력 센서, 광섬유압력센서 등과 같은 품목의 개발이 요구된다.
ㅇ 현재 센서의 제조기술은 센서의 고감도화ㆍ소형화에 초점이 맞추어 지고 있다는 것은 주지의 사실로 가스센서도 예외없이 소형화와 고기능화되어 가면서 대부분의 국내 기 업들은 반도체식 가스센서 개발에 초점을 맞추고 있다.
- 반도체식 가스센서는 크게 가스 감지부, 전극 및 히터 3부분으로 나누는데 가스센서 기 능의 고감도화는 주로 감지부 만의 원료 물질 선택 및 제조방법의 개선을 위주로 하고 있다. 가스센서는 여러 종류의 물리화학 또는 생화학적 특성을 감지하여 전기 광학적 신호로 변환 시켜주는 소자. 어떤 대상을 감지하여 전달하는 종래의 단순 기능에서 벗어 나 Micro processor 및 Actuator 와 3위 일체가 되어 감지, 평가, 제어 기능을 하는 지능 형 센서로의 연구가 추진되고 있다.
- 어플리케이션을 보면 첫째, LPG, LNG 가스 혹은 화석연료를 사용하는 가정이나 공장 내의 가스 누설 경보기. 둘째, 자동차 배기가스 측정. 셋째, 음주 운전자의 알코올량 센 서. 넷째, 화재 직후 건축 재료로부터 나오는 유독가스 센서. 다섯째, 환경 감시 분야, 대 기 오염도 측정 등으로 나눌 수 있다.
ㅇ 유량유속센서의 대표적인 기술 응용 분야는 화학 및 식품 제조 공정분야, 그리고 자동 차 분야이다. 세계적으로 연구 개발되고 있는 분야는 MEMS 유량센서 분야 이지만 국 내에서는 MEMS 유량센서 관한 연구 개발은 전무한 상태이다.
- 국내에서는 중화학공업의 규모에 비해 플랜트부품으로 사용되고 있는 유량‧유속센서 생산기술은 매우 취약한 실정이다. 지금까지 국산화된 제품의 경우 대부분은 기계식이 고 정밀도가 낮은 중저급 수준이며 내부식성, 내충격성에 대한 확실한 보증이 곤란한 상태이다. 그러나 최근 들어 코닉스에서 방폭형 차압식 트랜스미터를 개발하여 상품화 중이며, 케피코는 자동차용 Air Flow Meter를 국산화하여 자동차업계에 공급하고 있 다. 또한 일부 연구기관에서 유량‧유속센서에 대한 개발에도 노력을 기울이고 있어 가 까운 장래에 국산화된 제품이 생산될 것으로 기대된다.
ㅇ 전반적으로 유량‧유속센서시장은 센서 중 시장규모가 큰 것 중의 하나이며 공급량 및 시장규모로 볼 때 국산화가 시급한 품목이라 할 수 있다. 지금까지는 중저급 유량‧유속 센서를 생산하며 고가의 외산제품을 공급해 온 국내 업체들은 자체 고유 모델개발 및 고정밀급 제품에 대한 기술개발을 서둘러 선진국에 비해 상대적으로 낙후된 기술력을 향상시키는 것이 경쟁력을 갖추는 유일한 방법이다.
- 향후 시장의 급신장이 예상되는 반도체 자동차분야에도 조기에 기술투자를 추진하여 수 입의존을 탈피하고 자체상품의 해외 진로를 개척해야 할 때이다. 또한, 선진국의 기술 개발동향과 시장비중이 커지고 있는 전자식 유량센서, 질량유량센서, 초음파 유량센 서, Vortex유량센서와 비접촉식 유량센서 등의 개발에 노력을 집중할 필요가 있다.
ㅇ 제어기 및 센서 전문제조업체 오토닉스는 반도체 장비에 들어가는 초소형 근접센 서(6¢이하)를 원칩화해서 이르면 올해 안에 양산할 예정에 있다. 이에 따라 국산 센서분야도 저가위주에서 벗어나 고기능 센서 국산화가 가능할 것으로 전망된다.
- 근접센서란 금속체에 근접했을 때 감지하는 센서로 위치 교정분야, 반도체 설비에 활용된다. 근접센서는 소형화가 어려운 부품으로 현재 출시된 국산 근접센서 중 가장 작은 것은 8¢정도다.
ㅇ 오토닉스가 출시할 초소형 근접센서는 인쇄회로기판을 사용하지 않고 칩으로 만들어 크기가 작다는 것이 장점이다 이러한 초소형 제품은 . 주로 반도체 생산장비 나 광학장비 등에 이용된다.
- 그간 공장자동화에 필요한 근접센서, 포토센서 등을 생산해 왔는데, 반도체 장비 에도 적합한 초소형 근접센서 개발은 이번이 처음이다. 국내 반도체 장비에 사용 되는 초소형 센서는 오므론, 케이엔스 등 일본산 제품에 의존해왔으나 오토닉스 의 제품개발로 많은 수입 대체효과를 기대할 수 있을 것으로 본다.
ㅇ 나사를 어느 정도 세기로 조였는지부터 자동차 엔진의 회전력까지를 정확하게 측정할 수 있는 `토크(Torque) 표준기'가 한국표준과학연구원 연구진에 의해 처음 개발됐다. 토크는 회전축에 작용하는 중심축 주위의 힘을 의미하며, 이번에 개발한 실하중 토크 표준기는 추의 무게와 작용하는 거리를 정확하게 측정해 정밀한 힘을 발생시키는 원리 를 적용해 개발된 것으로 토크 조임력 측정의 불확도를 기존 방식 보다 20배가량 향상 시킨 토크 측정기 교정용 실하중 토크 표준기이다.
- 기존 측정기의 토크 조임력 불확도는 0.1% 가량인데 이번 개발된 표준기는 이를 0.005% 이내로 개선한 것이 특징이다. 이 표준기는 일반적인 볼트나 나사의 조임력 정도인 10Nm(뉴톤미터)에서 산업현장용 로봇의 회전력인 2200Nm까지 측정할 수 있다.
- 자동차 산업 등 각종 기계 조립현장에서 나사를 어느 정도의 세기로 조였는지를 파악하 는 것은 매우 중요한 일로, 조임의 강도가 너무 강하거나 약하게 되면 진동이 발생하게 되고, 심할 경우 자동 FDD차 성능을 저하시키는 원인이 될 수 있다. 따라서 자동차 회사 에서는 생산라인에 설치한 센서의 30% 가량이 토크센서일 정도로 이를 중시하고 있다. 이번에 성능이 좋은 토크 표준기가 개발됨에 따라 앞으로 교정을 통해 산업현장에서 발 생할 수 있는 토크 불확도를 5%에서 1% 이내로 대폭 줄일 수 있을 것으로 기대된다.
ㅇ 첨단 바이오기술(BT:Bio Technology)과 초소형전자기계시스템 (MEMS: Micro Electro Mechanical System)기술이 접목된 이른바 '바이오멤스' (BioMEMS)의 출현으로 생물 학 및 의료분야의 획기적인 변화를 예고하고 있다.
바이오멤스 기술이 불가능으로 여겨졌던 생체의 신비를 여지없이 - 벗기고 있는 것이다. 바이오멤스는 마이크로 세계에서 일어나는 생체물질 내의 생리 화학적 현상에 수반되 는 미세한 생체 신호를 매우 정밀하게 분석할 수 있는 게 특징이다. 특히 DNA, 단백질, 세포 등 생체를 구성하는 기본 물질에 대한 대량의 고속 진단 및 분석이 가능하다. 때 문에 신약 개발 과정을 크게 단축할 수 있다. 뿐만 아니라 사람의 골수에서 줄기세포를 뽑아내 특정 세포로 분리, 문제의 세포에 넣어 죽어가는 세포를 재생하는 세포대체치 료법의 효과를 배가할 수 있다.
- 바이오멤스가 치료를 원하는 세포를 얻어내는데 큰 역할을 할 것이고 궁극적으로 인간 게놈프로젝트의 완성과 성패를 좌우할 핵심 요소 기술이다. 바이오멤스는 또 대량의 유 전자 기능을 짧은 시간에 파악할 수 있게 한다. 대표적 바이오멤스 중 하나인 DNA칩이 이미 기능이 밝혀진 유전자 조각 수 백만개를 정밀 분석함으로써 유전자 발현 분석, 유 전자 진단, 의약품 효능 테스트, 각종 질환 진단의 효과를 획기적으로 높일 수 있다. 
ㅇ 대표적인 바이오멤스인 랩온어칩(Lab on a chip)은 실리콘, 플라스틱 등으로 된 수 ㎠ 크기의 칩 위에 분석에 필요한 여러 가지 장치를 미세가공기술을 이용해 집적, 생체의 비밀을 벗기기 위한 시료에 대한 전처리, 반응, 검출 등 일련의 공정을 일괄적으로 수행 한다. 마치 하나의 칩 위에 생물학, 의약실험실을 모두 올려놓은 셈이다.  
- 여러 차례의 복잡한 검진을 거치지도 않고도 아주 미세한 양의 혈액만으로도 수백 가지 의 질환을 동시에 진단하는 길도 열고 있다. 항원 또는 항체 단백질을 소형 기판 위에 고 정화해 혈액의 항원 단백질을 감지, 정밀 분석하는 단백질 칩의 상용화가 가시권으로 들 어온 것이다. 
ㅇ 이밖에도 바이오멤스는 대량의 세포를 짧은 시간 안에 이송, 분류, 진단하는 기능을 토 대로 유전자를 이식하거나 내분비액이나 약품을 인체의 미세한 부분에까지 공급하는역할도 맡고 있다.  
- 전문가들은 바이오멤스가 인체 구석구석을 돌며 각종 장기나 혈관의 상태를 진단하고 치료하는 의료용 마이크로로봇 의 등장을 앞당기는 요소 기술로 ' ' 두각을 나타내는 시대 가 머지않았다고 진단한다. 한편 국내서도 KIST를 비롯해 서울대, 한양대 등이 각종 난치병의 치료 및 예방 분야에 바이오멤스를 적용하기 위한 요소 기술 연구가 활발하다. 특히 KIST는 바이오멤스를 필두로 한 마이크로시스템을 5대 중점 연구분야로 선정, 자 원을 집중하고 있다
ㅇ 반도체혁명은 지금으로부터 약 30년 전 집적회로(integrated circuit)가 처음 도입되면 서 비로소 시작되었는데 우리의 생활모습을 완전히 바꿔 놓은 집적회로는 그 동안 실 리콘칩 하나에 집적된 트랜지스터의 개수 수에 의해 평가되어 왔고, 그 숫자는 지금까 지 거의 지수 함수적으로 증가해 왔다. 덕분에 집적회로 산업을 평가하는 척도인 칩당 트랜지스터 개수는 집적회로의 능력은 계속 향상시켰고 큰 덩치의 값비싸고 복잡한 시 스템이 고성능의 작고 저렴한 집적회로로 계속 바뀌어 왔다.
- 그러나, 놀라운 발전을 거듭해온 마이크로 전자회로도 결국은 반도체칩의 처리능력에 국한된 것으로 발전에 한계에 부딪히게 되었다. 하지만 향후 진행될 반도체 산업은 칩 위 에 트랜지스터를 많이 집적하는 것만이 아닌 새로운 기능을 반도체 칩위에 결합시켜 나 가는 추세가 될 것이라는 것이 전문가들의 일반적인 견해다.
- 반도체칩이 연산뿐만이 아니라 고 기능이 첨부되어 감지(sense)하고, 작동(actuate)하 고, 통신(communicate)할 수 있게 하는 것으로, 이를 가능하게 하는 것이 마이크로머신 기술이다. 마이크로머신 기술은 미국에서는 MEMS(Micro Electro Mechanical System), 유럽에서는 마이크로시스템(microsystem), 일본에서는 마이크로머신(micromachine), 마이크로메카트로닉스(micro mechatronics) 등으로 불리고 있다. MEMS라는 것은 반 도체 제조기술을 사용해 실리콘 기판위에 3차원 구조물을 형성하는 기술이다.
- 기술은 시스템 뿐 만 아니라 마이크로구조물, 센서, MEMS 액추에이터, 마이크로 로봇 등을 포함하는 광범위한 분야에 걸쳐 응용되고 있으며, 어떤 초소형 대상물을 지칭하는 것 외에도 초소형 대상물을 만드는 가공기술을 표현하는 의미도 포함하고 있다.
- 반도체 제조기술의 하나인 포토 리소그라피(Photo Lithography)를 이용하면 수 평 방 센치미터의 면적에 미세한 구조물을 형성할 수 있게 되고, 이 구조물의 전기적, 기계적 운동을 이용하면 다양한 분야에서 응용 가능하다.
- 또, 반도체 메이커 입장에서는 MEMS 기술은 지금까지 적용, 연구해 오고 있던 기 술이고 기존의 설비를 이용할 수 있다는 장점 때문에 바로 제품화 및 서비스를 사 업화 할 수 있어 기존 반도체 사업자의 움직임이 눈에 띄게 증가하고 있다. 이 기 술은 대부분이 반도체 산업에서 개발된 리소그라피와 에칭 기술에 의존하고 있기 때문이다.
ㅇ MEMS는 크게 표면미세가공기술(surface micromachining)과 몸체가공기술 (bulk micromachining)의 2종류의 가공법으로 분류할 수 있다. 이 외의 마이크로머신 제작 기술에는 고단면비(high aspect ratio)의 3차원 구조물의 제작이 가능한 LIGA(Lithographie Galvanoformung Abformung), LIGA-like공정과 엑시머 레이저 마이크로머시닝 기술, 방전 마이크로머시닝 기술 등이 있다.
- LIGA 가공기술은 1980년경 독일의 KNRC(Karlsruhe Nuclear Research Center)와 FIMT(Fraunhofer Institute for Microstructure Techno- logy)에서 X선 사진기술을 이용 하여 개발한 기술로서 3차원 가공과 구조물을 제작하는데 반도체 가공기술에 비해 유리 한 장점을 갖고 있다. 그러나 X선 사진기술을 위해서는 2~2.3 GeV의 에너지를 얻을 수 있는 X선 가속기(synchrotron)가 필요하기 때문에 장비사용의 제약으로 널리 응용되지 못하고 있는 현실이며, 이를 보완하기 위한 LIGA-like공정에 관한 연구가 진행되고 있 다.
- 표면미세가공기술 은 실리콘 기판위에 다양한 (surface micromachining) 이종 재료를 쌓 아올려, 그것을 패턴, 에칭하는 것에 의해 3차원의 구조물을 형성하는 것이다. 특징으로 는 종래의 반도체 제조 라인을 사용할 수 있기 때문에 대량생산이 가능해, 주변 회로와 MEMS구조물을 하나의 칩으로 해결할 수 있다는 것이다.
- 한편, 표면에만 구조물을 형성하기 때문에 MEMS 가공에 의한 형상⋅규격에 제약이 있 고, 충격이나 진동에 의한 내구성에 문제가 있을 수 있다는 것을 들 수 있다. 아나로그 디 바이스즈나 모토로라가 이 가공 프로세스로 제품화 하고 있다. 몸체가공기술 (bulk micromachining)은 실리콘 기판 전체를 이용해 3차원 구조물을 형성하는 것이다. 이방 성 에칭이나 음극접합 등의 기술을 이용해, 다양한 형상을 실리콘의 표면이나 이면⋅내 부에 입체적으로 형성할 수 있다.
- 특징으로는 복잡한 형상의 3차원 구조물의 형성이 가능한 것이고, 높은 성능이나 정밀 도를 기대할 수 있고, 충격이나 진동에 의한 내구성이 높다고 할 수 있다. 문제로는 회로 를 집적화 하는 것이 어렵기 때문에 바깥쪽에 붙여야 하고, 종래의 반도체 제조 라인 이 외에 별도의 가공 장치가 필요하다는 것이다.
- 별도의 가공 장치라고 하는 것은 일본 메이커들의 특기 기술로 대부분의 기업들이 몸체 가공기술에 집중하고 있다. 대표적인 기업으로는 마쯔시다전공, 오므론 등을 들 수 있 다. 이 두 종류의 방법은 그 특징을 살려서 여러 제품군에 활용시킬 수 있으며, 표면미세 가공기술은 미국이나 대만 기업이, 몸체가공기술은 일본 메이커가 강세를 나타내고 있 다.
ㅇ 이 외의 마이크로머신 제작 기술에는 고단면비(high aspect ratio)의 3차원 구조물의 제 작이 가능한 LIGA(Lithographie Galvanoformung Abformung), LIGA-like공정과 엑 시머 레이저 마이크로머시닝 기술, 방전 마이크로머시닝 기술 등이 있다.
- 가공기술은 LIGA 1980년경 독일의 KNRC(Karlsruhe Nuclear Research Center)와 FIMT(Fraunhofer Institute for Microstructure Technology)에서 X선 사진기술을 이용 하여 개발한 기술로서 3차원 가공과 구조물을 제작하는데 반도체 가공기술에 비해 유리 한 장점을 갖고 있다. 그러나 X선 사진기술을 위해서는 2~2.3 GeV의 에너지를 얻을 수 있는 X선 가속기(synchrotron)가 필요하기 때문에 장비사용의 제약으로 널리 응용되지 못하고 있는 현실이며, 이를 보완하기 위한 LIGA-like공정에 관한 연구가 진행되고 있 다.
<표 4-1> 표면 미세가공 기술과 몸체가공 기술
ㅇ MEMS 의 적용분야는 이루 헤아릴 수는 없지만 완전 실용화 된 제품으로는 자동 차용 각종 센서, 리어 프로젝터 소자, 잉크젯 프린터 헤드, HDD의 자기헤드 등을 들 수 있다. 이 가운데 자동차용 센서에 관해서는 에어백이나 차량 안정화 장치 등의 엑티브 세이프티 시스템에서부터 시작되어 최근에는 직접식 TPMS(타이어 공기압 경보장치)의 송신 밸브 유니트에 MEMS 압력센서가 탑재되고 있다.
- 자동차용도에 관해서는 각종 안전 시스템의 표준화가 진행되고 있기 때문에, 자동 차 한대당 탑재되는 MEMS 센서의 수는 증가하고 있다. 예를 들어 메르세데스 벤 츠 S클라스의 경우, 6에어백, VDC(자동차 안정화 장치), EHB(전자 제어 하이드로 릭 브레이크), 롤로오버, 접촉식TPMS(타이어 공기압 경보 시스템) 등의 안전장비 로부터 탑재되는 센서의 수를 추정하면, 최대 20개의 MEMS 센서가 사용되고 있 다는 것을 알 수 있다.
- MEMS가 넓게 세상에 알려지게 되는 계기가 된 것이 자동차의 에어백용 센서 때 문이었다. 종래는 기계식 가속도 센서가 충돌을 검지하고 에어백 시스템을 작동시 켰는데, 현재는 반도체식 가속도 센서가 90%이상 쉐어를 점하고 있다.
- 이 계기를 만든 것이 아날로그 디바이세스의 MEMS 가속도 센서이다. 동사는 1993년부터 MEMS 가속도 센서의 양산을 시작했고, 지금까지 세계에서 1억 개 이 상을 출하하고 있다. 동사의 센서가 등장한 것에 의해, 에어백 향 가속도 센서의 코스트 다운이 한꺼번에 진행되어, MEMS 제품의 인지도와 신뢰성은 높아지게 되 었다. 그리고, 현재의 MEMS 센서는, 자동차용도에서 민생기기로 그 채용분야를 확대 시키려고 하고 있다.
- 잉크젯 프린터 헤드에 관해서도, 종래는 기계 가공에서 제조되고 있었는데, 프린터의 복합화나 광체의 소형화에 의해 기술에 의한 잉크젯헤드의 , MEMS 가공이 일반적이 되어 있다. 향후의 기대 수요 분야로서는 휴대전화 등 통신기기의 실용화가 기대되는 RF-MEMS가 있다.
ㅇ MEMS 기술을 RF 회로에 적용한다면, 외부부품인 안테나, 필터, 스위치, 공진기, 발진 기 등을 칩 위에 집적화 시킬 수 있기 때문에, 휴대전화나 각종 통신기기의 RF회로를 소형화⋅저 소비 전력화 할 수 있게 된다. 이미 IBM이나 Intel 등이 적극적으로 발주를 내고 있고, 향후의 실용화가 기대되어 진다.
- 전자기기 이외에도, 광학, 바이오, 의료 등의 분야에서 MEMS 기술의 적용이 기대되고 있고, 장래에 있어서 다양한 용도로의 등장할 것이라고 판단되어 진다.
<표 4-2> 자동차 탑재용 MEMS 센서와 수량
< 표 4-3>자동차 안전장치용 MEMS 센서와 내용
ㅇ 터널이나 극장 같이 어두운 곳에서도 플래시를 터트리지 않아도 사진을 찍을 수 있는 카메라 폰. 고체촬상소자(CCD), 상보성금속산화물반도체(CMOS) 등 이미지센서가 내 장된 카메라폰이 휴대폰 시장의 활력소로 작용하는 등 최근 인기를 한 몸에 얻고 있다. 그런데 지금의 CMOS 이미지센서는 물리적인 특성 탓에 컴컴한 곳에서 플래시의 도움 을 받아야 한다. 따라서 백색 발광다이오드(LED)를 탑재, 이를 이용해 영상을 촬영함 에 따라 카메라폰의 덩치가 커지고 전력소모가 늘어나는 등 여러 단점들이 있다.
- 그러나 나노 기술을 이용하면 기존 카메라폰 대비 1000배 정도 약한 빛도 감지할 수 있 는 CMOS 이미지센서를 만들수 있어 이러한 문제점들이 내년쯤 해결될 것으로 전망된 다. 일반적으로 이미지센서는 광학 영상을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 모듈로 영 상신호를 저장 및 전송, 디스플레이 장치로 표시하기 위해 사용한다. 이미지센서에는 실리콘 반도체를 기반으로 한 와 CCD CMOS로 크게 분류된다.
ㅇ 특징을 살펴보면 CCD는 CMOS에 비해 노이즈가 적고 이미지 품질이 우수해 디지털카 메라에 적합하다. 이에 반해 CMOS는 대체적으로 CCD에 비해 생산단가와 소비전력 이 낮고 주변회로 칩과 통합하기 쉽다는 장점이 있다. 특히 일반적인 반도체 제조기술 로 생산, 증폭 및 신호처리와 같은 주변 시스템과 통합이 용이해 생산원가를 낮출 수 있 다. 게다가 처리속도가 빠르면서 CCD의 1% 정도로 소비 전력이 낮은 것이 특징이다.
- 따라서 CMOS는 휴대폰과 개인휴대단말기 (PDA)용 카메라와 같은 소형 휴대용 단말기 에 적합하다. 이에 따라 국내는 물론 선진국을 중심으로 모바일 기기 시장을 겨냥한 300 만 화소급 CMOS 이미지센서 개발에 매달리고 있어 그동안 메가급 화소에서 강세를 보 인 CCD 시장을 위협하고 있을 뿐더러 지속적으로 CMOS 시장이 확대될 것으로 전문가 들은 예측하고 있다.
- 그러나 CMOS가 단순히 고집적 픽셀 구조만을 추구한다면 현 LSI CMOS 일반제조공정 기술을 활용할 경우 수 천만화소 이상이 가능하다. 그렇지만 현실적으로 CMOS의 크기 가 커질 수밖에 없다. 결국 이를 카메라 폰에 접목하기란 사실상 불가능하다.
- 이미지센서를 이용해 피상체를 이미지화하기 위해선 광학렌즈와 같은 광학시스템을 이 용해야 하는 데 광학 렌즈의 크기에 따라 이미지센서의 크기는 제한된 면적 내에 집적될 수밖에 없기 때문이다. 따라서 CMOS 단위 픽셀 크기를 작게 해 제한된 면적 내에 300 만 픽셀급 이상의 고픽셀 구조를 실현하기 위해선 몇 가지 해결해야할 문제점이 있다.
ㅇ 우선 실리콘 반도체는 최소 수광 면적을 확보해야만 광전변환에 의한 전기적 신호를 발생시킬 수 있다. 이미지센서의 포토다이오드에서 생성된 광전류가 임계값 이상이 되 지 않으면 암전류(dark current)로 인식되어서 어떠한 이미지도 검출할 수 없게 된다.
- 하나의 단위 픽셀이 받아들이는 빛의 양과 신호가 절대적으로 감소, 동작이 불가능해지 기 때문에 고집적을 위해 무한정으로 단위 픽셀 크기를 작게 할 수 없다. 또 CCD와 달리 CMOS 이미지센서는 주사선 최초 행과 최후 행에서의 축적기간이 1 프레임 정도 지연 되는데 이는 일반적으로 주사선이 많은 고픽셀 구조일수록 지연되는 시간이 더 증가하 게 된다. 즉 움직이는 피사체를 왜곡 없이 촬영하는 데에는 고픽셀 구조로 갈수록 그 문 제점이 심각해질 수밖에 없다. 그러나 나노기술이 이미지센서에 접목되면 이러한 기술 적 한계를 극복할 것으로 기대되고 있다.
ㅇ 차세대형 CMOS 이미지센서는 나노기술을 이용, 고집적 고감도 초소형 초절전형 신기 능 수행이라는 특징을 바탕으로 지금까지의 이미지센서와는 기능면에서 절대 우위의 기대치를 충족시킬 것으로 전문가들은 예측하고 있다. 따라서 픽셀의 집적도를 높이는 동시에 수광면적 효율(fill factor)를 가능한 한 높게 만드는 기술이 이미지센서 개발에 있어서 핵심기술이라 할 수 있는 데 이 기술은 나노구조를 이용한 양자효과를 통해서 고집적 및 고감도의 이미지센서가 실현될 수 있다.
- 이미지센서의 단위픽셀 수광부를 양자우물 양자선 양자점 등의 나노재료를 이용함으로 써 초고감도 수광센서를 실현할 수 있는 것이다. 일례로 일반 반도체의 MOS 공정만으 로 수광 부분을 나노 크기의 포토디텍터로 구성하는 방법이 있다.
- 나노디텍터는 수광 면적이 적을수록 그 감도가 향상됨과 동시에 주변 신호처리 포토트 랜지스터를 최소 사이즈로 제작할 수 있어서 현 기술로써 극복할 수 없었던 최소 사이즈 의 단위 픽셀을 구현할 수 있다. 이와 함께 SOI(Silicon on insulator) 기판을 이온주입한 후에 양자구조의 나노세선(양자선)을 형성시키면 전자가 다수캐리어로 작용, 저전력 구 동과 함께 높은 광 응답 특성 및 광전변환의 고속화를 실현할 수 있다.
ㅇ 지금의 실리콘 공정을 이용한 최소 선폭으로 메사 구조를 (mesa) 패터닝하고 정밀한 산 화(oxidation) 공정을 마치고 나면 나노세선은 양자특성을 갖는 양자선이 될 수 있다. 이처럼 단순한 양자구조와 p-n 접합 포토다이오드가 아닌 나노 단위인 전자만을 캐리 어로 이용하는 고감도 수광센서는 CMOS 이미지센서에 적용가능 할 뿐만 아니라 게이 트 전극을 올린 고기능 이미지센서의 포토트랜지스터로도 사용이 가능하다.
- 따라서 나노기술을 이용한 양자 수광센서는 극미량의 빛에도 반응을 나타내는데 이는 기존의 포토다이오드 제품대비 약 수십만 배 이상의 초고감도 특성을 나타내며 약 수십 배 이상에 달하는 광증폭률을 갖는 특성을 가진다. 결국 광출력을 광입력 보다 크게 함 으로써 촛불 밝기의 어두운 곳에서도 카메라폰용으로 응용이 가능하다.
ㅇ 나노기술로 설계, 조립한 센서 시장이 2012년에는 2008년의 27억 달러의 6배 이상인 172억 달러의 수익을 낼 것이라고 산업분석회사 나노마켓이 보고서 나노센서 : 시장기 회 분석에서 예측하였다.
<표 4-4> 생물의학, 국가방위, 교통용 센서 전망
- 나노센서 참여 기업은 벤처창업사인 나노믹스 앰브리는 물론이고 , 다우코닝, 삼성, 보 잉, 록히드마틴, IBM, 모토롤라, 애질런트에서 이미 개발 중에 있다. 나노센서는 의학, 건강관리, 군사, 국토방위, 공업제어, 로봇공학, 네트워크, 통신학, 환경감시 등 적용범위 가 아주 넓게 쓰여진다.
ㅇ 유비쿼터스 사회를 앞당길 나노 임베디드 소프트웨어 플랫폼인 `나노 큐플러스 (Qplus)가 개발되어 재해예방 모니터링, u-헬스, 국방 , 물류 등 산업 전분야에 폭 넓게 적용될 수 있는 토대가 마련됐다. 나노 큐플러스와 이를 무선 센터네트워크 에 접목시킨 가스 안전 모니터링 시스템이 개발되었다.
- 나노 큐플러스는 초소형 운영체제 개발 솔루션으로 무선통신 및 센서기능을 넣으 면 의료, 환경, 방재, 국방 등 다양한 분야의 서비스에 응용할 수 있다. 큐플러스의 장점은 커널크기가 10KB로 초소형이고 저전력이면서 다양한 센싱 기능을 제공할 수 있다는 것이다. 초소형 운영체제여서 앞으로 각종 시스템 구축시 비용을 절감 할 수 있고, 간편하게 노드를 설치하면 되기 때문에 다양한 산업분야에서 각광받 을 것으로 기대된다.
ㅇ 유비쿼터스 센서 네트워크(USN)를 위한 초소형 운영체제로는 미국 버클리 대학 이 개발한 `타이니'(Tiny)가 있지만 이는 커널 크기가 20KB로 나노 큐플러스에 비 해 2배가량 크고, 노드(Node) 당 가격도 400만원 가량으로 고가이다. 또한 버클리 대학에서 자체 개발한 프로그램 언어인 nesC 기반의 단일 스케즐러를 지원하기 때문에 다양한 응용이 쉽지 않고, 신뢰성있는 무선 센서 네트워크 개발 수요를 충족시키기 어렵다는 평가도 있다.
- 이번에 개발된 나노 큐플러스는 모듈화된 계층적 구조를 가지고 있고, 개발자가 응용에 필요한 모듈들을 조립식으로 재결합해 하나의 완성된 초소형 운영체제를 구성할 수 있다는 특징을 갖고 있다. 이런 기능으로 메모리 용량이 매우 제한적인무선 센서 노드에 적합하고 응용에 최적화된 운영체제로 구성할 수 있다는 것이 다.
여기에 에너지 효율성을 최대한 고려한 전력관리기능을 - 제공해 노드에 탑재된 CPU 가동시 정상모드에서 에너지 절약모드로 변경하면 최대 1,000분의 1, RF 통 신 모듈에서 데이터 송수신에도 에너지 전략모드를 쓰면 최대 2,000분의 1 수준의 에너지 절약이 가능하다. 나노 큐플러스를 기반으로 가스안전 모니터링 시스템을 구현했는데 각각의 노드에서 가스누출을 탐지하면 곧바로 중앙에서 모니터링되고 가스밸브가 자동으로 차단되는 성능을 보였다. 또한 노드 중 하나가 고장이 나더 라도 능동적으로 우회 노드를 찾아 원활한 무선 네트워크를 구축하는 경로복구 기 능도 갖고 있다. 나노 큐플러스에는 어떤 센서를 탑재하느냐에 따라 다양한 응용 서비스가 나올 수 있다.
ㅇ 큐플러스의 특징은 가스센서를 넣으면 가스 안전 모니터링 시스템으로 쓸 수 있 고 온도 센서를 넣으면 화재감시 시스템으로 활용할 수 있으며, 생체진단 센서를 넣으면 u-헬스 시스템으로 사용할 수 있다는 것이다.
- 나노 큐플러스 기반으로 개발한 스마트 센서 노드는 CPU와 RF통신모듈, 센싱모 듈로 나뉘어져 있는데, 2.4㎓ ISM대역 밴드의 주파수를 사용해 노드간 거리가 약 10∼30m에서 통신이 가능하다. 스마트 센서 노드 크기를 3×3㎝로 줄이고 코인형 전지를 넣어 초소형화 할 계획이다. 또한 옥타콤과 니츠에 나노큐플러스 기술을 이전하는 한편, 올해 일본에서 개최되는 한중일 공개 소프트웨어 포럼에 소개해 세계시장 진출도 모색할 계획이다. 나노 큐플러스가 산업계에 보급되고 다양한 분 야에 응용되면 유비쿼터스 환경 실현을 한발 더 앞당기게 될 것이라는 전망이다.
제 5 장 국내 센서산업 현황
5.1 국내 센서시장 동향
ㅇ 국내 센서 내수는 2000년을 피크로 감소하다가 다시 성장세를 나타내고 있다.
- 2000년 5,036억원의 센서시장 규모가 2004년에는 8,688억원으로 성장했다. 2004년 수치는 전년 마켓사이즈 6,428억원 대비 35.2%의 높은 증가를 보였다. 2004년도 국내 센서시장규모는 세계시장 279억6백만불의 3.1%에 달하는 것이다.
○ 국내 센서 생산은 자동차, 휴대폰, 가전 등 내수 시장이 크게 확대되고 있는 데다 수출도 호조를 보이는 데 힘입어 증가세를 시현하고 있다
- 국내 센서 생산은 2000년 3,549억 규모였으며 2001년 전자산업의 침체와 함께 감 소를 보이다가 2002년부터 증가세로 돌아서 2003년에는 전년대비 21.2% 증가한 4,230억원, 2004년에는 5,313억원으로 전년대비 25.6%의 비교적 높은 생산 증가율 을 보였다.
<표 5-1> 국내 센서 생산․내수 추이
< 도 5-1> 국내 센서 생산․내수 추이
ㅇ 수출 동향을 보면, 반도체 기술에 기반한 이미지센서의 수출 급증에 따라 전체 센서 수출도 크게 증가하고 있다.
- 2000년에는 2,049만불의 규모였으며 2001년에는 세계 IT 시장의 침체와 함께 감소 했으나, 2002년부터 증가하기 시작하였고 2004년에는 무려 90% 이상의 높은 수출 증가세를 시현했다.
<표 5-2> 국내 센서 수출․수입 추이
ㅇ 수입시장은 외환위기 이후의 내수침체 및 세계 IT 시장의 둔화 등으로 2000년부터 2002년까지 다소 감소세를 보였지만 이후 일본, 독일, 미국 등 선진국에서 첨단 센서제품과 중국의 중저가 제품이 많이 밀려오고 있다.
- 2000년 1억7,425만불에서 2002년 1억4,364만불로 낮아졌다가, 2004년에는 4억740만 불로 대폭 늘어난 것이다.
○ 센서가격이나 센서에 소요되는 원재료가격은 업체간, 국가간 경쟁이 글로벌해지 고 치열해지면서 점차 하락하는 추세를 보이고 있다.
- 포토센서의 경우, 2003년에 평균 174.5원하였으나 2004년에 173.8원으로 떨어졌으 며, 2005년 상반기에 163.4원으로 또다시 하락하였다. 센서용 원재료의 하나인 칩 (Chip)가격도 2003년 23.0원에서 2004년 22.3원으로, 2005년 상반기 17.6원으로 하 락세에 빠져들고 있다.
5.2 내수
5.2.1 연도별 내수시장
<표 5-3> 국내 센서 내수시장 추이
ㅇ 국내 센서 산업의 연도별 내수 추이를 보면, 2000년부터 2002년까지 감소세를 보 이다가 2003년부터 증가세로 돌아서면서 최근에는 큰 폭으로 늘어나고 있다.
- 2000년 5,036억원에서 2001년 4,673억원으로 7.2% 감소하였고, 2002년에도 4,647억 원으로 0.6% 감소하였다. 연속적으로 감소하던 센서의 내수는 2003년 6,428억원으 로 전년대비 38.3% 증가하였으며 2004년에는 8,688억원으로 35.2%의 높은 성장률 을 기록한 것이다.
○ 내수 시장이 크게 증가한 이유는 무엇보다도 국내 전자산업이 종래의 아날로그 방식에서 디지털화 되어가면서 수요가 대거 확대되었기 때문이다.
- 가전, 항공, 우주, 환경, 자동차 등 여러 응용분야의 수요 시장이 크게 확대되어 해외에서 첨단 센서의 수입이 크게 증가하였을 뿐만 아니라 국내에서 공급되는 물량도 또한 늘어나고 있는 것이다.
ㅇ 센서는 기존의 기계식, 전기식 방법에서 탈피해 최근 반도체 집적화 기술, MEMS기술 등과 결합해 고성능, 지능화 하면서 경쟁이 더욱 치열해지고 있다. 최근에는 인터넷 등 정보통신기술과 연계됨으로써 센서는 정보화시대의 핵심기술로 부상하고 있다.
- 국내외 센서시장은 미국, 일본, 독일 등 일부 선진국에 기반을 둔 기업들에 의해 독점되 고 있어 R&D 및 마케팅, 자금 등 여러 측면에서 경쟁력이 부족한 국내 센서 업체로서는 다국적 기업과 시장 경쟁을 하기 힘든 실정이다.
ㅇ 압력센서, 가속도센서, 유량센서를 포함한 역학센서는 자동차, 우주항공, 의료용 등에 서 그 수요가 점점 증가 일로에 있으며, 현재 MEMS기술을 이용한 3차원 미세가공기 술의 급속한 발전으로 마이크로 역학센서로의 이행이 활발해지고 있다.
- 90년대 중반부터는 집적회로 기술과 접목해 센서와 신호처리회로가 동일칩 상에 집적 화된 압력센서, 가속도센서가 양산되기 시작했고 이밖에도 백금온도센서를 이용한 유속 ・유량센서 등이 몇몇 기업에서 양산되고 있다.
ㅇ 국내의 연구동향을 살펴보면, 지난 80년대 중반부터 실리콘 압력센서에 관한 연구가 시작돼 90년대 초부터 실리콘 가속도센서에 대한 연구가 수행됐고, 90년대 중반부터 유량・유속센서, 각속도센서, 적외선 센서 등의 개발에 관한 연구가 수행됐다.
- 실리콘 센서에 대한 본격적인 연구는 G7사업인 초소형 정밀기계 기술개발 사업, 즉 1995년부터 2002년까지 에서 비롯돼 국내에서 최근 본격적으로 이를 상품화하기 위한 연구가 수행되고 있으나, 아직까지 집적화 또는 지능화된 형태의 실리콘 센서가 판매 되지는 못하고 있는 것이다.
- 마이크로역학센서의 세계 주요 양산업체들은 센서와 관련된 보유 특허 수는 많지 않지 만, 구조와 제조공정 기술과 더불어 센서의 양산과 직접적으로 연결되는 기술인 신호처 리와 패키징 부분에 상당한 미국특허를 보유하고 있다.
- 그러나, 역학센서 관련 국내 기술개발과 특허출원 동향은 주로 구조 및 제조공정에 편 중돼 있어 향후 시장진입에 관건이 될 신호감지와 패키징에 관한 문제를 발견하고 이를 해결하기 위한 방안을 모색할 수 있는 수준에 아직 진입하지 못하고 있다.
- 시장에서 요구되는 역학센서의 특성은 고성능, 고신뢰도, 저가임을 감안할 때, 이를 위 한 독창적 구조와 제조공정에 관한 기술과 특허는 물론 신호감지와 패키징에 관한 기술 과 특허의 확보 없이는 시장진입에 성공하기가 힘든 상황이다.
5.2.2 품목별 내수시장
< 표 5-4> 품목별 국내센서 내수 규모
ㅇ 품목별 센서 내수시장을 보면, 시기별로 센서에 대한 수요가 변하면서 센서의 순 위가 바뀌고 있다. 온도센서가 2000년 974억원으로 가장 많은 편이고, 2001년 978 억원, 2002년 987억원으로 다소 증가하고 있으며, 2003년 1,327억원으로 전년보다 34.4%, 2004년 1,833억원으로 38.1% 증가한 것이다.
- 동영상 확산, 칼라 선호 등 이미지에 대한 소비자의 니즈가 크게 늘어나면서 이미 지센서의 수요도 증가하게 된 것이다. 이미지센서의 내수는 2000년 722억원에서 2001년 681억원으로 줄었다. 2002년 701억원으로 회복되었고, 2003년 1,267억원으 로 크게 늘어났으며, 2004년 1,807억원으로 42.6% 증가하였다. 2004년 수치는 2000년보다 2배 이상 늘어난 것이다.
- 디지털 산업의 발전으로 정보화, 자동화에 필수적인 광센서는 2000년 469억원에서 2001년 445억원으로 다소 줄었다. 그러나, 2002년에 497억원으로 다시 늘었으며, 2003년 694억원으로, 2004년 938억원으로 각각 증가한 것이다.
- 압력센서는 2000년 425억원에서 2001년 403억원으로, 2002년 384억원으로 연속 줄었다 2003년 488억원으로 크게 증가하였으며, 2004년에도 634억원으로 계속 증가 하였다.
○ 2004년 기준, 품목별 시장 비중을 보면 온도센서, 이미지센서, 광센서가 상위권을 점하고 있다. 2000년의 온도센서, 이미지센서, 가스센서에서 가스센서가 탈락되고 광센서가 올라선 것이다.
- 온도센서가 전체의 21.1%를, 이미지센서가 20.8%를, 광센서가 마켓쉐어를 차지하 고 있고, 다음으로 압력센서가 7.3%를, 가스센서가 6.7%를 각각 점하고 있다.
<표 5-5> 센서 시장점유율별 순위
ㅇ 품목별 순위별 센서 추이를 2000년 기준으로 2004년까지 살펴보면 국내의 압도적 인 마켓쉐어를 가지고 있는 상위 1, 2위인 온도 센서와 이미지 센서는 순위 변동 이 없이 일정하고, 5위 밖에 있는 센서군인 하중힘센서, 속도가속도센서, 레벨센 서 등은 조금 순위 변동이 있는 편으로 하중힘센서는 몇 계단 하락했고, 속도가 속도센서는 점차 시장이 확대되고 있는 것으로 드러났다.
- 3~5위권인 광센서, 압력센서, 가스센서는 광센서와 압력센서가 지속적인 상승곡선 을 타고 있고, 가스센서는 2001년부터 다른 센서에 비해 상대적으로 시장이 위축 되고 있는 것으로 나타났다.
- 흥미로운 사실은 광센서로서 광센서는 보안이나 방범 신호 등에 광범위하게 사 용되고 있을 뿐만 아니라 국민 의식 수준이 높아가면서 가정과 직장의 보안에 투 자를 더욱 증가시키고 있다는 점에서 매우 유망한 품목이다. 온도센서, 이미지센 서와는 마켓사이즈에서 차이를 보이고 있지만 광센서는 지속적으로 마켓사이즈가 커지고 있으므로 조만간 상위 랭킹에 올라갈 수 있을 것이다.
- 지속적으로 마켓사이즈가 커지고 있고 향후에도 가능성이 있는 품목으로는 온도 센서, 이미지센서는 물론이고 거기에 광센서, 속도가속도센서, 압력센서 등을 들 수 있다. 특히, 중장기적인 측면에서 수요가 폭발할 가능성이 다분한 센서 부분은 바이오센서, 화학 관련 센서라 할 수 있다.
5.3 생산
5.3.1 연도별 생산시장
<표5-6> 국내 센서 생산시장 추이
○ 센서 생산 동향을 살펴보면, 국내의 센서 수요가 증가하고 있을 뿐 아니라 해외 에서 국내산 센서에 대한 수요까지 증가하면서 국내의 센서 생산도 증가하는 추 세를 나타내고 있다.
- 2000년 세계경기가 고점을 이루면서 국내 센서 생산이 3,549억원을 기록하였으나, 곧이어 국내외경기 급랭하면서 센서 생산은 2001년 3,464억원 2.4% 감소하였다.
그러나, 2002년 3,489억원으로 0.7%다시 증가하였다. 미미하나마 증가하였던 2002 년을 기점으로 센서 생산이 늘어나기 시작하였다. 2003년 4,230억원으로 전년보다 21.2% 증가하였고, 2004년 5,313억원으로 전년 대비 25.6% 증가한 것이다.
○ 센서의 생산이 증가하고는 있지만 센서의 수입이 더욱 큰 폭으로 증가함에 따라 국내 센서시장에서 국산이 차지하는 비중은 점차 하락하고 있는 실정이다.
- 센서 수입시장의 확대와 함께 우리나라 센서 시장에서 국내 기업의 생산 비중이 2002년 75.1%에서 2003년에는 65.8%, 2004년에는 61.2%로 낮아지고 있다.
5.3.2 품목별 생산시장
<표 5-7> 품목별 센서 생산 추이
ㅇ 국내 생산 센서를 품목별로 살펴보면, 2004년 기준 온도센서와 이미지센서가 천 억원대를 상회하며, 압력센서, 유량・유속센서, 가스센서가 그 뒤를 잇고 있다.
- 온도센서는 2000년 834억원에서 2001년 848억원으로 다소 늘었고, 2002년 863억 원, 2003년 1,066억원, 2004년 1,541억원으로 상당 폭 증가한 것이다. 지난 5년 사 이 2배 가까이 늘어났다. 국내에선 온도 센서의 역할이 다대한 것이라 할 수 있 다.
- 이미지센서는 국내 수요가 많은 점을 감안하면 생산이 지속적으로 늘어날 수밖에 없는 것이다. 이미지센서의 생산은 2000년 422억원에서 2001년 429억, 2002년 442 억원으로 소폭 증가하다가 2003년 700억원으로 전년보다 58.1% 증가하였다. 2004 년 1,270억원으로 81.4% 급증하였다. 이미지센서는 5년 전에 비해 3배 이상 늘어 난 것이다.
- 압력센서는 2000년 228억원에서 2004년 474억원, 유량・유속센서는 243억원에서 473억원으로 거의 2배씩 늘어났다. 가스센서는 293억원에서 420억원으로 증가했다. 이들 품목의 생산 증가는 부족한 여건 속에서도 국내 메이커들이 지속적인 연구개 발이나 품질 개선에 투자한 결과인 것이다.
○ 센서 생산은 국내 기술이 해외 선진국에 비해 상당히 낙후되어 있기 때문에 거의 대부분 비교 열위를 벗어나지 못하고 있다. 그러나, 기업과 정부의 지속적인 관심 과 투자, 적극적인 국산화 정책의 추진 등에 힘입어 국산 센서의 생산이 비교적 활발해 지고 있는 형편이다.
- 국산 센서에 대한 완제품 업체들의 수요나 지원이 점차 강도를 더해가고 있어 대 기업 완제품 메이커들과 중소 센서 메이커들 간 협력 강화, 산업계의 원천기술 개 발에 대한 도전, 바이오센서를 비롯한 신제품 출시 등 여러 가지 여건이 호전되고 있음에 따라 국내 센서 생산은 지속적으로 증가할 것으로 보인다.
5.4 수출
5.4.1 연도별 수출시장
<표 5-8> 국내 센서 수출시장 추이
ㅇ 국산 센서의 수출을 연도별로 살펴보면, 2001년부터 증가하기 시작하였으며, 최근 급증하는 양상이다.
- 2000년 2,049만불에서 2001년 1,937만불로 5.4% 감소하였다. 2001년 세계경기의 침 체는 국산 센서의 수출을 줄어들게 한 것이다. 2002년 세계경기가 회복되면서 국 산 센서의 수출은 2,320만불로 전년보다 19.7% 증가하였고, 2003년에는 3,217만불 로 38.7% 늘어났다. 2004년에 와서는 6,117만불로 90.1%나 급증하였다.
5.4.2 센서 수출의 전산업 비중
ㅇ 센서 수출은 2000년 2,049만불에서 2004년 6,117만5천불로 지난 5년 사이 3배 정 도 증가하였다. 2004년 수치는 2003년 대비 90% 이상 폭발적인 증가세를 보였지 만 아직까지 전체 수출 규모에 비해 센서의 수출 실적은 미미한 편이다. 국내 기 술력이 부품 소재 산업에서는 선진국에 많이 의존하고 있음을 보여주는 대목이라 할 수 있다.
< 표 5-9> 한국의 센서 수출 비중 추이
ㅇ 센서는 전자 부품의 품질을 결정시켜주는 주요한 품목이고, 대부분의 기계류의 메카트로닉스화로 갈수록 그 중요도가 증대되고 있지만 전 산업 대비 센서류의 수출 비중은 아주 미미한 편이다.
- 2000년 2,049만2천불, 2001년 1,937만8천불, 2002년 2,320만불, 2003년 3,217만3천불, 2004년 6,117만5천불 정도로 전 산업 대비 수출비중은 0.01%~0.02% 정도를 나타 내고 있다.
5.4.3 품목별 수출시장
ㅇ 국내 수출 센서를 품목별로 살펴보면, 2004년 기준 가장 활발한 품목은 온도센서, 광센서, 그리고 이미지센서가 금, 은, 동메달을 차지하고 있다.
- 온도센서는 2000년 1,289만불에서 2004년 2,507만불로 2배 증가하였고, 이미지센서 는 156만불에서 867만불로 5배 이상 급증하였다. 광센서는 43만불에서 1,600만불 로 2,700% 이상 획기적인 증가를 보여주고 있다.
- 온도센서는 전체 센서 수출의 41.0%이고 광센서는 26.2%로 두 센서의 수출이 전 체의 약 67% 정도를 차지하고 있다. 이 외에 습도센서, 압력센서 등이 9%미만의낮은 수치를 보이고 있지만 향후 물량이 많이 늘어날 가능성이 있는 센서류이다.
< 표 5-10> 품목별 센서 수출 추이
- 2000년에서 2003년까지 국내 센서의 수출 실적은 2,000만불에서 3,200만불 정도였 는데 2004년 수출이 6,000만불대로 급증한 것은 광센서 및 이미지센서와 온도센서 의 수출이 많이 늘어난 결과 때문이다.
- 국내 내수 센서 시장에서도 광센서 및 이미지센서와 온도센서 등이 활기를 띄고 시장을 주도하고 있는데, 이는 수출시장과 연동되기 때문으로 이 추세는 앞으로도 계속 지속될 것으로 전망된다.
- 현재 센서 수출의 추세는 90년대 후반부터 주력이 되었던 광센서와 온도센서 만 이 큰 폭으로 수출이 증가하고 있으나, 향후에는 이미지센서, 압력센서, 바이오센 서 등이 뒤를 이을 것으로 예상된다.
5.4.4 센서 10대 수출국
<도 5-2> 한국의 센서 10대 수출국(2004년)
ㅇ 한국의 세계 주요 센서 수출국으로는 중국, 홍콩, 미국, 일본, 말레이시아 등이 상 위 5위를 점하고 있으며, 대만, 터키, 이탈리아, 인도, 태국 등이 10위권 안에 들 어있다.
- 2004년 기준, 규모별 수출 대상국에 대한 수출액은 중국이 압도적인 1위로 2,690 만불이고, 2위는 홍콩으로 1,080만불이며, 이들 2개국에 대해 천만불 이상의 센서 수출 실적을 기록한 것이다. 3위는 미국으로 589만불이다.
○ 중국은 전체 수출액의 44% 정도를 차지하고 있고, 다음으로 홍콩이 약 18% 정도, 미국이 10% 정도, 일본이 8% 정도를 차지하고 있다. 이들 4개국이 우리나라 센서 수출의 80% 정도를 점하고 있는 것이다.
- 대중 센서 수출은 2002년 전년대비 72.7%, 2003년 136.8%, 2004년 177.9%를 기록 하는 등 대중 센서 수출은 최근 매우 높은 증가율을 지속하고 있다.
- 중화권의 하나인 대홍콩 센서 수출도 2002년에 전년 대비 12.6%, 2003년 69.1%, 2004년 79.4% 등 중국에 비해선 낮지만 여타 나라에 비해선 상대적으로 높은 증 가율을 기록하고 있는 것이다.
- 대미 센서 수출은 2002년 378만불로 전년 대비 43.4%의 비교적 높은 증가율을 나타냈지만, 2003년 431만불로 전년보다 14.1%, 2004년 589만불로 36.7% 등 중 국보다는 현격히 낮은 증가율에 그치고 있는 실정이다.
○ 국산 센서의 주요 수출 지역이 중국을 비롯해 아시아권에 집중되어 있다고 해도 과언이 아니다. 10대 수출국 중에서 7개국이 아시아 지역이고, 북미지역에서는 미 국이 있다.
<표 5-11> 한국의 국가별 센서 수출
- 전체 센서시장의 30% 정도를 점하고 있는 유럽지역에 대해선 2004년 기준, 터키와 이탈리아가 있을 뿐이다. 2002년과 2003년에 독일과 영국으로 국산 센서 수출이 100만불이 채 되지 않는 수준에 그쳤고, 2004년에는 이들 국가는 10위권에서 들지 못한 것이다.
ㅇ 한국의 연도별 국별 수출국을 살펴보면, 중국은 2002년~2004년까지 폭발적인 수 출 증가량과 함께 1위를 지키고 있고, 2위는 홍콩의 급속한 수출량 증가로 2003 년부터 미국을 제치고 2위 센서 교역국으로 자리매김하고 있다.
- 1위 센서 교역국인 중국은 2002년 기준 410만불에서, 2003년 970만불, 2004년 2,690만불을 기록, 타국에 비해 압도적인 수치를 나타내고 있는 것이다.
- 2004년 기준 센서 수출 교역 2위국인 홍콩도 2002년 360만불로 3위, 2003년에는 6,000만불로 미국을 제치고 2위에 올라섰고, 2004년에도 1,080만불로 3위인 미국과 많은 격차를 보이며 2위를 지키고 있다.
- 2002년 기준 4위를 하고 있는 일본은 2004년까지도 꾸준히 4위를 유지하고 있으 며 수출량도 지속적인 증가세를 보이고 있고 미국과 수출액 차이는 별로 없는 상 황이다.
5.4.5 주요 HS 품목별 수출
ㅇ 2004년 기준, 주요 5개 HS코드별 국가별 수출 현황을 보면, 써미스터 (HS8533.40.2000)의 수출은 중국, 홍콩 등 범중국지역에 집중되고 있는 것이다.
< 표 5-12> 주요 품목의 HS 국가별 수출(2004년)
- 써미스터 1위 수출국은 중국으로 835만불이며, 2위는 홍콩으로 544만불로 여타 국가로 수출되는 센서 금액 100만불 내외에 비해 압도적으로 높은 수준을 보이고 있다. 3위 이하는 1, 2위에 비해 훨씬 떨어진 수준에 그치고 있다. 3위인 말레이 시아로의 센서 수출은 134만불, 터키로는 110만불, 일본으로 104만불을 기록하고 있다.
- 대만으로의 국산 센서 수출은 99만불이고, 미국으로 97만불, 인도네시아로 40만불, 싱가포르로 32만불을 각각 기록하고 있다.
○ 광센서가 포함되어있는 디텍터 (HS코드 8543.89.9020)의 경우도 써미스터와 마찬가 지로 중국이 압도적으로 1위의 거래량을 보이고 있고, 다음이 홍콩, 일본, 그리고 말레이시아 순이다.
- 중국으로 829만불의 디텍터가 수출되었고, 홍콩으로 306만불, 일본으로 202만불 기록되었다. 이들 3개국이 백만불 이상의 실적을 보였으며, 4위인 말레이시아로 79만불, 5위인 네덜란드로 52만불의 디텍터가 수출된 것이다.
- 태국, 대만, 미국으로 44만불, 25만불, 23만불의 디텍터가 수출되었고, 호주로 6 만불, 영국으로 6만불이 수출되었다. 써미스터와 달리 디텍터는 유럽지역인 네 덜란드, 영국에서 거래가 이루어진 것이다.
<표 5-13> 주요 HS 품목의 국가별 수출(2004년)
○ HS 코드 9031.90.1990는 기타센서로 근접, 위치, 변위, 각도, 음향, 바이오센서 등이 포함되어있는 품목이고, 중국만 7백만불 이상의 실적을 낳았고, 2위에서 5위까지 10만불 내지 20만불대에서 거래되었고, 6위 이하는 십만불이 안되는 수준이다.
- 2004년 기준, 1위인 중국은 797만불로 전년보다 147.2%라는 매우 높은 증가율을 기록하였다. 그러나, 2위인 미국으로는 금액으로 24만불에 불과한 데다 전년 대비 오히려 18.5% 감소하였다. 3위인 일본으로 18만불에 전년보다 65.8%라는 큰 폭 감소율을 보이고 있다. 4위인 홍콩으로도 16만불에 13.8% 줄어들었다.
○ HS코드 9025.90.1200은 습도센서이다. 수출 거래 순위는 홍콩, 중국, 영국이 1위, 2위, 3위를 차지하고 있다. 2004에는 홍콩으로 수출이 1위에 올랐으며, 199만불로 전년보다 57.4% 증가하였다. 여타 국가에 비해 상대적으로 많은 수준이며 백만불 이 넘은 유일한 국가이다.
- 2위인 중국으로는 백만불이 채 안되는 52만불이지만, 전년 대비 증가율은 무려 1,218%에 달하고 있다. 중국은 홍콩의 4분의 1 수준이고, 3위인 영국은 21만불로 홍콩의 10분의 1 수준이다. 영국으로 수출은 전년보다 25.9% 감소하였다.
- 4위 이하는 10만불에 미치지 못하는 수준으로, 이탈리아가 8만불, 일본이 7만불, 대만이 4만불, 미국이 3만불을 각각 기록하였다.
○ HS코드 9025.90.1100인 온도센서의 2004년 수출은 이탈리아, 일본, 미국, 말레이시 아, 중국, 이란의 순이고, 이들은 10만불 이상이다.
- 1위인 이탈리아가 84만불로 전년보다 68.1%, 2위인 일본이 83만불로 20.4%, 3위 인 미국이 30만불로 114.8% 증가하였다. 4위인 말레이시아가 25만불로 전년보다 10.6% 감소하였고, 그 다음 중국이 19만불로 47.6% 증가하였다. 태국, 모로코, 싱 가포르, 파키스탄으로 수출은 만불대를 기록하였다.
5.5 수입
5.5.1 연도별 수입시장
<표 5-14> 국내 센서 수입시장 추이
ㅇ 해외 센서 수입을 연도별로 살펴보면, 2002년을 저점으로 지속적으로 증가하고 있는 데다 금액도 큰 폭을 기록하고 있다.
- 2000년 센서 수입은 1억7,425만불에서 2001년 1억4,505만불로 16.7% 감소하였고, 2002년 1억4,364만불로 0.9% 감소하였다. 연속 2년 감소 이후 2003년에는 2억 5,839만불로 전년보다 79.9% 급증하였고, 2004년에는 4억740만불로 57.7% 증가한 것이다.
5.5.2 센서 수입의 전산업 비중
ㅇ 센서 수입은 2000년 1억7천만불에서 2004년 4억7백만불로 지난 5년 사이 3배 가 까이 증가하였다. 2004년 수입은 수출보다 6배나 많은 규모이다.
- 센서의 수입은 선진국으로부터 첨단 고성능, 고품질 제품 뿐만 아니라 중국 등으 로부터 저렴한 품질까지 망라되고 있다. 국내에서는 인건비 등 생산원가가 올라 가면서 중저가 제품도 해외에서 생산하고 있음에 따라 한국의 해외 공장에서 생 산하는 센서의 수입도 증가하고 있는 것으로 추정되고 있다.
< 표 5-15> 한국의 센서 수입 비중 추이
ㅇ 센서의 수입이 증가 하면서 전산업에 대한 센서의 비중도 대체로 증가하고 있는 양상이다.
- 2000년 전산업에 대한 센서의 비중은 0.11이고 2002년 0.09까지 낮아졌으나, 2004 년 0.18로 높아지고 있다.
5.5.3 품목별 수입시장
<표 5-16> 품목별 센서 수입 현황
ㅇ 국내 수입 센서를 품목별로 살펴보면, 2004년 기준 제일 규모가 큰 품목은 광센 서이고 뒤이어 온도센서, 이미지센서, 압력센서, 가스센서가 상위 5위를 점하고 있다.
- 가장 수입 물량이 많이 증가한 품목은 광센서로서, 2004년 수입이 2000년보다 8.5 배나 급증한 것이다. 광센서는 2000년 2,453만불에서 2001년 1,758만불로 28.3%나 감소하였다. 2002년에 2,435만불을 수출하여 2000년 수준으로 회복되었다. 2003년 에 1억172만불로 폭발적으로 증가하였고, 2004년에 다시 2억718만불로 2배 이상 급증하였다.
- 온도센서는 2000년 2,774만불에서 2001년 2,553만불, 2002년 3,354만불, 2003년 4,438만불, 2004년 5,421만불로 증가한 것이다. 2000년에는 온도센서나 광센서의 수입 실적이 비슷하였지만, 2004년에 와서는 광센서의 수입이 온도센서보다 거의 4배 가까이 더 많아졌다. 지난 5년간 광센서는 8배 이상 뛰었지만, 온도센서는 2 배 증가하는데 그친 것이다.
- 이미지센서는 2000년 913만불에서 2001년 886만불로 줄어들었다가 2002년 992만 불로 늘었다. 2003년 1,300만불로 천만불 선을 돌파하였고, 2004년 2,297만불로 2 천만불선도 돌파하였다.
- 다방면으로 많이 사용되는 압력센서의 수입은 2000년 2,075만불에서 2001년 1,527 만불, 2002년 900만불로 반 이상 격감하였다. 2003년에는 1,533만불로 다시 회복되 었고, 2004년에는 1,868만불로 증가세를 보였다. 그러나 2004년 수입은 2000년보다 적은 수치이다.
- 자동차에 많이 사용되는 속도가속도센서는 국내 자동차 생산대수가 증가하고, 전 자화 되면서 지속적으로 시장이 커지고 있다. 속도가속도센서는 2000년 979만불에서 년 만불로 줄어들었으나 년 만불로 2001 798 , 2002 881 국내외 경기회복에 힘입 어 증가한 것이다. 2003년 1,043만불로 자동차 수출 증가와 함께 자동차 제조에 소요되는 속도가속도센서도 늘어난 것이다. 2004년에는 1,503만불로 전년보다 반 정도 늘어났다. 국산 자동차 수출이 호조세를 지속하고 있기 때문이다.
- 자동차 생산과 수출은 우리나라가 세계적인 대국으로 부상되고 있으며, 국산 자동 차 브랜드에 대한 세계 소비자들의 인식이 매우 높아지고 있음에 따라 자동차에 사용되는 속도각속도센서를 비롯한 각종 센서의 연구 개발과 신제품 출시에 국내 메이커들의 집중적인 관심과 투자가 절실하게 요구되고 있는 것이다.
5.5.4 센서 10대 수입국
<도 5-3> 한국의 센서 10대 수입국(2004년)
ㅇ 한국에서 수입하는 주요 센서는 2004년 기준 일본, 중국, 미국, 독일에 대한 의존 도가 높은 편이다. 2000년에는 일본, 미국, 독일에 대한 의존이 매우 높았으나, 최 근 센서 수입선에 중국의 부상이 두드러지고 있다.
- 2004년 주요 수입국으로 일본이 압도적인 1위로 1억 9,094만불, 전년보다 57.4% 증 가하였다. 그리고 중국이 6,011만불로 2위, 미국이 5,488만불로 3위, 독일이 3,168 만불로 4위, 그리고 홍콩이 독일 기준 1/2 규모인 1,598만불로 5위를 기록하고 있 다.
- 수입은 센서 강국인 일본에서 2004년 기준 전체의 47% 정도를 들여오고 있고 그 다음으로 중국에서 15% 정도, 미국에서 13% 정도를 들여오고 있다. 이들 3개국이 우리나라 센서 수입의 4분의 3을 차지하고 있다.
<표 5-17> 한국의 국가별 센서 수입
ㅇ 한국의 연도별 국별 수입국은 일본이 부동의 1위로 2002년 6,900만불, 2003년 1억 2,100만불, 2004년에는 1억9,100만불대의 수입을 기록하고 있다.
- 그 뒤를 이어 미국이 2002년 기준 3,200만불, 2003년 4,900만불로 2위를 보였지만, 2004년 5,500만불로 중국에게 밀려 3위로 내려앉았다. 중국은 2004년에 전년 대비 153% 급증한 6,000만불대의 수입을 보이며 2위로 올라서 2002년과 2003년보다 2 계단 상승했다.
- 2004년에는 1위가 일본, 2위가 중국, 3위가 미국, 4위가 독일 순이다. 그 다음 교 역 상대국으로 홍콩 1,600만불, 필리핀 1,100만불, 영국 840만불대, 그리고 말레이 시아, 프랑스가 포진해 있다. 영국은 2002년 5위, 2003년 6위, 2004년 7위로 하락 하고 있다.
5.5.5 주요 HS 품목별 수입
<표 5-18> 주요 HS 품목의 국가별 수입(2004년)
ㅇ 2004년 기준 주요 5개 HS코드별 국가별 수입을 보면, HS코드 8543.89.9020 광센 서가 포함되어있는 디텍터의 경우는 일본, 중국, 홍콩의 순이다.
- 디텍터의 수입에서 1위 수입국인 일본과 2위인 중국과의 수입 규모 차이는 약 4 배 정도나 된다. 또 2위인 중국과 3위인 홍콩의 수입 규모도 1/2정도 수준이다.
- 일본이 1억2,476만불 규모를 보이고 있고, 중국은 3,722만불, 홍콩이 1,516만불로 천만불 이상이고, 4위인 말레이시아에서 716만불의 센서를 수입하였다. 5위인 필 리핀으로부터 702만불의 센서가 수입되었다.
○ 기타센서인 HS코드 9031.90.1990는 근접, 위치, 변위, 각도, 음향, 바이오센서 등 을 포함하고 있다. 일본, 독일, 미국의 순이며 천만불 이상 수준이다. 2004년 1위 인 일본이 1,904만불로 전년보다 69.1% 증가하였고, 2위인 독일은 1,798만불로 2.4% 감소하였으며, 3위인 미국은 1,591만불로 19.4% 증가한 것이다.
- 4위인 영국에서 452만불, 5위인 필리핀에서 381만불, 6위 프랑스에서 279만불, 7위 중국에서 205만불을 각각 수입하였다.
○ HS코드 8533.40.2000은 써미스터이다. 수출 거래순위는 2004년 기준, 일본, 중국, 미국 순이다. 거래 1위인 일본이 2004년 기준 1,531만불로 전년보다 7.9% 증가하 였고, 중국이 1,225만불로 전년보다 41.4%, 미국이 550만불로 9.4% 증가하였다.
- 4위인 인도네시아에서 140만불의 써미스터센서가 수입되었고, 영국에서 87만불 수입되었다.
○ HS코드 9026.90.1300 압력센서의 2004년 수입에서 1위부터 5위까지는 미국, 일 본, 독일, 스위스, 핀란드 등이다.
< 표 5-19> 주요 품목의 HS 국가별 수입(2004년)
- 1위인 미국이 1,081만불로 전년보다 25.8%증가하였다. 2위인 일본 331만불, 3위인 독일 157만불, 4위인 스위스 102만불, 5위인 핀란드 27만불이다.
○ HS코드 9027.90.9110 가스센서의 수입은 2004년 기준, 일본, 중국, 영국이 1위에서 3위를 차지하고 있다.
- 1위인 일본이 1,382만불로 전년보다 42.9%, 2위인 중국이 107만불로 331.1% 증가 하였다. 1위인 일본이 압도적인 비중을 점하고 있다. 3위인 영국 88만불, 4위인 미 국이 69만불, 5위인 독일이 24만불이다.
5.6 가격과 공장가동률
○ 디지털 시대에 접어들면서 기술과 신제품의 라이프사이클이 과거와 달리 급격하 게 단축되고 있다. 특히, 새로운 기술이 세계 각국에서 쏟아져 나오면서 업체간 경쟁이 더욱 치열해지고 있다.
- 이에 따라, 제품의 가격도 시작 초기에서는 비교적 높게 책정되고 있으나 시장에 서 제 값을 모두 받지 못하고 있으며, 시간이 갈수록 가격이 지속적으로 하락하고 있는 것이다. 센서가격도 예외 없이 대부분 하락세를 벗어나지 못하고 있다.
- 특히, 세계 환율시장의 급변에 큰 영향을 받고 있는 우리나라는 원화강세가 단기 간에 급격하게 진행되는 경우, 수출 메이커들이나 수입 원자재 업체들에게 채산성 의 급변을 초래하게 된다.
○ 국내 센서 업계에서 출시되는 센서의 제품가격도 대체로 하락하고 있으며, 센서 에 들어가는 원재료가격도 굴곡이 있고, 강세를 유지하는 일부를 제외하고는 떨어 지고 있다.
<도 5-4> 포토센서 가격 추이
- 포토센서의 경우 2003년에 단가가 174.5원에서 2004년 173.8원으로 다소 하락하였고, 2005 년 상반기에 163.4원으로 상당히 떨어졌다. 포토카플러도 같은 기간 77.5 원, 54.3원, 45.9원으로 하락세가 심한 편이다. TPH 가격도 34,952원에서 29,625원, 29,128원으로 하락세를 지속하였다. 다만, 전광판unit 가격은 28,157원에서 44,510 원으로 크게 상승하였고, 2005년 상반기에 43,522원으로 다소 하락하였다.
- 주요 원재료가격을 살펴보면, 칩가격은 2003년 23원에서 2004년 22.3원, 2005년 상 반기에 17.6원으로 크게 하락하였다. IC가격은 33.2원, 33.1원, 30.8원으로 하락세를 보였다. 리드프레임가격은 2003년 8.3원에서 2004년 8.4원, 2005년 상반기에 7.9원 으로 떨어졌다.
○ 센서산업의 가동률은 시황과 밀접한 관련을 맺고 있음을 감안하면, 국내 센서업 계의 가동률은 평균적인 7-80% 수준을 보이고 있다.
- 포토센서의 생산능력에 비해 평균 가동시간을 비교해보면 평균 가동률은 75%이 고, P/C의 가동률은 83%, TPH의 가동률은 74% 정도에 달하고 있다.
5.7 주요 품목별 동향
5.7.1 온도센서의 국내 시장 동향
ㅇ 온도센서는 2004년 기준 8,688억원인 국내 총 센서 내수시장에서 21.1%인 1,833억 원의 마켓사이즈를 가지고 있으며 점유비율 1위를 기록하고 있다. 시장 규모는 2000년 기준 약 975억원 시장에서 2004년에는 지난 4년간 88% 정도 증가한 1,833 억 시장으로 성장하였다.
< 표 5-20> 온도센서의 국내 시장 규모
- 2000년부터 2002년까지 온도센서 생산, 내수는 비슷한 시장 규모의 모습을 보였지 만 2003년과 2004년에는 수입에 늘어나면서 국내 내수 규모가 각각 34.5% 38.1% 의 높은 성장세를 보이며 발전해 왔다. 생산도 시장 규모 증가와 함께 크게 증가 세를 보였다. 수출은 2004년에 전년보다 45.5%의 높은 증가세를 보이며 2,507만불 을 기록했다.
<표 5-21> 온도센서의 국내 수출입 시장 규모
○ 온도센서의 시장은 가전제품, 보일러, 자동차, 철강, 섬유, 화학공업 등 제조 공정상의 온도를 모니터링하기 위한 요구에 의해 시장이 증가하여 왔다.
- 센서 형태별로는 백금저항온도센서, 써미스터와 열전대가 전체시장의 27%로 가장 점유율이 높고 적외선이나 열복사를 이용한 비접촉식 온도센서가 15%, 반도체 미세가공기 술을 이용한 초소형, 고기능 스마트센서가 13%의 시장을 점유하고 있다. 연 10% 이상 의 고성장을 하고 있어 향후 비접촉식과 스마트센서가 온도센서시장을 주도할 것으로 예상된다.
- 특히 에너지, 안전 등에 대한 관심의 증가로 이 분야의 시장이 급속히 확대될 것으로 보 이며 온도센서시장 전체로도 꾸준한 성장세가 유지될 것으로 전망된다.
<표 5-22>한국의 국가별 온도센서 수출
○ 한국의 온도센서 주요 수출국으로는 중국, 홍콩, 일본 등 아시아 지역으로 2004년 기준, 이곳 3개국이 전체 수출의 약 63%를 차지하고 있다.
- 중국의 경우는 온도센서의 최대 수출 대상국으로 854만불을 기록, 다른 국가에 비 해 압도적인 수출 규모를 지속하고 있으며, 2002년 7위를 기록하던 일본도 주요 수출국으로 성장하면서 2004년 188만불을 기록하며 3위로 올랐다.
< 표 5-23 > 한국의 국가별 온도센서 수입
○ 한국에서 수입하는 온도센서는 주로 중국, 일본, 미국 등 국가에서 들여오고 있으 며 2004년 기준으로 이들 3개국이 차지하는 비중이 약 87%로 전체에서 압도적인 비율을 차지하고 있다.
- 특히 중국의 경우 중저가의 제품 수입 규모가 급증하면서 2002년에는 388만불, 2003년에는 1,339만불, 2004년에는 1,907만불로 대폭 증가하면서 그동안 최대 수입 규모를 보이던 일본을 제치고 1위를 기록했다.
5.7.2 이미지센서의 국내 시장 동향
<표 5-24> 이미지센서의 국내 시장 규모
ㅇ 이미지센서는 년 기준 국내 총 센서 내수시장의 의 2004 , 20.8% 시장 점유율을 보 이고 있고, 1,807억원의 시장을 형성하고 있다. 이는 온도센서 다음의 시장 점유 율로 반도체 기반의 사업으로 타 제품군에 비해 국내 대기업 군이 많이 참여하는 관계로 오래지 않은 역사에 비해 비교적 큰 마켓사이즈를 가지고 있다.
- 2000년 722억 시장이 2004년 약 150% 증가한 1,807억원의 마켓으로 성장했고, 캠 코더, 감시카메라, 디지털카메라 시장의 지속적인 증가가 예상되는바 향후에도 지 속적인 증가가 예상되는 품목이다.
- 이미지센서는 민수가전 분야가 60%이상의 비중을 차지하고 다음으로 보안, 감시 분야에서 15%이상을 점하고 있다. 그 외에 산업용, 의료, 과학용으로 사용이 되고 있으며, 분야별로는 캠코더 분야가 40%, 감시카메라가 15%, 디지털 카메라가 10% 정도 그 외에는 팩시밀리, 복사기 등에 많이 사용된다.
<표 5-25> 이미지센서의 국내 수출입 시장 규모
ㅇ 이미지센서의 수출은 2000년 156만불에서 2004년 867만불로 증가세를 지속하고 있다. 2001년 세계경기 침체 속에서 잠시 하락한 경우를 제외하고는 이미지센서 는 디지털 영상시대에 부응하는 아이템이라 할 수 있다.
- 수입에서도 2000년 913만불에서 2004년 2,297만불로 크게 신장되고 있다. 국내에서 이미지 관련 제품의 수요가 활발해지고 있을 뿐만 아니라 수출도 크게 증가함 에 따라 첨단 고품질의 이미지센서에 대한 수요가 늘어나기 때문이다.
ㅇ 한편 국내 반도체 관련 대기업들이 활발하게 사업을 진행시키고 있는 CIS 사업은 카메라폰의 대중화에 더불어 핵심부품인 CMOS Image Sensor(CIS로 약칭) 시장 의 급격한 팽창과 CIS 기술개발에 따른 특허출원 급증이라는 결과도 가져왔다. 일본 업체들이 선점하고 있는 CCD와의 경쟁에서 화질이 떨어진다는 단점 때문 에 주목을 크게 받지 못했는데 하이닉스반도체, 동부전자, 픽셀플러스 등 국내 업 체들이 100만 화소급 이상의 CIS 개발과 양산체제에 들어가면서 CCD와의 경쟁 이 가능해 졌다.
<표 5-26> 최근 CIS 특허 출원 건수 추이
- 2003년 CIS 관련 분야의 내국인 특허출원을 보면, 전년 출원 125건에 비해 무려 70% 정도 신장한 207건을 나타내고 있으며, 점차 증가하는 추세를 보여주고 있 다.
- 2003년 기준 출원인 별로 보면 하이닉스반도체가 전체 출원의 58%(139건)를 차지 하고 있으며, 동부전자가 16%(38건)로 그 뒤를 잇고 있다. 외국업체의 출원은 소 니만이 2.5%(6건)를 차지 했을 뿐 출원은 극히 저조했다.
- 이 결과는 그간 일본 업체들이 CCD에 주력했었기 때문으로 앞으로 도시바, 샤프등의 회사가 CIS 시장에 진출할 것으로 알려져 이미지센서 시장은 불꽃 튀는 경 쟁이 예상되어 진다.
5.7.3 광센서의 국내 시장 동향
<표 5-27> 광센서의 국내 시장 규모
ㅇ 광센서는 정부의 IT산업분야의 진흥정책에 힘입어 2000년 기준 내수 규모가 469 억 정도였던 것이 2004년에는 2000년보다 2배 이상 성장한 938억이 되었다. 수입 도 2000년 2,453만불에서 2004년 2억718만불로 약 8배나 급증했다.
- 국내 총 센서 시장 중 광센서는 10.8%의 시장 점유율을 보이고 있고 온도센서, 이 미지센서에 이어 세 번째 높은 시장 점유율을 보이고 있다.
- 광센서는 주로 일반산업 분야, 민수가전 분야, 항공우주 분야, 의료분야, 자동차 분야 등에 많이 쓰이고 분야별로는 공정 프로세스, 전조등, 카메라, 복사기, 연료 탱크, 불꽃감지기, 스캐너 등에 고루 이용되고 있다. 현재 국내 광센서 시장이 확 대되면서 10% 정도의 성장세는 유지 할 것으로 예상된다.
< 표 5-28> 광센서의 국내 수출입 시장 규모
- 광센서의 국내 수출 시장은 2004년 기준 1,600만불이고 수입 시장의 규모는 2억 718만불이다. 광센서도 수출은 물론 수입도 폭발적으로 늘어나고 있는 분야이다. 그러나, 수출은 수입에 비해 매우 저조한 실적에 그치고 있다.
<표 5-29>한국의 국가별 광센서 수출
- 한국의 국가별 광센서 수출은 2004년 기준, 1위가 중국으로 829만불, 2위가 홍콩 306만불, 3위는 일본으로 202만불을 기록했다. 이들 3개국이 전체 수출의 약 84% 를 차지하고 있다.
< 표 5-30> 한국의 국가별 광센서 수입
- 한국에서 수입하는 광센서는 주로 일본에서 들어오고 있으며 2004년 기준, 대일 수입 규모는 1억2,476만불로 전체 수입의 약 60%를 차지했고, 중국으로부터의 수 입도 꾸준한 성장세를 보이면서 2002년 169만불에서 2004년 3,722만불로 증가해 일본에 이어 2위를 차지했다.
5.7.4 압력센서의 국내 시장 동향
<표 5-31> 압력센서의 국내 시장 규모
ㅇ 압력센서는 년 기준 국내 총 센서 내수시장의 인 2004 , 7.3% 634억원 규모를 가지 고 있으며, 2000년 대비 49% 정도 증가하였다. 그리고, MEMS 기술을 적용한 반 도체압력센서는 최근 많이 실용화 되는 센서 중의 하나로 향후 성장이 기대되는 품목 중에 하나이다. 국내의 압력센서 기술 수준은 아직 기술 개발의 초기 단계 이지만 세계적으로 압력센서의 마켓 사이즈는 가장 큰 분야이다. 국내의 기술 개 발이 절대적으로 필요한 분야로 판단된다.
- 국내 생산은 2000년 228억원이었고, 2004년에 474억원으로 증가하였다. 수출, 수입 은 2004년 기준 227만불, 1,868만불로 전년대비 52.2%, 21.8% 증가하였다.
<표5-32> 압력센서의 국내 수출입 시장 규모
- 압력센서는 산업별로는 석유화학, 약식음료, 산업기계, 펄프제지, 자동차 등에 많이 이용되고 자동차분야에는 배기가스나 서스펜션시스템 및 브레이크시스템에서 반도체 압력센서가 본격적으로 채용됨에 따라 이 부분의 수요가 크게 증가하고 있다.
- 한국에서 수출하는 압력센서는 주로 미국 시장으로 많이 나가고 있으며 2004년 기준, 177만불을 기록해 전체 수출의 약 78%를 차지했다. 미국이 최대 수출 규모 를 점하면서 1위를 고수하고 있다.
< 표 5-33> 한국의 국가별 압력센서 수출
- 그 외의 국가로는 중국, 모로코 등 신흥시장 개척과 함께 2위, 3위를 기록했으며 그동안 2위 수출 대상국이였던 일본은 4위로 다소 낮아졌다.
<표 5-34>한국의 국가별 압력센서 수입
○ 한국에서 수입하는 압력센서는 주로 미국, 일본 등 국가에서 들여오고 있으며 최대 수입 규모를 보이고 있는 미국은 전체 수입의 약 58%를 차지하고 있다. 1위인 미국과 2위인 일본과의 수입 격차가 점차 커지고 있음을 보여주고 있다.
- 미국에 비해 기술경쟁력에서 약해 수출보다 수입의 규모가 커 무역수지 적자는 지속되고 있으며, 2004년 기준으로 대미 무역수지는 901만불 적자를 시현했다.
5.7.5 가스센서의 국내 시장 동향
<표 5-35> 가스센서의 국내 시장 규모
ㅇ 가스센서는 2004년 기준, 국내 총 센서 내수시장의 6.7%인 582억원의 시장 볼륨 을 가지고 있다. 주로 적용되는 분야는 자동차 및 교통용, 전자렌지, 공기청정기, 가스경보기, 에어컨 등이다. 국내 가스센서시장은 주로 LPG, LNG가스를 사용하는 가정 및 산업분야와 자동차환경감시분야에 집중되고 있다.
- 일본, 독일 등의 수입제품이 국내시장의 50% 이상을 차지하고 있으며 가스경보기, 자동 차 및 교통용으로 주로 사용되고 있다. 가스센서는 대부분 수입에 의존하고 있는 실정으 로 국내에서는 인피트론이 제품을 생산하고 있다.
- 수입가격은 개당 3천~4천원이며 수입된 센서를 이용하여 제작된 가스경보기의 가격은대당 15,000~30,000 원이다.
<표 5-36> 가스센서의 국내 수출입 시장 규모 및 추이
- 국내의 가스센서의 수출입 시장 규모는 2004년 기준 수출이 35만불, 수입이 1,690 만불이었다. 수입 시장은 2000년 3,005만불을 기점으로 피크를 이루었다가 서서히 수입 시장은 하향 곡선을 그리고 있다. 수출 시장은 2001년 50만불로 피크를 이루 었으나 다시 급격히 하락한 상태이다.
<표 5-37>한국의 국가별 가스센서 수출
○ 한국의 국가별 가스센서 수출은 매우 적은 편이며, 순위 변동이 있는 편이다. 특 정한 국가에 수출이 비교적 많이 이루어진다면 그 국가에 순위가 들어가게 되는 경우도 있다.
- 2004년 기준, 1위가 일본으로 16만불, 2위가 미국 7만불, 3위는 중국으로 3만불을 기록했다. 이들 3개국이 전체 수출의 약 74%를 차지하고 있다.
<표 5-38>한국의 국가별 가스센서 수입
○ 한국에서 수입하는 가스센서는 가스센서의 분야에서 최신 선진기술을 보유하고 있는 대일 수입이 압도적인 규모를 보이고 있다.
- 2004년 기준으로 대일 수입은 1,382만불로 전체 수입의 약 82%를 차지하고 있다. 그 외의 국가로는 중국에서 중저가 제품의 수입이 확대되면서 107만불을 기록해 2위를 기록했다.
5.7.6 유량・유속센서의 국내 시장 동향
< 표 5-39> 유량 ・유속센서의 국내 시장 규모
ㅇ 유량・유속센서의 국내 내수시장 규모는 2004년 기준 495억원으로 국내 총 센서 시장의 5.7%의 점유율을 보이고 있다. 2000년 국내 생산은 243억원이었고 2004 년에는 473억원의 규모로 지난 5년간 95% 정도 증가하였다.
- 수입은 2000년에 790만불, 2001년에 937만불로 피크를 맞이했었고 그 이후에는 큰 감소세를 보이고 있다. 수출은 2001년과 2002년에 특수하게 증가하였지만 그 전후 로는 뚜렷한 증가세나 감소세는 보이지 않고 있다.
<표 5-40> 유량・유속센서의 국내 수출입 시장 규모
○ 주로 응용되는 산업분야는 석유화학, 약식음료, 에너지 원폐하수, 자동차, 펄프제지분야 등이며, 국내 기술동향국내에서는 중화학공업의 규모에 비해 플랜트 부품으로 사용되고 있는 유량 ・유속센서 생산기술은 매우 취약한 실정이다.
- 지금까지 국산화된 제품의 경우 대부분은 기계식이고 정밀도가 낮은 중저급 수준이며 내부식성, 내충격성에 대한 확실한 보증이 곤란한 상태이다.
ㅇ 그러나, 최근 들어 코닉스에서 방폭형 차압식 트랜스미터를 개발하여 상품화중이며, 케 피코는 자동차용 Air Flow Meter를 국산화하여 자동차업계에 공급하고 있다. 또한 일 부 연구기관에서 유량・유속센서에 대한 개발에도 노력을 기울이고 있어 가까운 장래 에 국산화된 제품이 생산될 것으로 기대된다.
- 전반적으로 유량・유속센서시장은 센서 중 시장규모가 큰 것 중의 하나이며 공급량 및 시장규모로 볼 때 국산화가 시급한 품목이라 할 수 있다. 지금까지는 중저급 유량, 유속 센서를 생산하며 고가의 외산제품을 공급해 온 국내 업체들은 자체 고유 모델개발 및 고 정밀급 제품에 대한 기술개발을 서둘러 선진국에 비해 상대적으로 낙후된 기술력을 향 상시키는 것이 경쟁력을 갖추는 방법의 하나이다.
- 향후 시장의 급신장이 예상되는 반도체 자동차분야에도 조기에 기술투자를 추진하여 수 입의존을 탈피하고 자체상품의 해외 진로를 개척해야 할 때이다. 또한, 선진국의 기술개 발동향과 시장비중이 커지고 있는 전자식 유량센서, 질량유량센서, 초음파 유량센서, Vortex유량센서와 비접촉식 유량센서 등의 개발에 노력을 집중할 필요가 있다.
○ 한국의 국가별 유량・유속센서 수출은 중국, 미국, 네덜란드, 홍콩 등 국가로 주 로 수출되고 있으며 이들 4개국이 차지하는 비중이 약 95%로 대부분을 차지하고 있다.
- 2004 년 기준, 1위인 중국이 7만불, 2위인 미국이 4만불, 3위인 네덜란드가 2만 불을 각각 차지하고 있다.
<표 5-41>한국의 국가별 유량・유속센서 수출
○ 한국에서 수입하는 유량・유속센서는 센서산업의 주요 선진국이라 할 수 있는 미 국, 일본, 독일 등 지역에서 수입되고 있다. 중국에서 수입도 크게 증가하는 추세 이다.
- 2004년 기준, 1위 수입국인 미국에서 190만불을 기록해 전체 수입의 약 68%를 차 지하고 있으며, 2위인 일본에서 29만불, 3위인 독일에서 22만불을 기록하고 있다.
<표 5-42>한국의 국가별 유량・유속센서 수입
5.8 국내 정부시책
○ 디지털 시대를 맞이하면서 정부는 국내 디지털 전자산업의 지속적인 성장을 지원 하고 국내 메이커들의 글로벌 경쟁력을 강화하기 위해 다양한 정책을 추진하고 있는 중이다.
- 정부의 포괄적인 전자산업정책에는 센서를 비롯한 전자부품 등 각종 전자부품과 기기 를 포함하고 있는 것이다.
5.8.1 전자산업의 발전 비전 및 전략
5.8.1.1 고기술 ․고부가가치 기술 개발
ㅇ 핵심 원천기술의 확보
- 차세대 성장동력산업의 글로벌경쟁력 강화
- 기술로드맵에 따른 차세대 원천기술 개발 강화
ㅇ 기술․산업의 융․복합화 트렌드 주도
- 유비쿼터스 상용화기술 개발, PLC․RFID 시범사업 등으로 수요기반 확충 ․3차원 TV, 지능형 홈 시큐리티 오토메이션 등 유비쿼터스용 단말기, 바이오센서 등의 기술개발 촉진 (‘05년 250억원)
․RFID 시범사업을 유통/물류에서 자동차, 가전, 의류 등으로 확대 (‘05년 8.5억)
․기존 전략망을 활용하여 저렴하고 효과적인 통신서비스를 제공하고, 지능형 홈 네트워크지원(‘05년 408억원), 텔레매틱스산업화의 활성화(’05년 45억원)
- BIT 융합기술 및 전자의료기기․고령친화 산업의 활성화
- 차세대 먹거리인 지능형로봇, 디지털컨텐츠 산업 활성화 촉진
ㅇ R&D 센터 유치 및 국제기술협력 강화
- 차세대 성장동력 부품소재산업을 중심으로 해외투자(FDI) 확대
- 해외 R&D 센터 유치를 통해 원천기술확보 및 기술역량 제고
- 해외 주요국과의 국제기술협력 사업강화
5.8.1.2 전자부품․소재의 경쟁력 확보
ㅇ 핵심전략품목의 집중 육성
- 핵심부품 기술개발 사업의 확대
- 핵심전자소재 개발사업의 확대
ㅇ 디지털전자 대중소기업의 상생협력 확산
- 디지털전자 대중소기업상생협력위원회, 중기특위기술지원 분과위원 등을 통한 민 간차원의 협력분위기 확산
- 디지털전자 대중소기업 수급펀드 조성 및 협약 체결
- 대중소기업 상생협력 대토론회 개최
5.8.1.3 디지털전자 혁신 인프라 확충
ㅇ 혁신센터 구축 등 생산역량 강화
- 전자부품 업체 수요에 부응하는 신뢰성평가 지원 강화
- 전자산업 관련단체의 집적화 및 상호 유기적인 협력체제 구축을 위해 Digital Innovation Center 건립
- 거점별 디지털 전자분야의 혁신센터 확충
ㅇ 인력, 표준화, 정보 등 기업지원서비스 강화
- 디지털전자 분야의 전문인력 양성 강화
- 표준화 활동의 전략적 추진
- 전자산업동향 품목별 시장정보를 on/off 라인으로 제공
ㅇ 지역혁신 클러스터 활성화
- 국가균형발전계획과 연계하여 디지털전자산업을 지역별로 특화
- 산업단지혁신클러스터 사업, 지역특성화시범사업 등을 연계 추진
5.8.1.4 글로벌 네트워크 기반 확충
ㅇ 세계일류상품 발굴 및 해외시장 개척 강화
- 세계일류상품의 지속적 발굴
- 상품과 기술이 융합된 국내 및 해외 마케팅 추진
ㅇ 특허 분쟁 대응 및 지적재산권 보호 강화
- 국내 중소벤처기업을 위한 특허분쟁 대응체제 구축
- 기업의 분쟁 대응능력 강화를 위한 제도적 개선사항
- 특허청, 무역위원회 등 관련 기관의 전문성 확보
ㅇ 국제환경규제에 능동적 대응
- 재제조산업 육성, 생태산업단지 등 환경 친화적 생산기반 구축
- 유해물질분석방법에 대한 기술개발 및 소재정보 DB 구축
- 중소기업에 대한 교육지원 및 무연솔더링 기술 지원 강화
5.8.2 부분별 지원 시책(세부내용 부록12 참조)
○ 지원 정책에는 제조업을 중심으로 추진되고 있으며, 센서도 이 중에 포함되는 것 이다.
5.8.2.1 자금지원 시책
1. 중소기업 구조개선자금
ㅇ 지원범위
(1) 구조개선 사업
- 생산설비 등 사업추진을 위한 시설구입 및 사업장 확보자금
- 기업간 인수․합병 추진자금 등 구조조정 자금
- 시설도입 후 소요되는 초기 가동비 및 구조조정(개발기술도입비 등)을 위한 운 전자금
(2) 지식기반서비스 육성 사업
- 지식기반서비스업을 영위하기 위한 사업장 확보(임차, 건축, 매입) 및 시설구입 자금
- 원 부자재 구입비용, 연구개발비, 시장개척비용 등 운전자금
(3) 특별경영안정사업
- 재해, 구조조정 등으로 일시적인 자금 수급 불균형 상태의 경우 경영 정상화에 소요되는 운전자금
2. 중소․벤처창업자금
ㅇ 사업목적 : 우수한 기술력과 사업성은 있으나 자금력이 부족한 중소․벤처기업의 창업활성화
ㅇ 지원범위
- 시절자금 : 생산 연구시설, S/W, 중고시설, 사업장확보자금, 건축공사비(토지구입 비 제외)
- 운전자금 : 연구개발비용, 생산에 필요한 원부자재 구입비용, 기타 기업 경영에 소 요되는 일상경비
3. 개발 및 특허기술 사업화자금
ㅇ 사업목적 : 중소기업이 보유한 우수기술이 사장되는 것을 방지하고 개발기술의 제품화․사업화를 촉진하여 기술력 중심의 중소기업 육성
ㅇ 지원범위
- 시설자금 : 개발기술의 제품 양산에 소요되는 생산설비, 시험검사 설비 등
- 운전자금 : 사업화에 소요되는 원부자재 구입비용, 시장개척 비용 등
4. 중소기업 수출지원 자금
ㅇ 사업목적 : 시중은행의 무역금융 이용에 애로가 있는 수출 중소기업의 수출을 촉 진하고 안정적 경제발전 도모
ㅇ 지원범위
- 신용장 금융 포괄 금융 : 20억원 한도내에서 수출계약(L/C, D/A, D/P, Local L/C, T/T, M/T, 구매확인서, O/A)에 따른 원부자재 구입비용 등 소요비용 지원
(수출계약액의 90% 이내)
- 실적기준 포괄 금융 : 최근 1년간 수출 실적의 1/2 이내로 5억원 한도
5. 협동화 사업자금
ㅇ 사업목적 : 다수 중소기업이 입지문제 해결 및 생산성 향상을 추진하는 생산시설, 공해방지시설, 창고 및 제품 전시판매장 설치 등을 지원
ㅇ 지원범위
- 시설자금 : 건물․부지매입비, 임차보증금, 건축공사 및 기계시설 설치비(추진주체 는 50억원 이내, 참가업체는 40억원 이내)
- 운전자금 : 사업장 준공 이후 정상가동 소요자금(추진주체는 10억원 이내, 감가업 체는 5억원 이내)
- 협업화 자금 : 판로개척, 원자재 구매, 기술개발, 상표개발 등의 소요자금(추진주체 는 30억원 이내, 참가업체는 20억원 이내)
5.8.2.2 세제지원 시책
1. 중소기업 투자 세액공제(조특법 §5)
ㅇ 세제지원 내용
- 투자대상 : 사업용자산 및 판매시정정보관리시스템설비, 정보보호시스템설비, 다만 중고품 투자는 제외
- 세액공제율 : 당해 투자금액의 3%를 투자완료일이 속하는 과세연도의 소득세․법 인세에서 공제
⋅ 투자가 2개 과세연도에 걸쳐 이루어지는 경우 투자가 이루어지는 과세연도마 다 당해 과세연도 투자금액에 대하여도 공제 가능
⋅ 공제할 세액중 당해 과세연도에 납부할 세액이 없거나 최저한세 적용으로 공 제받지 못한 세액은 4년간 이월공제 가능
2. 중소기업 IT 화 사업에 대한 세제지원(법 §5의2)
ㅇ 세제지원내용
- 중소기업이 중기청 등으로부터 정보화를 위한 설비투자비용을 지원받는 경우 당 해 투자금액을 지원받은 과세연도에 전액 손금산입(일시상각충당금으로 계상)
- 지원대상 설비 : 상각기간이 2과세연도 이상인 다음 설비
⋅ 전자상거래설비
⋅ 인사, 급여, 회계, 원가관리, 재고, 재무, 판매, 영업, 자재조달, 물류 등 2개이 상의 단위업무를 통합지원하는 소프트웨어(중소기업형 ERP)
⋅ 생산라인의 디지털화 및 생산설비간 네트워크 구축등 생산공정을 정보화하기 위한 시스템
3. 창업중소기업 등에 대한 세액감면(조특법 §7의2)
ㅇ 세제지원 내용
- 창업일(창업벤처중소기업은 창업후 최초 벤처확인일) 이후 최초 소득발생연도부터 3년간 소득세․법인세 50% 감면
- 창업중소기업 및 창업벤처중소기업에 대한 세액감면분에 대한 농어촌특별세도 비 과세
- 창업일(벤처확인일)부터 2년이내에 취득하는 사업용재산 및 법인설립 등기에 대하 여 취득세․등록세 면제
- 창업중 예비벤처기업으로 확인받은 날부터 6월이내 행하는 법인설립의 등기에 대 하여 등록세 면제
4. 중소기업에 대한 특별세액감면(조특법 §7)
ㅇ 세제지원 내용
- 수도권소재 소기업 : 소득세․법인세 20% 감면 (단, 도매업, 소매업, 의료업, 자동차정비업은 10% 감면)
⋅지식기반산업은 중기업도 20% 감면 적용
- 수도권외의 지역소재 중소기업 : 소득세․법인세 30% 감면
( 단, 도매업, 소매업, 의료업, 자동차정비업은 10% 감면)
- 중소기업 특별세액 감면분에 대한 농어촌특별세도 비과세
- 단, 다른 투자세액공제와 중복적용 불가
5. 생산성향상시설 투자에 대한 세액공제(조특법 §24조)
ㅇ 지원내용
- 내국인이 생산성향상을 도모하기 위하여 중소기업의 공정개선 및 자동화시설, 제 조업을 영위하는 내국인의 첨단기술설비, 전자적기업자원설비(ERP), 전자상거래설 비에 투자한 경우
- 중소기업은 투자금액의 5%(ERP는 10%), 대기업은 3% 세액공제
5.8.2.3 인력지원 시책
1. 대학생 중소기업 현장체험활동(중활) 사업
ㅇ 사업개요
- 대학생들이 연중 중소기업현장에서 연구 및 사무보조, 기술업무, 생산 현장업무 등을 수행하여
- 대학생에게는 기업체험을 통한 예비취업경험 및 진로탐색기회를 제공하고
- 중소기업에게는 고급인력 등 부족일손 지원 및 우수인재 발굴 기회를 제공하기 위한 체험프로그램임
2. 기업성장지원단 운영
ㅇ 개요
- 전문지식과 풍부한 경험을 축적하고 퇴직한 고급인력을 중소기업에 활용하기 위 한 퇴직고급인력모임의 구성 및 지원체제 구축
ㅇ 지원내용
- 중소기업 애로사항에 대한 상담․자문․현장출장지도
- 자금, 수출, 기술 등 중소기업 경영전반에 대한 종합진단
- 창업 및 벤처기업확인에 대한 상담, 자문
- 지속적인 중소기업 지원을 위한 기업후견인제 실시 등
3. 중소기업 장기근로자 주택특별공급
ㅇ 사업목적 : 중소기업 장기근로자에게 국민주택에 우선 입주할 수 있는 기회를 제 공함으로써 근로자의 주거생활 안정을 지원하고 중소기업의 인력 유 입을 촉진
4. 상업기능요원제도
ㅇ 사업의 목적 : 현역 및 보충역판정대상자가 중소제조업체의 생산현장에 일정기간 근무할 경우 군복무를 마친 것으로 인정하는 제도로서 중소제조업 체의 인력난을 해소
5. 해외산업연수생 제도
ㅇ 사업의 목적 : 중소제조업체의 인력난을 완화하고 개발도상국에 대한 산업기술협 력을 강화
6. 해외고급기술인력 도입 사업
ㅇ 사업의 목적 : 전문설계나 공정기술 등의 전문지식을 갖춘 외국 고급인력을 발굴 하여 중소기업에 도입․지원함으로써 중소기업의 고급기술 인력난 해소 및 기술경쟁력 강화
ㅇ 지원내용
- 외국 고급기술인력을 도입하는 중소기업의 경우 체재비 및 항공료 지원
⋅ 도입인력 자격 : 학사학위 이상(해당분야 3년 이상 경력)
- 외국 고급기술인력을 발굴하여 해당 중소기업에 알선하는 발국기관에게 알선수수 료 지원
5.8.2.4 기술지원 시책
1. 중소기업 기술지도 사업
ㅇ 사업개요 : 중소기업의 생산현장에서 발생하는 각종 애로기술에 대하여 해당 기 술을 보유한 전문가를 기업현장에 파견하여 문제를 해결해 주도록 하 는 제도
ㅇ 지도내용
- 제조업 중심의 고유애로기술 및 디자인(제품, 시각, 포장) 지원
⋅ 공정개선, 제품품질향상 및 기타 기술력 향상을 위한 애로기술
⋅ Mock-up 제작 : 금형제작전 제품의 시제작 지원
⋅ 제조물책임(PL) 대응 시스템 구축 지도
⋅ 패션산업 : 패턴, 텍스타일, 자수 및 니트디자인을 지도
2. 중소기업 기술혁신개발사업
ㅇ 사업개요 : 중소기업의 기술개발을 조건으로 무담보․무이자의 기술개발자금을 지원하고, 기술개발 성공시 정부지원금액의 일부를 상환하는 사업임
ㅇ 지원내용
- 정부출연금은 전체개발사업비의 75%범위내에서 최고 3억원까지 지원하고 나머지 는 기업부담으로 추진(S/W분야는 최고 5천만원까지 지원)
- 기술개발 성공기업에 한하여 정부출연금의 30%를 기술료로 징수(성공완료 1년후 5년 분할상환)
* 실패기업은 사유에 따라 1년에서 5년까지 기술혁신개발사업에의 참여 제한
3. 산 ․ 학 ․연 공동기술개발 컨소시엄사업
ㅇ 사업개요 : 기술개발역량이 부족한 중소기업이 대학의 연구인력과 시설을 활용하 여 생산현장의 애로기술 해소 및 신제품․신기술 개발을 위한 자율적 인 산․학․연 공동기술개발 협력체계를 구축할 수 있도록 중소기업 청과 지방자치단체가 연구에 소요되는 제원을 Matching Fund로 출연 지원하는 사업임
ㅇ 지원내용
- 기술개발 소요비용의 일부(75% 범위 이내)를 출연지원
⋅ 중소기업청(50% 이하), 지방자치단체(25% 이상), 참여기업(25% 이상)
4. 중소기업 해외규격 인증획득 지원사업
ㅇ 사업개요 : 기술․품질 등 경쟁력을 갖추고도 해외규격인증이 없어 수출애로를 겪는 중소기업에 대하여 인증획득비용의 일부를 출연 지원
ㅇ 지원내용
- 해외규격 인증획득에 소요되는 비용의 50%까지 지원
- 정부지원금의 상한금액은 1,000만원을 원칙으로 하고, 구체적인 기준을 정해서 산
정 (1인증은 700만원, 2인증은 1,000만원한도)
* 단, 정부지원금의 지급은 협약서상 과제수행기간(최장 1년)내에 인증 획득한 업체 에 한하며, 사업기간을 초과할 경우에는 자동으로 해약, 환수 조치됨
5. 기술혁신형 중소기업(INNO-BIZ) 지정운영
ㅇ 사업개요 : 기술력이 있고 미래 성장 가능성이 있는 중소기업을 선정하여 개별기 업의 기술수준별로 취약분야에 대하여 기술, 자금, 판로 등을 전략적 으로 연계지원하여 국제경쟁력 있는 중소기업으로 육성
ㅇ 지원내용
- 기술혁신형 중소기업은 기업진단을 통해 기업별 기술력을 향상시킬 수 있는 과제 를 도출하여 중소기업청의 기술, 자금, 판로 등을 집중 연계 지원
- 중소기업 유관기관 및 금융기관에서 우대지원(기술신보의 보증을 통한 자금지원 등)
6. 중소기업 기술이전 개발사업
ㅇ 사업개요 : 국내․외 대학, 연구기관, 기업 등이 개발․보유한 기술을 중소기업이 이전 받아 실용화․상업화하는데 필요한 추가 기술개발자금의 일부를 지원하는 중소기업 지원사업으로 1년 이내에 상품화 가능기술을 지원
7. 중소기업 기술혁신교육
ㅇ 사업개요 : 중소기업의 현장기술자를 대상으로 최신 전문기술 습득 교육의 기회 제공을 위하여 교육기관을 지정, 교육비를 지원하는 사업이며, 매니아 산업을 육성하기 위하여 매니아를 대상으로 직접교육실시
8. 중소기업 공정혁신 지원사업
ㅇ 사업개요 : 중소기업의 시장경쟁력 제고를 위하여 최적화 생산시스템 구축에 필 요한 신공정 도입 및 공정개선 등의 활용을 지원하기 위하여 소요비 용의 일부를 출연지원
ㅇ 지원내용
- 참여기업당 1억원 이내에서 단계별로 지원
⋅ 1단계 : 공정혁신을 위한 진단 및 설계비용의 50%이내 지원 (정부지원은 기업당 2,000만원 이내)
⋅ 2단계 : 공정혁신 실행에 소요되는 비용의 75% 이내 지원
(1 단계 진단 / 설계 지원금을 포함하여 1억원까지)
9. 기업협동형기술 개발사업
ㅇ 사업개요 : 「기업협동형기술개발사업」은 기업부설연구소를 보유하고 있는 2개 이상의 중소기업이 공동으로 기술개발을 수행함을 조건으로 정부가 기술개발 자금을 지원하고, 기술개발 성공시 정부지원금의 일부를 상 환 받는 사업임
ㅇ 지원내용
- 정부출연금은 전체 개발사업비의 75% 범위 내에서 최고 2억원까지 지원하고, 나 머지는 기업부담으로 추진
- 기업부담금은 참여하는 모든 기업이 부담해야 하며, 각 기업은 기업부담금 총액 을 참여기업수로 나눈 금액의 75%이상을 부담해야 함
- 기술개발 성공기업에 한하여 정부출연금 30%를 기술료로 징수
(성공완료 1년후 5년 분할상환)
* 실패기업은 사유에 따라 3년에서 10년까지 기술혁신개발사업에의 참여 제한
10. 중소기업 기술연구회 사업
ㅇ 사업개요 : 기술연구회 구성을 통해 중소기업간 공동기술개발을 활성화하고 업종 별 중소기업협동조합, 협회, 단체 등을 기술개발의 구심체로 육성하고 자 하는 사업
11. 중소기업 정보화 지원
ㅇ 사업개요 : 중소기업이 정보화를 통해 생산성을 향상시킬 수 있도록 전문인력 및 기술력이 부족한 중소기업에 정보화 관련 전문가를 현장에 파견하여 정보화추진 애로문제 해결
ㅇ 사업내용
- 생산정보화사업(e-Manufacturing) 지원
⋅ 지원내용 : 생산현장에 컴퓨터와 N/W를 활용하여 통합생산이 가능한 CIM, MES, POP 등 생산정보시스템 구축을 지원
* '생산정보화‘는 정보기술(IT)을 활용하여 생산현장에서 발생하는 정보를 수집․분 석하고, 생산 공정을 제어․감시하여 경영자 및 작업자의 의사결정을 지원하는 생산현장의 정보화를 말함
* CIM(Computer Integrated Manufacturing, 컴퓨터통합생산), MES(Manufacturing Execution System, 제조실행시스템), POP(Point Of Production, 생산시점관리)
- 정보화 종합컨설팅 지원
⋅ 지원내용 : 정보화추진전략(ISP), 현행 업무진단 및 업무재분석(BPR)에서부터 시 스템 도입․활용까지 사내 정보시스템 구축을 위한 일괄 컨설팅
- 정보화교육 지원
⋅ 중소기업 재직자를 대상으로 정보화 추진역량 강화 및 정보활용능력 배양을 위 하여 아래와 같이 2개 교육과정을 개설하여 교육 지원
5.8.2.5 수출 및 국제화 지원 시책
1. 중소기업 수출금융지원
ㅇ 사업목적 : 자금부족으로 수출에 어려움을 겪고 있는 수출중소기업에 수출용 원․부자재 구입비 등을 지원하여 자금난 해소와 수출촉진
2. 서울 중소기업 수출지원센터 운영
ㅇ 사업개요 : 무역협회, 중소기업은행, 수출보험공사, 신용보증기금, 산업디자인진흥 원 등 수출지원기관이 한곳에 모여 수출과 관련된 모든 애로사항을 One-stop으로 일괄 처리함으로써 서울중소기업의 수출 촉진을 지원
3. 해외시장개척요원 양성사업
ㅇ 사업의 목적
- 진취적인 청년 실업인력을 21C 무역서비스업에 적극 유치
- 수출 전문인력이 부족한 중소기업에 우수인력 양성, 공급
ㅇ 지원내용
- 국내교육 및 왕복항공료 전액 국고지원
- 해외파견 제재비 및 활동비 : 약 135만원
⋅ 중소기업근로자 : 70% 국고지원, 30% 중소기업 부담
⋅ 실업자 : 80% 국고지원, 20% 후원기업 부담
4. 수출유망중소기업 지정
ㅇ 사업개요 : 자력 수출능력은 부족하지만 품질과 기술력이 우수한 수출기업을 매 년 발굴, 15개 수출유관기관이 우대지원을 통해 수출중소기업으로 육 성
ㅇ 지원사항
- 수출지원기관의 소관 수출지원사항의 우선지원
- 지원은 지정받은 날부터 2년간 유효하며 중기청 각종사업에 우선 지원
5. 해외시장개척단 참가
ㅇ 사업개요 : 해외마케팅 능력이 부족한 중소․벤처사업을 대상으로 KOTRA와 공 동으로 해외세일즈단을 구성하여 진출 유망한 특정 해외시장으로 파 견, 연지 무역관과 함께 바이어 수출 상담 및 시장조사 활동을 수행 하는 해외마케팅 지원사업
ㅇ 지원내용
- 상담장 임차료 및 부스설치비
- 통․번역비, 현지시장조사정보 및 바이어 섭외 등
6. 중소기업의 수출기업화사업
ㅇ 사업개요 : 수출기업화사업은 창업초기 또는 내수위주 중소기업을 선정, 수출초기 단계부터 밀착지원하여 수출기업으로 육성
ㅇ 선정기업에 대한 지원내용
7. 해외전시회 및 박람회 참가지원안내
ㅇ 지원내용
- 한국관 구성에 필요한 전시부스 임차료 및 설비
- 전시물품 운반비, 통역비
- 전시장 운영경비(전기설치비․사용료, 통신료 등)
5.9 국내 센서시장 전망
5.9.1 센서의 신시장
ㅇ 모든 산업의 디지털화, 네트워크화 추세는 광통신 산업, 반도체 산업 그리고 센서산업 등에 지대한 영향을 줘 수요 증가는 물론이고 기술 발전에도 많은 기여를 하고 있다. 특 히 센서산업은 반도체 산업과 결합해 대량생산 및 비용 절감의 효과도 함께 누리며 차 세대의 필수 산업으로 성장해 가고 있다.
- 반도체 기술과 연계된 센서 산업은 시대적인 요구인 경박단소화와 고기능화에 부합케 하면서 사용처를 많이 늘려가고 있는 상황이다. 결과적으로 중소기업형 산업이었던 반 도체 산업이 국내 굴지의 반도체업체들이 신규 참여하면서 기술의 비약적인 발전은 물 론 우리나라의 수출 효자 종목으로도 자리매김할 수 있는 계기가 마련되었다.
- 앞으로 도래할 유비쿼터스 시대에서 센서는 단순하게 감지만 하는 기능에서 멀티 기능 화, 인공지능화 되면서 당면 상황에 대한 정확한 판단으로 타 전자 기기와의 인터페이스 역할까지 수행하는 기기로 발전해 나아가갈 것이다.
- 센서기술의 수요는 산업 전 분야에 걸쳐 급속히 늘어나고 있다. 결과 각 업체들은 멀티화 된 니즈에 부합하고자 성능을 개선하기 위한 개발 연구로 활기를 띄고 있다.
ㅇ 비디오 카메라, 디지털 카메라, 컴퓨터 등 제품은 점차 소형화 되면서도, 한편으 로는 다기능화, 고기능화 되고 있고, 차도 좀더 안전하고 쾌적토록 진화하고 있 다. 또한 산업분야에서도 로봇의 적극적인 도입으로 힘든 단순 육체노동을 줄이 면서 다품종 소량생산을 가능케 하는 FMS(Flexible Manufacturing System)가 확립되고 있다.
이러한 혁신은 마이크로 일렉트로닉스가 주로 가져온 - 산물이다. 마이크로 일렉트 로닉스는 전자회로의 논리를 실리콘 웨이퍼상에 집적한 것으로, 정보입력 등을 위 해 아직 인간의 힘을 빌려야 한다.
- 한편, 인간의 손이 미치지 못하는 미세한 세계로의 진출을 가능케 하는 미소기계 로서의 마이크로 머신은 논리회로 이외에 센서와 액추에이터(예를 들면 모터, 톱 니바퀴)를 조합시킨 것으로 인간을 대신할 수 있다. 21세기에는 일렉트로닉스에 센서와 액추에이터를 융합시키는 기술이 새로운 시대를 만들어 갈 것이다.
ㅇ 지각화센서
- 센서의 기술적 도달목표 중의 하나가 지능화(인텔리전트화 혹은 스마트화)이다. 즉 외계 정보를 감지, 입력하는 센서에 이 입력신호를 처리, 해석하는 마이크로프 로세서를 내장시킴으로써 정보 수집과 명확한 해석을 기초로 고도의 인식 및 판 단을 할 수 있는 능력을 부여하는 것이다. 이를 위해 하나 이상의 센서와 신호 처 리용 전기회로를 하나의 실리콘 칩상에 형성하여 소자화 하는 것이 필요하여 집 적화 센서라고도 불린다. 현재로서는 신호처리 부분까지 실리콘 칩으로 형성한 것 은 적다.
- 쾌적한 공조환경의 실현과 식품의 제조, 관리에 따른 「악취」와 「향기」의 감지 및 식별은 하나의 가스 센서로는 불가능하여, 현재는 인간의 오관에 의존할 수밖 에 없다. 인간의 후각 세포는 냄새분자에 의한 자극을 전기신호로 바꾸는데, 복수 의 후각 세포가 다른 강도의 응답을 병렬적으로 파악하여 그 출력 패턴의 차이에 의해 냄새를 인식하고 있다고 생각되고 있다.
이러한 인간의 후각을 모방한 후각 센서로서 지능화된 가스 - 센서가 개발되고 있 다. 예를 들면 반도체 가스 센서로 응답특성이 다른 두 종류의 것을 사용하여 방 향제(레몬향), 커피, 담배, 동물 냄새(암모니아) 등의 식별이 어느 정도 가능하다.
- 인간은 정보감지의 80∼85%를 시각으로 한다는 것을 생각하면, 적외선, 자외선, 방사선, 음파, 냄새, 온도, 초음파 등 대부분의 비가시량을 각종 센서로 계측하여 이것을 영상화 하면 보다 정확한 상황판단과 예측이 가능해진다. 이와 같이 인간 의 오관으로는 파악할 수 없는 정보를 각종 센서로 입력하고, 이것을 신호 처리 하여 영상화 할 수 있는 스파이 이미지 센서에의 도전도 시도되고 있다.
- 예를 들면 에어컨의 쾌적 제어를 향상시키기 위해서는 사람의 위치나 수와 같은 사람에 관한 정보와 실내의 온도분포 정보를 얻는 것이 필요하다. 그 때문에 고감 도, 고속응답의 새로운 초전도 박막소자에 의해 인간과 외부에서 방출되는 적외선 을 감지하고, 이것을 뉴로 화상처리에 의해 고정밀의 2차원 적외선 화상을 얻어 인간에게 가장 쾌적한 환경인지 아닌지 판단할 수 있게 되었다.
ㅇ 극한 환경 센서
- 인간이 들어 갈 수 없는 가혹한 환경에서 각종 정보를 얻기 위해서는 센서가 불 가결하다. 물리 센서의 경우 차단제를 이용하여 감지부분을 보호할 수 있는 경우 가 많지만, 화학 센서의 경우에는 어떠한 형태로든 물질과 직접 접촉하는 것이 필 요하기 때문에, 엄격한 사용조건에 견딜 수 있는 센서 재료의 개발이 필요하다.
- 장기적으로 보아 요구가 높은 센서의 예로서 연료로(爐) 안에서 사용할 수 있는내고온 센서 화학 플랜트의 제어 감시에 사용할 수 있는 , , 내부식성 센서, 원자로 내와 우주공간 등의 고강도 방사선에서도 사용할 수 있는 내방사선 센서 등을 들 수 있다.
ㅇ 마이크로 미케니컬 소자(미소기계 소자)
- 실리콘은 원자간 결합이 다소 약하지만 다이아몬드와 같은 결정구조를 가지고 있 으며, 기계적 응력에 대해 놀랄 정도로 강하다. 그 때문에 화학 에칭 등의 방법을 이용하여 구멍, 홈, 피라미드형, 반구 등 다양한 형상을 만들고, 이러한 것을 조합 함으로써 사용에 충분히 견디는 강도를 가진 미소한 기계를 만들 수 있다.
- 마이크로 미케니컬 소자는 좁은 장소에서의 점검과 유지보수 작업에 최적이다. 의 료분야에서는 마이크로화에 의해 혈액분석 주사기, 동맥 혈압 연속계측 장치, 식 도 및 위내 산도(pH) 측정기, 내시경 등이 개발되고 있다.
ㅇ 다기능 로봇
- 원자력 시설과 우주와 같은 원격지에서의 보수점검과 기기의 조립과 조정이 필요 한 곳에서는 이러한 작업을 로봇에게 실행하게 할 필요가 있다. 이와 더불어 많은 작업을 요령 있게 다룰 수 있는 다지(多指) 핸드로봇으로의 진화가 요구되고 있 다.
- 다지 핸드로 작업 대상물을 유연하게 잡거나 잡은 물체를 목적한 반대로 조작하 려면, 핸드와 대상물 사이에 발생하는 접촉과 힘에 관한 정보를 획득하는 것이 불 가결하다. 이 때문에 다양한 촉각 센서가 개발되고 있으며 인간의 손끝 기능 모방에 이용되고 있다. 여러 개의 손가락 마디를 가지는 인간형 다지 핸드로봇으로서, 인간의 행위 중 비교적 고도의 작업인 글씨 쓰기가 가능한 것도 개발되고 있다.
- 우주는 진공이며 또한 고강도의 방사선이 난무하는 가혹한 환경이다. 우주선 밖에 서 실시해야 하는 활동이나 작업에서 우주비행사를 대신한 자유 비행형 우주 로 봇의 활약이 기대되고 있다. 이 로봇은 소위 바닷속을 헤엄치는 문어나 오징어처 럼 환경 인식능력, 비행 제어능력, 작업용 손, 부착용 손 등을 갖춘 자립 지능형이 다.
ㅇ 센서에 대한 요구
- 센서에 대한 사회의 요구는 여전히 높다. 용도별로는 산업, 가전, 정보(OA)가 3대 시장인데 정보(OA) 부문의 신장이 가장 현저하다. 측정대상에서는 온도, 자계ㆍ자 속, 위치ㆍ변위, 광강도ㆍ광속ㆍ적외선이 가장 많으며, 특히 자계ㆍ자속 센서의 신 장이 현저하다.
- 현 단계에서는 물리 센서가 수량, 금액 면에서 실용되고 있는 센서 전체의 90% 이상을 차지하고 있다. 한편 물리 센서의 가격은 전체적으로 낮아지는 경향이 있 으며, 기술적으로 어느 정도 성숙한 단계에 들어와 있다고 생각된다. 수요의 동향 으로서는 화학 센서에 대한 수요가 높아지고 있는데, 특히 의료용 화학 센서에서 이러한 경향이 두드러진다.
- 앞으로의 기술 전개 특징은 물리 센서에서는 보다 지능화, 다원화로, 화학 센서에 서는 보다 다양화, 분자식별화로 진행될 것이다. 물리 센서는 「기술」이고, 화학 센서는 「과학」이다. 실제로 물리 센서에서는 새로운 재료의 개발이 아니라 기존 의 물질을 어떻게 잘 활용하여 개발할 것인가 또는 재료의 조합, 수식 방법을 어떻게 고안할 것인가에 주안점이 두어진다.
ㅇ 센서가 요구되는 니즈 (needs) 는 다음과 같이 정리할 수 있다.
① 인간 생명의 안전확보 : 화재, 원자로 사고, 지진, 화산폭발 등의 이상 사태 및 전 조 감지
② 환경보전 : 글로벌 환경의 모니터링을 위한 다차원 센싱 필요
5.9.2 향후 유망한 센서 산업
ㅇ 국내 센서부분에서 마켓쉐어가 가장 높은 품목의 하나는 온도센서와 이미지센서이고, 꾸준하게 고성장을 해온 품목은 광센서이다.
- 온도센서, 이미지센서, 광센서는 MEMS기술과 접목되면서 더 많은 발전이 예측되고, 또, 현재 여러 분야에서 크게 부각되고 있는 환경문제와 연관된 환경측정용 센서와 바 이오센서 그리고 MEMS관련 센서 등이 제품 개발에 있어서 간과되어서는 안될 분야이 다.
ㅇ MEMS(Micro ElectroMechanical System)관련 센서
- MEMS(Micro Electro Mechanical System)분야는 초소형 구조물, 센서, 액추에이터 등 미소 소자를 제작하고 이를 응용한 시스템을 제작하는 연구 분야이며, 최근 국내ㆍ외적 으로 활발히 연구되고 있고 통신, 바이오 등의 미래 산업의 핵심기술로서 자리매김 해 가고 있다.
- MEMS 장치는 아주 좁은 장소에도 사용되어질 수 있기 때문에 자동차 엔진 또는생체 내부에서 들어가서 여러 가지 기능을 할 수 있다. MEMS는 전자 및 기계 부 품들로 구성되어 있고 초기에는 IC 공법과 소재를 이용하여 미세 기계요소들을 만들었다.
- 즉, 앞서 잘 개발된 반도체 공법을 이용하여 실리콘 웨이퍼 위에 3차원 구조물을 만들었다. 요즘에는 LIGA, EDM등 다양한 제작 공법과 소재들을 사용하고 있다. 이러한 MEMS 기술들은 일괄공정으로 초소형 부품들을 대량 생산해 낼 수 있을 뿐만 아니라 시스템 제조 시에 전자 회로 등을 같이 내장할 수 있어서 결과적으 로 더욱 소형화 시킬 수 있는 장점이 있다.
ㅇ 만들어진 부품들은 보통 수 마이크로미터의 크기이지만 수 nm~수 cm크기인 경 우에라도 마이크로 머신이라고 한다. MEMS 기술로 만들어진 시스템은 수 밀리 미터라고 할지라도 그자체로 완전한 시스템이다.
- 센서와 액추에이터는 MEMS기술을 이용할 수 있는 두개의 중요한 분야이다. 그것 은 센서나 액추에이터가 비교적 단순하며 구체적인 기능을 가지고 있으므로 현재 의 MEMS의 기술로서 용이하게 실현할 수 있기 때문이다. 또한 MEMS센서와 액 추에이터는 사용시 작업 대상에 영향을 덜 주므로 정확한 평가를 가능하게 한다. 응용 분야 별로 MEMS 기술은 다음과 같이 나눌 수 있다.
ㆍ센서 - 속도계, 가속도계, 유량계, 습도계, 압력계, 온도계
ㆍ정보 분야 - HDD 헤드, AFM 또는 STM을 이용한 정보기억소자
ㆍ의료 및 생명 공학 분야 - 내시경, 세포 또는 DNA 조작기
ㆍ유체소자 - 마이크로 펌프, 마이크로 밸브, 마이크로 성분 분석기, 유체논리소자
ㆍ광학 및 영상 - 마이크로 미러, 광 도파관, 광 커플러, TV Projector
ㅇ 미국이 주도하고 일본이 한창 개발 및 활약 중인 MEMS 기술은 산업계의 전 분야에서MEMS 분야가 적용된 새로운 기술들을 선보이고 있고 국내에서도 활발한 연구 활동이 진행되고 있다.
- 첨단 바이오기술(BT:Bio Technology)과 MEMS(초소형전자기계시스템) 기술이 접목된 이른바 '바이오멤스' (BioMEMS)의 출현으로 생물학 및 의료분야의 획기적인 변화를 예 고하고 있다.
- 바이오멤스 기술은 '마이크로 세계'에서 일어나는 생체물질 내의 생리화학적 현상에 수 반되는 미세한 생체 신호를 매우 정밀하게 분석할 수 있는 게 특징인 기술로 특히 DNA, 단백질, 세포 등 생체를 구성하는 기본 물질에 대한 대량의 고속 진단 및 분석이 가능하 고, 그리고 신약 개발 과정을 크게 단축시킬 수도 있다.
- 뿐만 아니라 사람의 골수에서 줄기세포를 뽑아내 특정 세포로 분리, '문제의 세포'에 넣 어 죽어가는 세포를 재생하는 세포 대체 치료법의 효과를 배가할 수 있다. 바이오멤스가 원하는 세포를 얻어내는데 큰 역할을 할 것이며 궁극적으로 '인간게놈프로젝트'의 완성 과 성패를 좌우할 핵심 요소 기술이 될 것 이다.
- 바이오멤스는 또 대량의 유전자 기능을 짧은 시간에 파악할 수 있게 한다. 대표적 바이 오멤스 중 하나인 DNA칩이 이미 기능이 밝혀진 유전자 조각 수 백만개를 정밀 분석함 으로써 유전자 발현 분석, 유전자 진단, 의약품 효능 테스트, 각종 질환 진단의 효과를 획기적으로 높일 수 있다. 
- 그런가 하면 대표적인 바이오멤스인 '랩온어칩'(Lab-on-a-chip)은 실리콘, 플라스틱 등 으로 된 수 ㎠ 크기의 칩 위에 분석에 필요한 여러 가지 장치를 미세가공기술을 이용해 집적, 생체의 비밀을 벗기기 위한 시료에 대한 전처리, 반응, 검출 등 일련의 공정을 일괄 적으로 수행한다. 마치 하나의 칩 위에 생물학, 의약실험실을 모두 올려놓은 셈이다.
ㅇ 최근엔 여러 차례의 복잡한 검진을 거치지도 않고도 아주 미세한 양의 혈액만으로도 수 백가지의 질환을 동시에 진단하는 길도 열고 있다. 항원 또는 항체 단백질을 소형 기판 위에 고정화해 혈액의 항원 단백질을 감지, 정밀 분석하는 단백질 칩의 상용화가 가시 권으로 들어 왔기 때문이다. 
ㅇ 이밖에도 바이오멤스는 대량의 세포를 짧은 시간 안에 이송, 분류, 진단하는 기능을 토 대로 유전자를 이식하거나 내분비액이나 약품을 인체의 미세한 부분에까지 공급하는 역할도 맡고 있다.  
- 전문가들은 "바이오멤스가 인체 구석구석을 돌며 각종 장기나 혈관의 상태를 진단하고 치료하는 의료용 '마이크로로봇'의 등장을 앞당기는 요소 기술로 두각을 나타내는 시대 가 머지않았다"고 진단한다. 
- 한편 국내서도 KIST를 비롯해 서울대, 한양대 등이 각종 난치병의 치료 및 예방 분야에 바이오멤스를 적용하기 위한 요소 기술 연구가 활발하다. 특히 KIST는 바이오멤스를 필 두로 한 마이크로시스템을 5대 중점연구분야로 선정, 자원을 집중하고 있다.
ㅇ 환경(environmental)관련 센서
- 현재 인류는 역사상 유례가 없는 최대의 생활권 환경오염 문제에 직면하고 있는데, 이 러한 문제의 해결은 특정 지역이나 한 국가의 문제가 아니라 지구촌 전체의 중대한 공 동 과제로 제기되고 있다. 따라서 환경오염으로 인한 보건위생 상의 위해(危害) 현상을 방지하고, 인간의 환경을 쾌적하게 보전하려는 환경공학의 영역과 그 중요성은 갈수록 커지고 있다.
- 세계무역기구(WTO) 의 출범과 한국의 OECD가입에 따라 환경과 무역의 연계강화 및 환경정책의 변화에 대처하고자, 국내에서는 1992년부터 국가경쟁력의 중요한 요인으로 부각되고 있는 환경과학기술의 발전을 위하여 'G7 환경공학기술 개발사업'을 실시하고 있다. 이에 따라 환경공학기술 개발사업비를 점차 늘리고 있지만, 아직도 절대 액수는 선 진국에 비하여 매우 낮은 수준이다.
- 우리 나라 환경시장은 연평균 13.4%의 성장을 거듭하여 2005년에는 20조 8,300억원의 시 장을 형성할 것으로 추정하고 있으며, 이는 1995년 5조 9,200억원의 시장규모의 비해 약 3.5배에 달하는 규모이다.
- 국내 환경기술 수준은 선진국에 비해 대기오염 측정장비 기술은 30% 수준이며, 폐기물 관련 기술은 25%에 불과한 실정으로, 이에 정부는 공공부문 환경기술개발 투자 증대와 Eco-Dream Project 등을 통하여 21세기 첨단산업인 환경산업 육성에 총력을 기울이고 있다.
ㅇ 전반적으로 경제 여건이 향상되어 인간의 기본적인 욕구가 충족된 상태에서 보다 쾌적 한 환경에서 건강하게 오래 살려는 욕구가 날로 증대되어 가고 있다. 병이 난 후에 이를 치료하려는 노력보다는 사전에 이를 예방하고, 환경오염 문제도 사전에 방지하려는 것 이 근래의 추세이다.
- 이를 위해서는 각종 질병과 공해의 원인 요소들을 사전에 감지하는 것이 필요하며 따라 서 바이오센서가 여타 물리화학 센서들과 함께 더 큰 비중을 갖게 될 것이다.
- 지구상에 존재하는 수많은 질병 발생 요인과 공해 요인들을 생각하면 이것들을 적기에감지하고 효율적인 대처를 하려면 바이오센서의 소형화, 저비용화, 다기능화, 고속화, 온 -라인화가 필수 불가결한 것으로 여겨진다. 이러한 고기능 바이오센서 시스템은 각종 생 물공정의 개선, 최적화를 통한 생산성 제고에도 커다란 공헌을 할 것이다.
- 상기의 목적을 달성하기 위해서는 생명공학, 전자공학, 재료공학 등 여러 분야의 연구자 들의 폭넓은 참여가 필요하다. 나노테크놀로지를 선도하고 있는 미국에서는 생명과학 및 생물공학 분야의 전문가들의 응용분야 개발 및 연구방향 제시에 따라 전자공학, 재료 공학 분야의 연구자들이 구체적인 하드웨어와 소프트웨어를 개발, 제공하는 형태의 노 력이 최근 10년 동안 활발히 이루어져 왔다.
- 그러나, 국내에서는 극히 제한된 숫자의 생명공학분야의 연구자들에 의해 산발적인 노 력이 최근에 시작되었으나 전자공학 등 타 분야와의 긴밀한 협조를 통한 복합적인 연구 노력은 미미하다. 아직은 미국에서도 계속 개발 제시되고 있는 아이디어와 요소기술의 다양성에 비해 이들이 구체적인 응용 예를 찾아 실용화된 경우는 몇 가지 되지 않는다. 따라서, 축적되어 있는 각종 요소기술을 활용할 수 있는 응용분야 개발 및 실용화연구 방 향 제시에 있어서 생명공학자들의 주도적인 역할이 기대된다.
ㅇ 바이오테크놀러지(Biotechnology)관련 센서
- 인체의 유용한 특성을 이용해서 여러 가지 공업적 공정, 공업적 규모로 이루어지는 생 화학적 공정을 말한다. 공학 또는 생명공학이라고도 한다. DNA 재조합 기술을 응용한 여러 가지 새로운 과학적 방법 등도 이에 속한다.
- 생물공학의 정의와 대상 내용은 시대에 따라 크게 변화되어 왔다. 현재는 생명과학의 전 체 분야를 학제간의 구별 없이 연구하는 기초적 학문과 이를 기반으로 새로운 기술의 개 발을 목적으로 삼은 응용분야를 모두 내포하고 있다.
- 유전공학(genetic engineering) 이 대두되면서 바이오테크놀로지란 용어를 쓰기 시작했 지만 유전자 공학의 공업적 응용에 국한되지 않고 발효공학, 하이브리도마공학(모노클 로날 항체 생산), 농업공학(동식물의 형질전환) 등 광범위한 내용을 포용한다.
- 바이오테크놀러지의 시초는 생명체의 구조와 기능을 모방하여 공학적 기계생산 또는 그 공정을 응용해서 물질을 생산하는 데서 비롯되었다. 즉, 1960년대까지는 미생물을 이용 한 발효공업과 같은 식품, 조미료, 알콜 생산의 산업적 공정 및 생산과 의약품을 개발하 는 분야였다.
- 1960년대 이후 컴퓨터기술의 개발과 함께 로봇 제어기술을 뒷받침하는 인공지능에 관한 연구, 인간의 작동에 적합한 기계설계를 위한 인간공학의 연구 등이 등장했다. 특히 생물 계에 존재하는 피드백 조절(feedback regulation)을 이용한 동물의 신경계와 운동의 조 화를 적극적으로 활용하는 과학기술이 대두하여 이를 바이오닉스 (bionics)라고도 한다.
ㅇ 병의 치료와 진단에 전자공학-기술을 활용한 분야를 의용공학(medical electronics 또는 medical engineering)이라 하며, 인체의 생리적 특성을 공학적 측면에서 연구하는 생체 공학과 구별한다. 생체기능의 메커니즘이 분자 수준에서 이해되면서 생체공학 분야의 응용은 방대한 영역을 점유했다.
- 1970년대에는 생체의 기능조절을 공학에 응용하려는 시도가 도입되었으며, 1970년대 후 반부터 바이오테크롤러지는 대상과 영역이 급속히 확대되어 생물공학의 전성기로 진입 하였다. 종래의 미생물공학은 주로 유전공학으로 발전되었으나 현재는 그 외에 발생공 학, 세포공학 등과 같이 새로운 분야가 개척되었다.
- 이 분야에서는 생물 구조의 여러 단위 수준에서 인위적인 조작을 통해 인간의 입장에서 보다 더 편리한 특징과 성질을 지닌 생물체의 일부 또는 전 개체를 만들기 위한 연구가 진행되고 있다. 인공심장과 같은 인공장기나 조직의 개발도 재활의학 측면에서 연구 영 역이 넓어지고 있다. 1980년대는 생물학 전체 분야가 생물공학과 연관되어 있다.
ㅇ 바이오센서 산업의 전망
- 화학적 분석을 필요로 하는 분야에서 센서란 특정한 물질의 존재 유무 및 그 양을 측정 할 수 있도록 제작한 도구와 장치를 의미한다. 그 중에서 바이오센서는 특히 생물학적 요소(예: 효소, 항원, 항체, 생화학물질 등)와 분석대상 물질과의 반응에서 나타나는 전 기화학적 변화, 열에너지의 변화, 형광 또는 색의 변화 등을 인식 가능한 신호로 변환시 켜주는 장치와 결합하여 제작한 기구를 지칭한다.
- 바이오센서의 효시는 1962년 Clark이 당산화 효소를 고정한 막을 산소측정 전극의 표면 에 부착하여 제작한 포도당센서로 알려져 있으며, 지난 40여 년간 자연과학, 생물공학, 화학공학, 전자공학, 생명공학 및 컴퓨터공학 등 여러 분야에서 미래를 주도할 산업으로 각광 받으며 활발하게 연구되어 왔다.
- 바이오센서의 종류는 측정 대상물질, 센서에 고정한 생물학적 요소, 또는 신호변환기의 종류에 따라 나눈다. 초기에는 포도당센서와 같이 효소를 신호변환기 소자에 고정하여 제작한 것이 대부분 이었으나, 최근에는 분자생물학의 급속한 발달과 더불어 단일클론 항체나 항체-효소 결합체 등을 사용하여 제작한 센서들이 개발되어 사용되고 있다.
- 효소를 이용한 촉매센서와 항원-항체 반응을 이용한 친화결합센서 외에도 대량의 유전 정보를 초고속으로 처리하기 위한 DNA칩 및 단백질칩, 시료의 처리 및 분석을 일괄적 으로 처리할 수 있는 랩온어칩(lab-on-a-chip)과 같은 칩센서에 대한 개발 연구들이 활기를 띠고 있으며 , 분자생물학기술(BT), 나노기술(NT) 및 정보통신기술(IT)들이 융합된 첨 단 센서들의 개발에 많은 노력이 집중되고 있다.
- 반도체 소자의 미세전극에 나노 입자와 단백질을 결합시킨 고감도의 면역분석 센서, 고 집적의 유전자 정보를 이식한 칩 센서, 단백질과 탄수화물 간의 결합력을 이용한 탄수화 물 센서, 거부 반응 없이 체내에 삽입하여 각종 생화학 물질을 검출할 수 있는 센서, 모기 의 침 크기로 제작된 채혈 기구와 결합된 미세한 크기의 바이오센서 등에 대한 연구와 이 들 센서들을 한 소자 내에 집적화 시키기 위한 연구, 여기에서 얻어진 신호들을 실시간으 로 처리하여 전송해 줄 수 있는 집적회로의 칩을 결합시키는 연구 등이 각 선진국의 유수 한 연구기관들에서 국가적 차원의 지원 하에 활발하게 이루어지고 있다.
ㅇ 바이오센서에 대한 관심이 높은 이유는 무엇보다도 바이오센서 그 자체로 각 산업 분야 들에서 약 50억 달러에 달하는 큰 규모의 시장을 형성하고 있으며, 이 시장이 해마다 10 - 15 % 정도씩 증가하고 있어 경제적 가치가 큰 때문이다.
- 바이오센서의 가장 큰 시장은 임상 진단을 위한 의료용이 차지하고 있다. 현재는 혈당 측 정용 바이오센서가 시장의 대부분을 차지하고 있으나 현장현시측정(point-of-care testing 또는 POCT)에 대한 요구가 증대되면서 젖산, 콜레스테롤, 요소 등 다양한 생체 물질들을 분석하는 바이오센서들에 대한 수요 또한 빠르게 증가하고 있다.
- 다음으로 다양한 환경 현장에서의 공해 물질 감시를 위한 환경용 바이오센서, 식품의 안 전성을 효율적으로 관리하기 위하여 농축산품에 포함된 잔류농약, 항생제, 병원균, 기타 독성화학물질들을 현장에서 간편하게 분석할 수 있는 바이오센서에 대한 요구 또한 높 아지고 있다.
- 전장 또는 테러의 현장에서 정확하고 신속하게 생물화학적 무기 사용의 여부를 감지할수 있는 군사용 바이오센서에 대한 관심은 년 미국 테러와 탄저균 2001 9.11 테러 후 증가 하고 있다. 산업용으로는 제약, 화학, 석유화학 등의 공정 및 생물 산업 발효 공정을 제어 관리하기 위한 목적으로 바이오센서가 많이 응용되고 있다. 실험 연구용의 바이오센서 시장 또한 포스트 제노믹스 시대를 대비한 신약개발 및 유전자 분석과 같은 새로운 분야 를 개척하는 연구실들이 급격히 증가함에 따라 규모가 무시할 수 없는 수준으로 성장하 고 있다.
ㅇ 국내의 바이오센서 산업에 대한 기대도 높은 편이어서 산학연의 연구가 활발하게 이루 어지고 있으며, 외국의 기업들과 어깨를 겨눌만한 상품들이 속속 개발되고 있다. 최근 국내의 한 벤처 기업에서는 미세유로 기술과 결합한 효소전극기술을 사용하여 불과 500 나노리터 미만의 혈액으로 5초 이내에 혈당을 정확히 측정할 수 있는 센서를 개발 하여 다국적 기업들과 경쟁할 수 있는 제품을 선보인 바 있다.
- 그러나 첨단의 바이오센서 일수록 대량생산까지의 개발 시간이 길게 걸리고 다른 나라 에서의 인증 및 시장에서의 신뢰성을 구축하는데 걸리는 시간이 최소 3 - 5년의 시간이 걸리는 점을 감안하면 하나의 첨단 바이오센서가 상품화되는 데까지 걸리는 시간은 5년 이상 걸리는 경우가 많아 제약 및 바이오 벤처산업의 상품화 과정과 유사하다. 따라서 바 이오센서 산업은 마지막 제품에 대한 부가가치가 큰 만큼 이에 비례하여 개발에 대한 전 폭적인 연구지원과 마케팅에 대한 치밀한 기획력이 필요한 분야이다.
- 바이오센서는 일반인도 손쉽게 원하는 생물화학적 분석을 할 수 있게 만들어 주는 기구 로서 현존하는 시장 및 잠재시장의 규모가 크고 의료, 환경, 산업 분야의 발전을 촉진하 는 매개체이므로 그 연구개발을 위하여 각국의 산학연이 치열하게 경쟁하고 있다.
- 특히 BT, NT, IT의 융합기술로 개발하고자 하는 유전자칩, 단백질칩, 집적센서칩, 미세유 로(microfluidic)칩, 초소형의 효소촉매칩 등에 대한 관심이 크다. 반면 개발 및 상업화의 과정은 상당한 노력과 인내를 필요로 하며, 경우에 따라서는 첨단성 보다는 시장성을 고려한 개발 기획이 필요할 수도 있다 그러나 궁극적으로 시장에서 가장 . 경쟁력이 있을 수 있는 바이오센서는 감응 원리부터 새로운 창의적 개념에 바탕을 둔 제품이 될 것이며, 이 러한 제품의 개발을 위해서는 화학, 물리, 생물학, 전자공학 등의 기초연구에 대한 적극 적 투자와 지원이 있어야 할 것이다.
ㅇ 최근 나노 자성입자를 이용 단백질, DNA 등의 생체분자를 초고감도로 검출할 수 있는 바이오센서 기술 개발되었다. 이 기술은 나노 그램 이하 수준으로 존재하는 극미량 물 질을 검출할 수 있는 새로운 센서기술로 특정 자기장 하에서 생체분자의 정량적 및 고 감도 분석이 가능하다.
- 황사 알레르기 등 많은 질환의 표지가 되는 생체분자들은 일반적으로 극미량 만으로도 인체에 심각한 영향을 미치기 때문에 이를 검출할 수 있는 센서기술은 차세대 나노바이 오기술의 핵심 분야에 속한다.
- 기존의 바이오센서 기술은 극미량 검출에는 본질적인 한계가 있는데 이번에 개발된 나 노입자를 이용한 극미량 검출기술은 그러한 한계를 뛰어넘은 새로운 원천기술로서 향후 바이오센서, 랩온어칩(손톱만한 크기의 칩으로 실험실에서 할 수 있는 연구를 수행할 수 있도록 만든 장치) 개발 등에 크게 기여할 것으로 보인다.
ㅇ 메가픽셀급 고화소 카메라폰용 이미지센서 시장이 최근 CCD 센서에서 CMOS 이미지 센서(CIS)로 급격히 대체되면서 고화소 카메라폰용CIS 시장을 둘러싼 공급업체간 주도 권 경쟁이 어느 때보다 가열되고 있다. 현재 국내 100만 화소급 CIS 시장은 옴니비젼, 마 이크론 등 해외기업들과 뒤늦게 진입한 매그나칩, 삼성전자, 픽셀플러스 등 국내 업체 들과 치열한 혼전 양상을 빚고 있는 가운데, 200-300만 화소 등을 먼저 출시한 옴니비전 과 마이크론이 국내 초기 고화소 카메라 모듈에 잇따라 채택되며 고화소 CIS 시장을 주 도하고 있는 형국이다.
실제 올 하반기 팬택앤큐리텔이 출시한 만 화소폰에 를 공급하며 - , 300 CIS 초기 시장을 주 도하고 있는 옴니비젼은 올 연말부터 2메가 CIS를 본격적인 양산에 돌입할 계획이며, 내 년을 기점으로 3메가, 5메가 CIS도 본격 생산할 예정이다. 국내 일부 고화소 제품들에 300만 화소 카메라모듈에 제품을 공급한 마이크론도 내년 2분기부터 2메가 CIS, 하반기 부터는 500만 화소를 각각 양산하며 고화소 CIS를 주도한다는 전략이다.
- 그러나 이에 대응해 삼성전자, 매그나칩, 픽셀플러스 등 국내 업체들도 내년부터 200~300만 화소 시장공략에도 적극 공략한다는 계획이어서, 내년을 기점으로 고화소 CIS 시장을 둘러싼 선후발-외산국산간 경쟁이 더욱 가열될 전망이다.
- 하이닉스반도체에서 분사된 매그나칩은 내년도 주력 시장을 메가픽셀급 이상의 고화소 시장으로 잡고 내년 14분기에 200만 화소, 내년 하반기부턴 300만 화소 CIS를 본격 양산 한다는 계획이다. 이 회사는 청주 공장에서 100만 화소 CIS 양산에 돌입한데 이어 최근 엔 130만 화소 제품 양산 및 생산 안정화에 나서고 있다. 그동안 30만 화소 시장 공략에 주력해왔던 이 회사는 하이닉스 분사를 계기로 카메라폰용 CIS를 핵심사업으로 집중 육 성한다는 계획이다.
- 삼성전자도 내년 5월부터 0.13㎛ 공정을 적용한 200만 화소 CIS를 본격 생산한다는 계획 이며, 내년 말엔 300만 화소 CIS도 양산에 돌입하는 등 고화소폰 시장 공략에 주력해 CIS 를 오는 2007년까지 세계 1위 상품으로 집중 육성한다는 계획이다.
- 이 회사는 올해 들어 130만 및 200만 화소 CIS를 잇따라 개발, 현재 생산 안정화에 적극 나서고 있다. 픽셀플러스도 내년 상반기에는 0.13㎛ 공정을 적용한 320만 화소 제품을 출 시하고, 나노 공정기술을 이용한 500만 및 700만 화소급 제품도 지속적으로 출시할 계획 이다. 이 회사는 올해 130만 화소 CIS를 개발, 국내외 휴대폰 메이커에 공급한데 이어 최 근엔 0.18㎛ 반도체 공정기술이 적용된 130만 화소 및 200만 화소급 CIS도 출시했다.
이 외에 후발업체인 실리콘화일도 만 및 만 화소 를 개발 국내는 - 130 210 CIS , 물론 일본 및 중국, 대만 업체들을 대상으로 본격적인 영업에 착수했으며, 최근 광전소자기술을 응용 한 30만 화소급 초고감도 CIS를 개발한 플래닛팔이도 메가픽셀급 고감도 CIS를 개발, 내 년 하반기부터 양산에 돌입한다는 계획이다.
ㅇ 센서공학의 전망
- 센서기술 자체가 단일 기술이 아닌 여러 기술의 복합과 조화의 바탕에서 형성되는 복합 기술이고 다학문적이기 때문에 센서로서의 구비조건을 가지는 소자가 출현되기까지에 는 긴 시일이 소요되었다.
- 현재의 센서기술은 특정한 물리량이나 화학량 등을 검출해내는 데는 인간의 능력을 초 월하고 있다. 그러나 감각기관의 경우에는 인간의 능력을 초월하지 못하고 있다. 이와 같 은 문제점을 해결하기 위해서는 센서의 생체모방화가 필요하다는 판단이다. 즉 이를 달 성하기 위해 센서연구는 하드웨어적으로는 기능과 재료의 발달을 목표로, 소프트웨어적 인 측면에선 지능화를 목표 사업을 추진해야 할 것이다.
5.10 주요 업체별 동향 및 현황
5.10.1 주요 품목의 업체별 동향
5.10.1.1 온도센서
ㅇ 국내 온도센서의 시장규모는 2004년 기준 1,800억원 규모로 국내 기업의 점유율이 70% 정도로 외국기업의 점유율보다 높은 편이다.
- 국내의 메이저 온도센서회사는 DK센서, 쌍신전자통신, 제임스텍, GE센싱코리아 등 이 있다. 국내에 참가하고 있는 외국기업은 GE, 시바우라, Epcos, Ohizumi, Semitec 등이 있다.
- 주요 상위 메이커로는 DK센서, 쌍신전자통신(주), 제임스텍 등이 있으며, 매출은 2004년 기준 DK센서가 100억, 쌍신전자통신(주)이 55억, 제임스텍이 55억 정도를 보이고 있다.
ㅇ 온도센서 산업 분야에서는 회사 간 흡수합병 등의 많은 변화가 있었으며 특히 DK센서는 2002년 고온센서 전문업체인 신기산업을 인수했으며, GE센싱코리아는 2005년 10월부터 썸머메트릭스코리아가 GE그룹에 흡수 합병되면서 사명이 바뀌었고, 제임스텍은 처음 한국시바우라전자 (주) 로 1987년 설립했고 1997년 사명이 바뀐 회사이다.
5.10.1.2 이미지센서
ㅇ 국내 이미지센서 시장규모는 2004년 기준 1,800억원 규모이고, 주요 메이커로는 동부아 남 반도체, 하이닉스반도체에서 분리한 매그나칩, 픽셀플러스, 삼성전자 등이 있다.
- 하이닉스, 삼성전자 등 대형 D램 제조회사와 픽셀플러스, 서울전자통신(주) 등 국내 기 업들이 최근 100만~130만화소급 제품개발을 완료하였다. CMOS이미지센서는 지난해 부터 CCD(고체촬상소자)의 주 납품 대상인 디지털카메라와 신수요처인 카메라폰에 본 격적으로 적용되면서 반도체산업 침체에도 불구하고 1억900만개 이상 판매, 시장규모 12억 불을 넘어선 것으로 업계는 추정하고 있다.
- CMOS 이미지센서는 또 가격이 낮고 전력소모가 적으며 집적도가 높아 CCD센서보다 유리한 특징이 있기 때문에 미국의 옴니비전테크놀러지스, 애질런트 마이크론 등과 유 럽의 ST마이크로, 일본 소니, 캐논, 후지쯔, 도시바 등 해외 유력반도체회사가 개발에 뛰 어 들고 있다.
ㅇ 하이닉스에서 분리한 매그나칩은 현재, 현대전자 시절부터 CMOS이미지센서 개발 생산에 착수, 안정된 수익율을 보이며 현재 세계시장의 10% 내외를 점유하고 있는 것으로 추산하고 있다.
- 또, 매그나칩은 2005년 CMOS 이미지센서 등 향후 성장 가능성이 있는 제품군에 1,000억 원 가까이 투입하기로 했다. 이는 하이닉스반도체 비메모리 사업부 당시 연간 설비투자 대비 최대 10배에 이르는 금액이다.
ㅇ 픽셀플러스는 지난 3월 일본과 홍콩 자본으로부터 약 400만 달러의 투자유치에 성공한 데 이어 최근 130만화소급 CMOS이미지센서의 개발을 마치고 양산을 준비하고 있다. 이 회사는 130만화소급 제품을 이미 대만과 유럽의 양산용 카메라모듈에 적용 중에 있 으며, 10만 화소(CIF)와 30만 화소(VGA)급 제품도 잇따라 출시했다.
- 삼성전자는 2004년 9월 보급형 CMOS이미지센서 양산체제를 갖추고 이 분야에 뛰어들 었고 카메라폰에 대비하기 위해 현재 30만~100만화소급 제품을 개발하고 있다.
ㅇ 나노 광전소자기술을 이용해 웬만큼 어두운 곳에서도 플래시 없이도 선명한 화질 구현 이 가능한 초고감도 CMOS 이미지 센서(CIS)가 개발됐다. 플래닛팔이는 나노 광전소자 기술을 응용해 30만 화소(VGA)급 초고감도 CIS를 개발하는데 성공, 본격적인 양산에 돌입할 계획이라고 한다.
- 플래닛팔이는 이번에 초고감도 CMOS 센서를 개발함으로써 카메라폰의 핵심부품인 이 미지센서 기술 경쟁력 강화 및 향후 수입대체 효과가 상당할 것으로 기대하고 있다. 또 디지털카메라ㆍ캠코더ㆍ복사기 부문의 이미지센서 대체는 물론, 향후 바이오산업 및 관 련 의료보건산업, 군사 및 국가 기반산업에 응용이 가능할 것으로 보고 있다.
- 이를 통해 내년 2/4분기부터 본격적인 양산에 들어가 내년에 총 107억원 상당의 매출을 달성할 것으로 보고 있다. 특히 플래닛팔이는 메가픽셀용 이미지센서 및 CCTV용 이미 지센서도 개발, 내년에 이 부문에서 총 218억원 상당의 매출을 올릴 계획이다
5.10.1.3 광센서
ㅇ 광센서의 국내 시장 규모는 2004년 기준 천억원에 근접하고 있다. 주요 메이커로 는 광전자, 한국고덴시, 오토닉스 등이 있다.
- 국내의 광센서메이커인 고덴시는 지난해 같은 기간에 매출 대비 29% 이상의 증가세를 보이며 지속적인 성장을 보이고 있다. 올 하반기는 물론 급성장세를 보이고 있는 광센서 의 수요에 대응하기 위해 한국고덴시는 추가적으로 총 80억원을 들여 설비증설에 나설 계획이다.
- 포토센서의 핵심기술은 렌즈를 설계 생산할 수 있는 기술인데 오토닉스가 최근 개발한 초박형 에리어 센서는 포토센서의 핵심에 해당하는 렌즈를 설계 생산할 수 있는 기술을 독자적으로 개발해 상용화한 제품으로, 향후 포토센서의 국산화율을 높이는 계기가 될 것으로 보인다.
- 국내 광센서 기술은 광센서 도입 초기에는 물체의 유무만을 파악하는 단순기능만 이었는데, 국내의 본격적인 광센서 기술의 안착된 것은 90년대 후반부터 전자적인 메커니즘과 기구적인 메커니즘이 상호 접목되면서부터 이다.
- 이를 계기로 국내의 광센서도 물체의 유,무 판별에서 벋어나 소형화를 요구하는 정밀기기에 적용할 수 있을 정도로 소형화 ㆍ고정밀화 되었다. 이때부터 유저의 니즈 를 만족시켜주는 광센서가 출시되었다.
○ 현재 광센서는 FA산업 이외에도 E/L업체, 도난방지시스템, 가전제품, 일반 생활용 품, 레저상품, 교통시스템 등 다양한 용도로 사용되고 있다.
- 국내 메이커의 기술력은 일본의 90% 가까이 도달하고 있다는 것이 전문가들의 기 본적인 평가이고, 메이커들도 지속적인 기술개발로 수광소자의 PSD방식의 광센서 에서 CCD방식의 센서로 한단계 업그레이드 된 상품이 속속 출시를 앞두고 있다.
- 광센서에 빔의 발광주기를 제어하는 LFT컨트롤 시스템을 적용해 빛의 산란으로 인 한 오류를 제어하고 색상과 물체 경면의 아주 미세한 차이를 측정할 수 있는 품목 도 기술개발 중에 있어 향후 2~3년 후 국내 광센서 기술과 외산 광센서 기술의 차 이는 거의 좁혀질 것으로 예상되며, 여기에 국내의 기초소자 개발이 동반 된다면, 센서기술의 종주국인 유럽의 수준을 넘어설 수 있을 것으로 판단된다.
5.10.1.4 압력센서
ㅇ 압력센서의 국내 주력 메이커로는 센서시스템기술, 케피코, 그린센서, 명성인스트 루먼트, 와이즈센스 등이 있다. 외국 메이커로는 미국계 회사는 텍사스 인스트루 먼트(TI), 로즈마운트(Rose Mount), 독일계 회사로는 비카, 켈러, 지멘스, 후바 등이 있으며, 일본계 회사로는 요코가와, 나가노, 한국일본전산코팔전자 주식회사 등 이 있다.
- 압력센서의 주요 응용분야는 크게 정밀계측, 석유화학분야, 약식음료분야, 자동차 분야, 디지털 압력계, 산업용 분야 등으로 나눌 수 있고 국내 메이커는 산업용 공 장자동화 분야에서 주로 마켓쉐어를 점하고 있고, 케피코는 외국업체에서 독점하 다시피한 자동차 관련 압력센서에서 두각을 나타내고 있다.
- 국내 압력센서의 시장 규모는 600억원 내외에 달하는 것으로 추정된다. 지속적으 로 성장하는 분야라 할 수 있다.
ㅇ 국내의 압력센서 사장은 다른 센서에 비해 수입의존도가 매우 높은 분야이고, 기술수준 도 국내 대부분의 업체들은 기계식 압력센서에 의존하고 있으며 전자식 반도체 압력센 서는 국산화를 추진 개발 중에 있다.
- 압력센서는 센서기술연구소, 한국과학기술원, 전자부품종합기술연구소 등에서 기술개 발이 이루어지고 있으며, 대성전기, 코닉스, 케피코, 대화계전 등에서 상품화 및 양산화 중에 있다.
- 국내 자동차 압력센서 분야는 미국계 텍사스인스트루먼트가 압도적으로 쉐어를 점하고 있고, 원자력발전소 분야에서는 미국의 로즈마운트와 일본의 요코가와, 독 일의 지멘스가 포진되어있다.
5.10.1.5 가스센서
ㅇ 가스센서의 국내 시장규모는 2004년 기준 600억원 가까이 된다. 가스센서의 주요 메이 커는 인피트론, 한국하니웰, 스톤네모토, GE센싱코리아, 서미트 등이 있다.
- 가스센서의 응용분야는 산업(공업, 연구, 농림, 축산, 사무기기 등), 민생(조리, 환기, 공조 등), 방범(음주확인 등), 환경(대기오염감시, 연소제어 등), 방재(가스누설, 불완전연소, 산소결핍, 화재감시 등), 의료(호기, 마취가스분석) 등이며 범위가 점차 확대되고 있다.
- 국내에서는 코스닥에 상장되어 있는 인피트론이 국내 가스센서 시장에서 두각을 나타내는 정도이다. 가스센서의 국내시장의 대부분은 산소센서와 전기화학 현상을 가스센서가 주류를 이루고 있고, 현재 일본의 경우는 세라믹 후막형 가스센서 개 발에 주력하고 있는 상황이다.
- 가스센서만큼 국내 학계와 연구소에서 활발하게 연구가 진행된 분야도 드물지만, 산업 화는 지지부진하다. 다른 센서류에 비해 상대적으로 시장규모가 큼에도 불구하고 국산 화율이 매우 저조한 것은 연구기관과 생산기업의 유기적인 협조관계가 원만하지 못했기 때문이라 할 수 있다.
- 반도체식의 경우, 국내의 연구개발은 주로 자동차용에 집중되어 있으며, 기타 분야에 대 한 연구는 거의 미미한 단계이다. 접촉연소식의 경우, 지난 80년대 말부터 국내 각계의 관심이 고조되기 시작하여 과학기술원, 센서기술 연구소 및 한국표준연구원등에서 활발 한 연구가 진행되고 있으며 일부 상품화 단계에 있다.
5.10.1.6 유량・유속 센서
ㅇ 국내 유량・유속센서시장은 주로 화학, 식품, 환경, 플랜트분야에 집중되고 있다. 생산 업체로는 한국후로셀, 한국오발, 한국유체산업, 코닉스, 쌍신전자통신, 현대교정인증기 술원, 만희기전, 한국유로썸, 우진 등으로 대부분이 중소기업이며 고정밀급, 고가격의 수입제품을 대체하기에는 어려움이 많다.
- 유량・유속 센서의 국내 시장규모는 2004년 기준, 500억원 내외이고 국내 주력메이커로 는 케피코, 코닉스, 쌍신전자통신 등이 있다. 현재 국내 화학플랜트에 적용되는 정밀급 유량/유속센서는 전량 미국, 일본에 의존하고 있는 실정으로 Losemount, Honeywell, Foxboro, Yokogawa 등이 압도적인 우위를 점하고 있다.
- 특히 초음파식, 와류식, 전자식은 전량 수입하고 있으며, 대부분의 유량・유속센서업체 가 중저가형의 공급에만 전념하고 있어 국내시장이 외국기업에 의해 좌우되고 있는 실 정이다.
- 자동차용 유량・유속센서의 경우 케피코에서 독일의 bosch사와 기술제휴로 Air Flow Meter를 국산화하여 자동차메이커에 공급하고 있으며, 반도체라인 Mass Flow Controller의 경우는 유니트, 성산하이테크 등에서 국산화하여 공급하고 있으나 인지도 및 기술수준의 열세로 아직은 수량이 많지 않다.
5.10.1.7 근접센서
ㅇ 근접센서 분야는 국내 시장이 2004년 기준 500억 정도이다. 주력 메이커는 오토닉스, 오 므론 등이 있고 마켓쉐어는 이 두개회사가 국내 시장의 70% 이상을 점유하고 있다. 오 토닉스가 2004년 기준, 근접센서 분야에서 125억을, 한국오므론이 100억 정도의 매출을 기록하고 있다.
ㅇ 오토닉스는 산업 자동화 제품의 국내 1위 기업으로 일본, 미국, 중국, 브라질 등 해외법 인을 통한 수출에 주력, 2005년 매출액 650억원에 이어 2008년까지 1100억원 매출을 목 표로 하고 있다.
- 산업 자동화에 필수적인 감지기능을 갖춘 부품인 근접 센서를 포함해 22개 제품군 4000 여개에 이르는 다양한 자동화 제품을 생산하고 있는 오토닉스는 중견기업 중 대표적인 기술개발(R&D) 업체의 하나이다.
- 경남 양산에 위치한 본사의 제어계측연구소, 경기 부천 서울사무소의 중앙연구소는 오 토닉스 신기술신제품의 산실이다. 전체 직원 410명의 15%에 해당하는 약 60명이 연구개 발 인력이다. 오토닉스는 해마다 전체 매출액의 10% 가량을 연구개발비로 투입, 연간 30 여종 이상의 다양한 신제품을 선보이고 있다.
- 최근 개발한 초박형 에리어 센서는 오토닉스의 연구소에서 포토센서의 핵심에 해당하는렌즈를 설계 생산할 수 있는 기술을 독자적으로 개발, 적용했다. 이 같은 앞선 기술력을 바탕으로 오토닉스는 매출의 약 25%를 차지하는 근접 센서 부문에서 50% 이상의 국내 시장 점유율을 차지, 부동의 1위를 차지하고 있다.
ㅇ 2004년 말 오토닉스는 반도체 장비에 들어가는 초소형 근접센서(6¢이하)를 원칩화해 양산하는 시스템을 구축 중이다. 이에 따라 국산 센서분야도 저가위주에서 벗어나 고기 능 센서의 국산화가 가능할 것으로 전망된다.
- 근접센서란 금속체에 근접했을 때 감지하는 센서로 위치 교정분야, 반도체 설비 분야에 활용된다. 근접센서는 소형화가 어려운 부품으로 현재 출시된 국산 근접센서 중 가장 작 은 것은 8¢정도다. 오토닉스가 출시할 초소형 근접센서는 인쇄회로기판(PCB)을 사용 하지 않고 칩으로 만들어 크기가 작다는 것이 장점이다. 이러한 초소형 제품은 주로 반도 체 생산 장비나 광학장비 등에 주로 이용된다. 이 부품은 오므론, 케이엔스 등 일본산 제 품에 의존해왔다.
ㅇ 오토닉스는 지난해 총 매출 495억원 중 140억원을 수출해 동종업계로는 처음으로 수출 1200만 달러 성과를 올렸고 올해도 해외시장 확대에 온힘을 쏟고 있다.
- 지난 1996년 인도네시아, 일본 현지법인 설립을 시작으로 미국(2001년), 중국(2002년), 올 해 3월 브라질에 진출해 남미시장 진출의 교두보를 확보했다. 하반기엔 베트남에 현지법 인을 추가 설립한다. 특히, 2003년 중국 가흥에 생산시설 가동에 이어 올해 5월 가흥 신 공장을 완공, 본격적인 중국시장 공략에 나서고 있다. 현재 5개국 현지법인, 60여개국 93 개 대리점 망을 갖추고 있다.
5.10.1.8 기타 센서
ㅇ 바이오센서 칩 전문업체 인포피아는 채혈 후 5초 만에 혈당을 측정할 수 있는 자체 브랜 드 혈당기 '글루코 랩'이 최근 미국 식품의약국(FDA)으로부터 시판에 필요한 품목승인 을 받았다. 인포피아는 지난 4월 주문자상표부착생산(OEM) '5초 혈당측정기'에 대해 미 FDA의 승인을 받은 바 있다.
- 인포피아는 극소량의 혈액으로 5초 안에 혈당치를 간편ㆍ정확하게 측정할 수 있고, 15초 ㆍ9초 버전 제품에 비해 채혈에 따른 통증이 적다며 제품이 출시되면 올해 매출목표 130 억원 달성에 기여할 것이라고 전망했다. 인포피아는 다국적기업인 독일의 비브라운을 통해 중국ㆍ인도ㆍ말레이시아 등 아시아 국가에 제품을 수출하고 있으며, 독자적으로 미국 시장에도 상품을 내놓고 있다.
ㅇ 삼성전기는 휴대폰이 동작을 인식할 수 있도록 하는 동작인식센서(사진)를 국내 최초로 개발, 양산에 돌입했다. 이 동작인식센서는 지자기센서, 가속도 센서, 고도계, 자이로 (Gyro) 등이 하나의 칩 속에 들어가 있는 복합센서로, 크기 96.5mm, 소비전력 10㎽에 불 과해 세계 최소형ㆍ초저전력을 실현했다.
- 기존의 동작인식센서는 대부분 출력신호가 아날로그여서 디지털 신호의 휴대폰에 적용 하기 위해 디지털 변환 컨버터와 신호 증폭기가 필요했지만, 이 제품은 고성능 MCU(Micro Control Unit)와 응용소프트웨어를 내장해 센서의 신호가 디지털로 출력, 별도의 변환부품 없이 동작인식센서가 휴대폰의 CPU로 직접 연결되도록 했다. 이를 통 해 기존 제품보다 크기와 소비전력을 각각 50% 씩 절감했다.
- 삼성전기는 지난 2001년부터 삼성종합기술원과 센서개발을 시작해 지난해 이를 완료했 으며, 이를 통해 센서의 전기적 신호, 해독 기능 등 원천특허 다수를 확보했다. 현재 5개 휴대폰 모델용 대량생산을 진행중인 삼성전기는 센서사업을 강화해 연내에 온도ㆍ고도 까지 감지하는 8축 센서를 개발하고, 향후에는 카메라 모듈과 복합화 할 예정이다.
- 수동부품 전문 기업이던 삼성전기가 이번 동작인식센서 개발을 통해 능동형 시장에 첫 발을 내디뎠다며 앞으로 ASIC과 소프트웨어 역량을 강화해 시스템 모듈을 통한 토털 솔 루션 선도기업으로 전환해 나갈 방침이라고 한다.
- 한편, 동작인식센서는 휴대폰의 움직임이나 위치를 인식하는 센서로, 나침반ㆍ만보기ㆍ 내비게이션 기능은 물론, 인명 사고시의 위치 추적, 3차원 입체게임 기능 등에 적용되는 것으로 그 동안은 전량 미국ㆍ일본 등의 수입에 의존해왔다.
5.11 국내 센서산업의 수입 영향
5.11.1 센서의 통계상 구분
ㅇ 센서 수입이 국내 센서(통계청 분류번호 D32199103)에 어떤 영향을 주었는지 에 관해 센서의 사업체수, 종사자수, 생산, 급여, 생산비, 부가가치, 수출 등의 자료 를 2000년부터 2003년까지 4년간 분석한다.
-센서가 속해 있는 상위분류인 그 외 기타 전자부품 제조업(통계청 분류번호 D32199)의 통계도 아울러 살펴보고, 전체 제조업(통계청 분류번호 D)에 관한 통계 도 살펴보고자 한다.
- 2000년 이전 센서의 분류번호는 D32199202로 2001년 이후와 동일하지 않기 때문 에 2000년 이전 통계는 제외.
5.11.2 수입 영향의 요약
<표5-43> 센서 수입의 국내센서산업 영향
ㅇ 2001 년과 2003 년의 통계 자료를 비교해보면, 센서의 수입은 1억4천만불에서 2억5 천만불로 증가했고, 센서의 사업체수는 92개에서 122개로, 종사자수는 3,124명에 서 4,108명으로, 생산은 3,464억원에서 4,230억원으로, 종사자의 급여는 701억원에 서 864억원으로, 주요 생산비는 2,826억원에서 3,584억원으로, 부가가치는 1,645억 원에서 1,916억원으로, 센서의 수출은 1,937만불에서 3,217만불로 각각 증가했다.
- 센서의 수입이 크게 증가한 기간동안에도 국내의 센서산업은 팽창하는 단계에 있 으며, 여러 가지 측면에서 점차 경쟁력을 제고하고 있다고 할 수 있다.
5.11.3 센서의 수입
ㅇ 센서의 수입은 2000년을 고비로 감소하다가 2003년에 수입이 회복되었을 뿐만 아 니라 크게 신장되었다.
- 2000년에 1억7천만불로 전년보다 18.9% 증가하였다. 2000년에는 세계경기와 국내 경기가 피크를 이룰 때이어서 센서의 수입이 많이 증가하였다. 그러나 세계경기가 심각한 후퇴국면에 접어든 2001년에는 센서 수입이 1억4천만불로 전년보다 16.8% 감소하였고, 2002년에도 1억4천만불로 1.0% 감소하였다. 2년간 수입 감소세가 지 속되다가, 2003년에 와서는 2억5천만불로 전년보다 무려 79.9%나 급증하였다.
<표 5-44> 센서의 수입 추이
< 도 5-5>센서의 수입 추이
5.11.4 사업체수
ㅇ 국내 제조업에서 사업체수는 증가세를 지속하면서 10만개사를 넘어서고 있다. 2000년에 98,110개사에서 2001년 105,873개사로 10만선을 돌파하였고, 2002년에는 110,356개로 전년보다 4.2%, 2003년에 112,662개로 2.1% 증가하였다.
- 제조업 사업체수의 증가율은 둔화되는 추세를 보이고 있다. 제조업의 창업이 갈수 록 어려움에 봉착하고 있음을 보여주고 있다.
< 표 5-45> 센서산업 사업체수 추이
<도 5-6> 센서산업 사업체수 추이
< 도 5-7> 센서산업 구간별 사업체수(2003년)
○ 제조업의 하위분류인 그외 기타 전자부품 제조업(통계청 분류번호 D32199)의 사 업체수는 2000년에 469개사를 피크에 달한 후 계속 감소하고 있다. 2001년에 436개사로 전년보다 7.3% 줄어들었다. 2002년에는 417개사로 4.4%, 2003년에는 411개사로 1.4% 각각 줄어들었다.
- D32199에는 2003년 기준, 리드프레임(D32199101)이 27개사, 표시기(D32199102)가 67개사, 센서(D32199103)가 122개사, 포토마스크(D32199104)가 7개사, 기타 전자 부품(D32199109)220개사로 구성되어 있다.
○ 그 외 기타 전자부품 제조업의 하위분류인 센서(분류번호 D32199103)의 사업체수 는 2000년 이후 세계경기 및 국내경기의 불황에도 불구하고 지속적으로 증가하고 있다.
- 센서의 사업체수는 2000년 79개사에서 2001년 92개사로 전년보다 16.5% 증가하였 다. 2002년에는 96개사로 4.3%, 2003년에는 122개사로 27.1%나 크게 증가하였다.
- 센서의 수입 급증에도 불구하고, 센서의 수입 급증은 센서의 수요처인 휴대폰, 디 카, 디지털TV 등 각종 디지털제품의 성장이 매우 유망하다는 사실을 확인시켜 준 객관적 지표로 작용해 센서의 사업에 참가하는 동기를 유발한 것으로 풀이된다.
* 통계청의 2002광업제조업통계조사보고서에 의하면, 조사대상은 광업 제조업을 영 위하는 사업체로서 매년 말 현재 종사자수가 5인 이상의 사업체이거나, 일년 중 조업기간중 월평균종사자수가 5인 이상인 사업체로 하였다. 그러나, 매년 설립 중 에 있거나 또는 신설공사중인 사업체, 그리고, 국군, UN군이 직영하는 사업체, 공 공 직업보도소 및 교도소의 작업장, 공공단체 및 학교에 속해 있는 실습장, 시험 소, 연구소 등은 조사대상에서 제외되었다.
- 조사단위는 원칙적으로 사업체를 조사단위로 하였다. 사업체란 개개의 공장, 작업 장, 사업소, 광산 등과 같이 일정한 장소에서 단일 소유권 또는 단일 통제 하에서 경제활동을 영위하는 경제단위를 말한다.
- 경영조직이란 사업체 경영 주체(기업체)의 법적 조직체를 말한다. 회사법인, 회사 이외의 법인, 개인 세 가지로 조직을 구분하였다. 회사법인은 상법에 의하여 설립 된 주식회사, 유한회사, 합자회사, 합명회사를 말하고, 회사 이외 의 법인은 민법 및 특별법에 의하여 설립된 법인을 말한다. 개인은 법인이 아닌 개인 소유의 사 업체를 말하며 법인격이 없는 조합과 같은 임의단체도 포함되었다.
5.11.5 종사자수별 사업체수
ㅇ 종사자수를 기준으로 사업체의 분포를 분석해 보면, 2003년 기준, 300인 이상 의 대규모 사업체수는 2개사에 불과한 것으로 드러났다. 국내 센서산업이 중소사업 체를 중심으로 움직이고 있는 것이다.
- 50인 미만의 종사자를 가진 사업체가 87.7%를 기록, 압도적인 비중을 점하고 있 다. 2001년의 이 비중도 88.0%로 거의 유사한 수치이다. 지난 3년간 사업체수 증 가는 중소사업체의 창업이 상대적으로 활발한 것을 보여 주는 것이다. 대규모 인 적, 물적 투자가 매우 어려울 뿐만 아니라 전문인력들이 소규모로 창업을 주도하 고 있는 것이다.
- 숫자면에서 보면, 50인 미만의 사업체는 2001년 81개사, 2002년 85개사, 2003년 107개사로 증가하는 추세이다.
- 50인 이상 300인 미만의 중견 사업체수는 2001년 9개사, 2002년 9개사, 2003년 13 개사를 기록하고 있다. 2003년에는 중견, 중소 사업체가 국내 센서산업에 상당히 과감하게 진입한 양상을 보여주고 있다.
- 300인 이상 대규모 사업체는 3년간 2개사로 변동이 없다. 국내 센서 메이커는 대 부분 센서라는 단일 품목만을 제조하는 것이 아니라 다른 전자부품류도 더불어 만들고 있다. 센서의 내수시장이 센서만의 메이커를 육성하기에는 매우 협소한 편 이다. 센서 수요의 부족은 센서산업에 대한 투자를 주저하게 만들고 있는 것이다.
5.11.6 시도별 사업체수
<표 5-46> 시도별 센서 사업체수
< 도 5-8> 시도별 센서 사업체수(2003년)
ㅇ 센서 사업체를 시도별로 분석해보면, 서울, 인천, 경기 등 수도권에 거의 4분의 3 이 밀접 되어 있다. 수도권이 교통, 인력공급, 행정서비스, 연구개발, 판매 등 여 러 면에서 장점을 확보하고 있다는 현실을 반영하고 있는 것이다.
- 서울, 인천, 경기 등 3개 지역을 묶는 수도권의 센서 사업체수는 2001년 70개사, 2002년 72개사, 2003년 90개사로 증가하고 있다. 비중은 다소 줄어들고 있지만 여 전히 70%를 웃돌고 있다. 2001년 76.1%, 2002년 75.0%, 2003년 73.7% 를 기록하고 있다.
- 서울의 센서 사업체수의 비중은 2001년 19.6%, 2002년 19.8%, 2003년 23.7%이며, 경기의 센서 사업체수는 2001년 48.9%, 2002년 46.9%, 2003년 43.4%로 최대 분포 지역임을 알 수 있다. 경기 지역의 사업체는 주소가 경기일 뿐이지, 사실상 서울 을 활동권으로 사업을 추진하고 있음을 감안할 때, 센서 사업은 서울이 주도하고 있는 것이라 할 수 있다.
5.11.7 시도별 생산 추이
< 표 5-47> 시도별 센서 생산 추이
<도 5-9> 시도별 센서 생산
ㅇ 시도별 센서 생산을 분석해보면, 서울, 인천, 경기 등 수도권에서 70% 내외를 차 지하고 있다. 사업체수에 비례하여 생산도 그만큼 담당하고 있는 것이다.
- 서울, 인천, 경기 등 3개 지역을 묶는 수도권의 센서 생산은 전체에서 2001년 61.3%, 2002년 68.8%, 2003년 75.0%를 점하고 있다. 흥미로운 점은 2001년과 2002 년에는 수도권의 생산 비중이 사업체수의 비중보다 낮았으나, 2003년에는 높아졌 다는 것이다. 2001년과 2002년에는 수도권의 센서 생산이 1메이커당 상대적으로 타 지역보다 적은 수준이었고, 2003년에는 더 많은 수준인 것이다.
- 서울의 센서 생산 비중은 2001년 10.4%, 2002년 13.6%, 2003년 21.9%로 급속하게 증가한다. 경기지역의 생산 비중은 2001년 46.6%에서 2002년 52.5%로 크게 높아 졌으나, 2003년 51.2%로 다소 줄어들었다.
5.11.8 종사자수
ㅇ 디지털 시대에 들어 기업이 성장하고 있음에도 불구하고 그 기업의 고용숫자는 거의 늘어나지 않는 현상이 일어나고 있다. 자동화, 정보화는 인력을 대체하고 있 다. 개별 기업의 성장과 고용의 상관관계가 약해지고 있지만, 창업하는 초기에는 고용이 늘어나게 되어 있다.
- 국내 제조업의 종사자수는 1997년에 269만명에서 IMF위기로 말미암아 1998년 232 만명으로 37만명이나 감소되었다. 1999년에 250만명으로 회복되었고, 2000년에 265만명으로 15만명이 증가되었다. 2001년에 다시 264만명으로 줄어들었다가 2002 년에 269만명으로 전년대비 1.8% 증가하였고, 2003년에는 273만명으로 1.5% 증가 세를 이어간다. 그러나, 1995년의 295만명에는 아직 미치지 못하고 있다.
< 표 5-48>센서산업 종사자수 추이
<도 5-10> 센서산업 종사자수 추이
< 도 5-11> 센서산업 구간별 종사자수
- 제조업의 하위 분야인 그 외 기타 전자부품제조업의 종사자수는 굴곡이 심한 편 이다. 2001년 1만3천명에서 2002년 1만8천명으로 크게 늘었다가, 일부 공장이 퇴 장된 2003년에는 다시 1만3천명으로 감소된 것이다.
* 통계청에 의하면, 종사자수란 자영업주, 무급가족종사자 및 피고용자수를 종사상 의 직종별로 연말과 조업기간 중 월평균 기준으로 각각 해당 사업체의 종사자수 를 조사한 것이다. 자영업주 및 무급 가족종사자란 사업체의 소유주와 그의 가족 이 사업체의 운영을 위하여 정규 작업시간의 3분의 1 이상을 사무 및 생산업무 등에 종사하되 일정한 봉급이나 임금을 받지 않는 자를 말한다. 피고용자수란 상 용, 임시 및 일용종사자까지도 포함하며, 사고로 인한 단기 휴가자 및 파업중인 자를 포함하였다. 그러나, 위탁 제조를 시킨 경우에 있어서 수탁 사업체의 종사자 와 사업체에서 비록 급여를 지급하기는 하나 장기 결근자(3개월 이상), 군복무자 등은 제외하였다. 연말 피고용자수는 매년 말 현재 그 사업체에 고용되어 있는 남 녀 종사자를 말하며, 조업기간중 월평균 피고용자수는 조사대상 기간중 조업한 각 월의 종사자수 합계를 조업월수로 나눈 종사자수를 말한다.
- 생산직 종사자란 생산에 직결되는 현장 작업에 종사하는 자 또는 이와 같은 생산 의 보조 작업에 종사하는 자를 말한다. 구체적으로 말하면, 제조업에 있어서는 제 조, 가동, 검사, 조작, 포장, 입고, 출하, 보수, 생산 공정의 기록, 기타 상기 업무에 밀접한 관련이 있는 업무에 종사하는 자가 생산종사자이다. 사무직 및 기타 종사자란 생산직 종사자 이외의 모든 피고용자를 말하며 생산작업에 직접 관여하지 않고 후선에서 기술적 전문적 서기적인 업무에 종사하는 자와 , , 이들의 보조원 즉, 사환, 수위, 승용차의 운전사 등을 말하며, 법인체에 있어서 보수를 받는 임원도 여기에 포함된다.
ㅇ 센서산업의 종사자수는 지난 3년간 증가세를 지속하고 있다. 2001년의 종사자수 가 3,124명에서 2002년 3,355명으로 7.4% 증가하였다. 2003년 4,108명으로 전년보 다 22.4% 크게 늘어났다. 센서 사업체수가 증가하면서 센서산업의 종사자수도 증 가하게 된 것이다.
- 종사자 규모별로 보면, 중소 사업체의 수는 많으나 종사자수는 상대적으로 적은 편이다. 2003년 기준, 가장 많은 종사자가 근무하는 구간은 100-199인으로 709명을 기록하고 있다. 다음이 500인 이상 사업체로 671명이 종사하고 있다. 사업체수가 49개사로 가장 많은 5-9인 구간은 327명이 종사하고 있다.
5.11.9 생산
<표5-49>센서산업 생산액 추이
< 도 5-12> 센서산업 생산액 추이
<도 5-13> 센서산업 구간별 생산액(2003년)
ㅇ 국내 제조업의 업체수나 종사자수는 증감이 있지만 생산은 증가하는 추세이다. 제조업의 2001년 583조원으로 전년보다 3.4% 증가하였고, 2002년 634조원으로 8.6% 증가, 2003년 677조원으로 6.8% 증가하였다.
- 제조업의 생산금액이 꾸준히 증가하고 있는 주 요인의 하나는 시장에서 퇴조하는 제품의 비중이 낮아지고 있는 반면 신제품의 가격은 비교적 높은 편이어서 전체 매매금액도 따라서 상향되고 있기 때문이다.
* 통계청에 의하면, 생산액이란 제품 출하액, 부산물과 폐품, 임가공(수탁제조) 및 수리수입액의 합계에서 재고액의 완제품과 반제품 및 재공품의 연초, 연말 재고 액의 증감액을 가감한 것을 말한다. 제품 출하액이란 사업체에서 직접 생산한 완 제품과 원재료 또는 반제품을 타사업체에 공급하여 위탁 제조한 완제품의 1년간 판매액을 말한다. 부산물과 폐품 판매액이란 제품의 생산 과정에서 나온 폐품, 불 합격품의 판매에 의한 수입 금액을 말하며 생산과정 이외에서 나오는 것은 제외 된다. 임가공 수입액이란 원재료 또는 중간 제품을 타 제조업 사업체로부터 지급 받아 제조 또는 가공 처리한 대가로 받은 임가공수입액을 말하며, 비제조업체로 부터의 수탁은 자가 생산 출하한 것으로 간주하여 제품출하액에 포함된다. 수리 수입액이란 타인의 소유에 속하는 물품을 수리하여 준 대가로서 받았거나 받아야 할 수입액을 말한다.
ㅇ 제조업의 하위 분야인 그 외 기타 전자부품제조업의 생산은 2002년도 특별하게 큰 수준을 제외하면 증가하고 있다. 그 외 기타 전자부품제조업의 생산은 2001년 1조9천억원, 2002년 2조8천억원, 2003년 2조1천억을 기록하였다.
- 전자부품류의 생산은 국내 전자산업이 수출 지향적이므로, 완제품에 소요되는 전 자부품의 국내산을 수요하는 시장이 여전히 존재하고 있는 것이다. 국내 전자부품 메이커들이 중국 등 동남아로 공장을 이전하고 있는 가운데 국내에서 신기술개발 이나 국산 완제품에 적합한 신제품의 출시가 점차 늘어나고 있다.
ㅇ 그 외 기타 전자부품제조업의 하위분류인 센서의 생산은 2001년 3천4백억원에서 2002년 3천4백억원으로 0.7% 증가하였다. 2003년에 4천2백억원으로 21.2%나 크게 늘어났다. 센서가 새로운 디지털 전자제품의 수요가 크게 증가하고 있을 뿐만 아 니라 대부분의 산업에서 센서의 수요도 증가하고 있기 때문이다.
- 종사원 규모별로 보면, 규모가 큰 사업체의 생산이 상대적으로 많은 편이다. 2003 년 기준, 500인 이상 센서 사업체의 생산이 926억원으로 가장 많고, 다음 순위는 300-499인 구간이 693억원을 생산하였다. 200-299인 구간은 558억원을 생산하여 3 위를 기록하였다.
- 5-9인의 사업체의 센서 생산은 209억원으로 가장 적은 구간을 기록하였다. 대기업 에 비해 매우 열세에 있음을 보여주고 있다. 그러나, 중소 사업체는 벤처 성격이 강한 기업들이 적지 않은 편이다. 이들 사업체의 경영자들은 젊은 층들로 형성되 어 신기술 개발과 해외시장 개척에 열의를 가지고 임하고 있는 등 전망이 밝다. 또한 각급 지방자치단체에서도 적극적인 지원을 아끼지 않고 있다.
5.11.10 급여
ㅇ 급여란 연간 급여액을 말한다. 제조업의 급여는 2001년 49조5천억원으로 전년보 다 7.1% 상승하였다. 2002년 급여액은 54조8천억원으로 전년보다 10.8% 상승, 2003년 59조5천억원으로 8.5% 상승하였다. 국내 인건비는 선진국보다는 낮지만, 치열한 경쟁국인 중국보다는 매우 높은 편이다. 국내 공장이 중국으로 이전되는 이유의 하나는 국내 인건비가 지나치게 높을 뿐 아니라 경직되고 있다는 것이다.
- 제조업의 2002년 연간 급여액은 1995년보다 50.0% 증가하였다. 생산과 급여의 두 요인만이 볼 때, 생산금액이 이 기간 동안 78.3% 증가한 점을 감안하면, 생산보다 급여가 상대적으로 작게 상승하여 생산성이 향상되었음을 보여주고 있다고 할 수 있다.
* 연간 급여액이란 일년간 피고용자에게 노무의 대가로서 지급된 모든 현금과 현물 을 시가로 평가한 금액을 말하며 봉급, 상여금, 각종 수당 등을 포함한다. 퇴직금 과 장기결근자 및 군복무자에 대한 제 급여액과 매년 말 이전의 급여로서 체불되 었던 것을 당해연도중에 지급된 것은 제외하였으나, 당해연도 중에 지급하여야 할 급여로서 미지급된 것은 포함하였다. 급여액은 세금, 기여금, 저금, 노동조합비 등 피고용자 부담금을 사업자가 공제하기 이전의 총액을 말한다. 현물로 지급한 것은 지급한 현물이 자가 생산품인 경우에는 지급한 일자 현재의 공장 인도 판매 가격으로 평가하고 구입품인 경우에는 실제 구입가격으로 환산 평가된 것이다. ㅇ 제조업의 하위분류인 그외 기타 전자부품제조업의 연간 급여액은 2001년 2천4백 억원, 2002년에는 5천1백억원, 2003년 2천7백억원을 기록하였다. 2002년에 급여가 급등한 것은 사업체와 기업체수가 많아졌기 때문이다.
그외 기타 전자부품제조업의 년 급여액의 - 2003 증가율은 2001년보다 12.6% 증가한 반면, 제조업의 증가율은 20.2%로 제조업이 보다 높다. 그 외 기타 전자 부품제조 업의 경기가 일반적으로 다른 분야보다 호전되지 못하다는 현실을 반영한 것으로
- 그외 기타 전자부품제조업의 2003년 급여액의 증가율은 2001년보다 12.6% 증가한 반면, 제조업의 증가율은 20.2%로 제조업이 보다 높다. 그 외 기타 전자 부품제조 업의 경기가 일반적으로 다른 분야보다 호전되지 못하다는 현실을 반영한 것으로 보인다.
<표 5-50> 센서산업 급여 추이
<도 5-14> 센서산업 급여 추이
< 도 5-15> 센서산업 구간별 급여
ㅇ 그 외 기타 전자부품제조업의 하위분류인 센서산업의 급여는 2001년 701억원에서 2002년 718억원으로 전년보다 2.4% 상승하였다. 2003년 864억원으로 20.3% 상승 하였다.
- 2003년 제조업의 급여가 2001년 대비 20.3% 증가하였지만, 센서의 급여는 23.2% 증가함으로서 보다 높은 상승률을 기록하였다. 센서시장이 비교적 더 호전되고 있기 때문이다.
ㅇ 종사자 규모별로 살펴보면, 500인 이상 규모의 사업체의 급여가 가장 높고 나타 났다. 2003년 기준, 162억원을 기록하여 사실상 중소사업체보다 1인당 평균 급여 가 많은 것이다. 500인 이상 사업체수의 평균 급여는 5-9인의 사업체수의 평균 급 여보다 훨씬 높은 것이다.
- 2003년 기준, 100-199인 종사자수 구간이 163억원으로 가장 많은 급여를 지출하 였고, 5-9인 구간이 52억원으로 가장 적은 급여를 지출한 것으로 조사되었다. 이 외에 100억원 이상의 급여를 지출한 구간은 20-49인, 200-299인 등이다.
- 종사자수가 10-19 인 구간은 90 억원의 급여를 20-49인 구간은 106억원의 급여를, 50-99인 구간은 89억원의 급여를, 200-299인 구간은 104억원의 급여를, 300-499인 구간은 95억원의 급여를 각각 지불하였다.
5.11.11 주요 생산비(Major Production Cost)
ㅇ 주요 생산비는 제조업에서 통상적으로 증가하는 추세라 할 수 있다. 생산에 사용 되는 각종 원부자재의 가격이 인플레되기 때문이다. 그러나, 새로운 혁신적인 기 술개발이 도입되면 생산비가 현저하게 떨어지는 경우도 있다. 생산비가 경쟁기업 과 비교해 상대적으로 상승하면 경쟁력을 저하시키게 된다.
- 제조업의 주요 생산비는 2001년 361조원으로 전년보다 4.8% 상승하였고, 2002년에 는 391조원으로 전년보다 8.3% 상승, 2003년 421조원으로 7.6% 상승하였다. 2003 년 주요 생산비는 1995년의 205조원보다 두 배 이상 증가한 것이다.
<표 5-51> 센서산업 주요 생산비 추이
< 도 5-16> 센서산업 주요 생산비 추이
<도 5-17> 센서산업 구간별 주요 생산비(2003년)
* 통계청에 의하면, 생산비란 일년 동안 생산을 위하여 사용된 제 비용인 원재료 비, 연료비, 전력비, 용수비, 외주가공비, 수선비를 포함한다.
ㅇ 제조업의 하위분류인 그외 기타 전자부품제조업의 주요 생산비는 2001년 1조원, 2002년 1조2천억원, 2003년 1조1천억원을 나타냈다.
- 2002년의 그 외 기타 전자부품제조업의 주요 생산비는 사업체 및 종사자수의 급 격한 변동에 기인한 것이다. 2003년에는 주요 생산비가 다시 하락하였다.
ㅇ 그 외 기타 전자부품제조업의 하위분류인 센서의 주요 생산비는 2001년 2천8백억 원에서 2002년 2천9백억원으로 전년보다 5.8% 증가하였다. 2003년 3천5백억원으 로 2002년보다 19.8% 늘어났다.
- 센서의 주요 생산비는 사업체수가 지속적으로 늘어남에 따라 동반 증가 추세에 있다. 또한 단가도 상승하면서 주요 생산비도 올라가는 것이다.
ㅇ 주요 생산비를 종사자 규모별로 살펴보면, 가장 많은 지출을 한 구간은 100-199인 으로 619억원에 달하였다. 2위가 500인 이상 구간으로 544억원을 주요 생산비로 지불되었다.
- 300-499인 구간은 268억원을 주요 생산비로 지출, 가장 적은 수준을 기록하였다. 5-9인 종사자의 구간은 319억원의 주요 생산비를 지출하였다. 10-19인 경우 504억 원을, 20-49인 구간은 536억원을, 50-99인 구간은 411억원을, 200-299인 구간은 379 억원을 각각 기록하였다.
5.11.12 주요 생산비 내역
ㅇ 센서산업의 주요 생산비는 원재료비(Raw materials), 연료비(Fuel), 전력비(Electric power expenses), 용수비(Water expenxes), 외주가공비(Processing fee for outside order), 수선비(Repair and maintenance costs) 등으로 분류된다.
< 표 5-52> 센서산업 주요 생산비 내역 추이
<도 5-18> 센서산업 주요 생산비 내역(2003년)
* 원재료비란 제품의 생산 또는 수리 가공을 위하여 일년간에 실제로 사용한 원재 료, 부분품, 부속품, 용기 등과 화학약품, 포장재료와 같은 보조재료의 사용 금액 을 말하며 자기 원재료를 공급하고 위탁제조를 시킨 경우의 원재료비를 포함한 다. 연료비란 일년간에 가열료, 동력 및 자가발전용으로 사용한 모든 연료의 구 입가격을 말한다. 전력비란 일년간에 생산을 위하여 사용한 구입전력의 요금 및 사무실용 전등요금을 말한다. 용수비란 일년간에 생산을 위하여 사용된 구입 용수의 요금을 말한다. 외주가공비는 위탁생산비로서 자기 소유의 원재료를 타사 업체에 공급하여, 위탁생산을 시킨 경우에 수탁사업체의 일년 생산분에 대하여 지출하여야 할 가공임을 말하며 임금을 포함한다. 수선비는 수선유지비로서 생 산 활동을 위하여 보유하고 있는 유형자산의 정상적인 기능을 유지하기 위하여 지출한 모든 비용을 말한다.
○ 센서의 주요 생산비에 있어 원재료비가 가장 높은 비중을 점하고 있다. 2003년 기준, 원재료비는 2천8백억원으로 주요 생산비의 80.2%를 차지하고 있다.
- 원재료비가 주요 생산비에서 80% 이상을 차지하고 있다는 점을 감안할 때, 원재 료비의 증감이 주요 생산비에 중요한 효과를 가져오는 것이다. 원재료비가 가격 경쟁력의 주 구성요인이 되는 것이다.
ㅇ 연료비는 주요 생산비에서 미미한 수준이며, 연료비는 2001년 12억3천만원, 2002 년 13억2천만원, 2003년 14억3천만원으로 계속 늘어나고 있다.
- 전력비는 주요 생산비의 비중이 매우 낮은 편이다. 2001년 41억원, 2002년 44억원, 2003년 50억원으로 증가하고 있다. 용수비도 주요 생산비에서 점유율이 대단히 낮 다. 2001년 9억원, 2002년 9억원, 2003년 10억원을 기록하였다.
ㅇ 외주가공비는 15.6%로 주요 생산비에서 두 번째로 높은 비중을 점하고 있다. 외 주가공비는 2003년 기준 559억원이다. 2001년 319억원, 2002년 400억원에서 지속 적으로 증가하고 있다. 외주가공비의 증가는 센서업계가 아웃소싱을 확대하고 있 다는 점이다.
- 수선비는 매우 낮은 수준으로, 2001년 54억원, 2002년 63억원, 2003년 75억원이 다. 수선비가 증가하고 있지만, 메이커들이 생산공정을 보다 효율화하고 있어 단 위당 비용의 수준은 떨어지는 것으로 보인다.
5.11.13 부가가치
ㅇ 제조업의 부가가치는 증가하고 있다. 제조업의 부가가치는 2000년에 219조원에 서 2001년 221조원으로 전년보다 1.1% 늘어났고, 2002년 242조원으로 9.2%, 2003 년 255조원으로 5.6% 각각 증가했다.
- 제조업의 부가가치는 1995 년 159 조원에서 2000년에 219조원으로 증가하였다. 2000 년 이후 국내외 경기부진에도 불구하고 제조업의 부가가치는 꾸준하게 증가세를 유지하고 있는 것이다.
<표 5-53> 센서산업 부가가치 추이
<도 5-19> 센서산업 부가가치 추이
< 도 5-20> 센서산업 구간별 부가가치
* 통계청의 의하면, 부가가치란 생산액에서 원재료비, 연료비, 전력비, 용수비, 외주가 공비 및 수선비 등 주요 중간투입비를 공제한 것을 말한다. 이 부가가치는 국민계 정상의 부가가치와는 산출 방법의 차이로 인해 일치하지 않는다.
ㅇ 제조업의 하위분류인 그외 기타 전자부품제조업의 부가가치는 2001년 9천2백억 원, 2002년 1조5천억원, 2003년 9천5백억원을 기록하였다. 부가가치도 생산액과 비슷한 등락을 보여주고 있는 것이다.
- 그 외 기타 전자부품제조업의 부가가치는 2002년 급등했다가 2003년 하락했지만, 2003년 실적은 2001년보다 높다. 제조업의 부가가치는 지난 3년간 증가세를 보이 고 있다.
ㅇ 그 외 기타 전자부품제조업의 하위분류인 센서의 부가가치는 2001년 1천6백억원 에서 2002년 1천9백원으로 16.7% 증가하였다. 2003년은 1천9백억원으로 전년도에 비해 다소 줄어들었다. 명목가치인 생산액의 추이와 달리 부가가치의액수는 2002 년과 2003년에 비슷한 수준을 보이고 있는 것이다.
ㅇ 센서산업의 종사자 규모별로 부가가치를 살펴보면, 2003 년 기준, 500인 이상 구간 에서 419억원의 부가가치를 창출하였다. 2위는 300-499인 구간으로 314억원의 부 가가치를 생산하였다.
- 5-9인 종사자의 사업체의 부가가치는 2001년 65억원에서 2002년 80억원, 2003 년 94억원으로 증가세를 나타내고 있다. 10-19인 구간의 부가가치는 2001년 126억원 에서 2002년 117억원으로 감소하다가 2003년 140억원으로 다시 증가하였다.
- 50-99인 구간의 부가가치는 2001년 230억원에서 2002년 225억원으로 감소하다 가 2003년 233억원으로 증가하였고, 100-199인 구간의 부가가치는 2001년 168 억원에 서 2002년 231억원, 2003년 238억원으로 증가세를 보이고 있다.
5.11.14 센서의 수출
ㅇ 센서의 수출은 수입 규모에 비해선 미미하지만 증가세를 나타내고 있다. 센서수 출은 2001년 1,937만불에서 2002년 2,320만불로 전년보다 19.7% 증가하였고, 2003 년에는 3,217만불로 38.7% 증가하였다.
- 센서의 수출은 1995년 603만불에서 크게 늘어나고 있으며, 수입이 대량 되고있음 에도 불구하고 국산 센서가 세계시장에 진입하고 있음을 알 수 있다. 세계 센서 시장을 선진국들이 과점하고 있는 가운데 디지털 시대에 걸맞게 개량된 센서를 개발함으로서 세계 센서수요자들에게 점차 호평을 받을 수 있을 것으로 기대된 다.
<표 5-54> 센서의 수출 추이
< 도 5-21> 센서의 수출 추이
5.12 국내 센서업체 성공사례
5.12.1 (주)대양계기:고정밀 박막형 백금 온도센서 개발
5.12.1.1 회사소개
○ (주)대양계기(대표 서영우)는 1977년도부터 조선선박의 전자, 조명, 기계, 송풍 및 계측장비등의 국산화에 매진하고 있는 대양전기공업(주)에서 1988년에 독립법인 분리되어 해상용 정밀급 계측장비와 센서 등의 제품을 생산 하고 있으며 국내 조선선박 계측분야에서 기자재의 매출점유율 1위를 목표로 성정하고 있다. 그리 고 방위 산업체에 필요한 고정밀급, 고신뢰성인 계측 센서를 자체 연구소에서 개발 및 납품하고 있으며, 1999년도부터 육상 차량용 전자부품 및 센서 단품도 생산함으로써 산업의 전반적인 종합 장비 부품업체로 매진하고 있다.
- 연구개발 부문에서는 선박의 운용에 있어 가장 중요한 계측장비부터, 선박의 계 측에 필요한 각종 센서를 국산화하기위해 자체 연구소에서 개발하고 있다. 그리 고 국산화를 넘어서 고객의 요구에 필요한 기능제품을 선진 고급기술을 이용해 설계 제작하고 있으며, 센서의 신제품 및 응용제품을 꾸준히 개발하고 있다.
○ 세계전지역의 영업망 확충을 꾸준히 하고 있어 현재 미국, 브라질, 독일, 영국, 그리스, 터키, 중국, 일본, 호주, 싱가포르에 각각 해외영업망이 확충되었다.
- 조선기자재의 극한 특수환경(염수, 고진동, 열충격)에서의 요구에 충족하는 품질 의 제품생산해야한다. 따라서 제품의 품질은 회사의 생명이라는 각오로 개업이 후 매진해왔으며, 이로 인한 결과로 1990년 방산업체 선정되었으며, 1995년 유망 선진기술기업 선정, 한국방위산업협회장에서 “훌륭한 방산기업” 연구개발부문대 상 수상하였으며, 1996년 ISO 9001인증 획득 하였다. 그리고 2001년 산업자원부 에서 LEADING COMPANY로 선정되었다.
○ 고객의 만족은 기업이 만들어 나가고 그러한 기업은 끝없는 기술 개발만이 이룰 수 있다는 것을 언제나 잊지 않고 노력하고 있다. 대양의 경영이념과 추구하는vision 은 기술개발과 인재육성이다. 기업의 존재이유는 끊임없는 기술개발을 통 하여 가치를 창출함으로써 기업의 구성원들과 나아가서는 그 기업이 속해있는 사회와 국가에 도움을 주는 것이라고 생각한다. 그러한 기술개발은 그 기업을 구성하는 구성원들만이 이룰 수 있으며, 그러한 인재를 중시하며 육성하는 것을 가장 중요시 여기고 있다. 창립 후 이러한 이념을 바탕으로 대양은 성장해왔고 앞으로도 기술개발과 인재육성, 이 두 가지를 기업의 사명으로 알고 나아갈 것 이다.
- (주)대양계기는 선박용 온도, 압력센서 및 각 계측장비 제조업체로서 국내에서 80%이상(50억원)의 시장규모를 가지고 있다. 본사의 장점은 내진, 내환경성이 우 수한 센서를 제조할 수 있는 제조기술을 보유하고 있다는 것이다. 지금까지의 선박시장은 Wire-Type RTD를 사용하고 있었다. 하지만, 선박용 온도센서의 선 두업체인 Danfoss나 Meiyo 전기에서는 박막센서를 적용하려고 시도하고 있으 며, 일부품목에는 적용하여 사용하고 있는 실정이다. Danfoss나 Meiyo의 경우는 소자의 개발은 자체적으로 실시하지 않고 있다. 자사는 센서 업계분야에서 소자 생산에서 모듈제작 및 응용에서까지 모든 분야를 다루는 국내 유일의 중소기업 으로 그동안 많은 경제적․시간적 투자로 백금 온도센서 기술관련 국내 최고의 기술력을 가지고 있다. 또한 더욱 정진하여 독일, 일본 등의 세계적인 경쟁업체 에 뒤떨어지지 않는 기술력을 확보하고 효과적으로 공정을 개선시켜 고성능, 저 가형 센서제작을 실현시켜 세계에서 최고의 센서제조 회사가 되고자 한다.
5.12.1.2 제품개발 사례
5.12.1.2.1 범용 백금박막온도센서(FH-10L) 개발
○ 백금 측온형 온도센서에서는 백금코일을 이용한 마이카식, 글라스 봉입형, 세라 믹 봉입형, 그리고 시스형 온도센서는 실용화되고 있지만, 저항체의 구조가 복잡 하고, 제작 공정이 난이하고, 소형화가 불가능하며, 응답속도가 느리며, 고저항체 제작이 불가능하며, 또한 가격이 비싸다는 단점이 있다. 하지만 이러한 백금측온 형 온도센서 제품으로 제작하는 국내에서는 센서소자들을 대부분 수입에 의존하 여 단순 조립하고 있으며, 국내 부품산업에서도 수입의존도가 높은 센서이다. 이 러한 센서를 반도체공정을 이용하여 기존 백금코일 온도센서의 특성은 동일하지 만 보다 초저가이면서, 응답성이 우수하며, 소형화 가능한 박막형 백금 온도센서를 제작하고 있다.
- 기반 기술에 해당하는 고정밀, 고내구성의 박막형 백금온도센서를 제작하는 기술 을 보유하고 있으며, 센서 단품을 제품으로 적용하기 위한 기구설계, 패키징 기 술 및 조립기술의 요소기술도 확보 하였으며, 현재 선박에 쓰이는 제품군에 적 용되어 안정성이 입증되어 현재는 고안정성이 요구되는 선박의 핵심부에도 적용 하고 있다.
○ 한편 범용 백금박막온도센서(FH-10L)는 기존의 백금코일의 온도센서보다 외부온 도변화에 대한 응답속도가 2배이상 빠르다. 이 모델은 길이가 크기 때문에 대면 적 온도변화에 정밀한 특성을 가지고 있으며, 국내 정밀기계 부품, 산업전반의 오일 및 냉각수의 온도 제어 측정으로 사용한다.
5.12.1.2.2 고저항체 백금박막온도센서(F10H-10L) 개발
○ 백금을 이용한 측정온도센서는 온도변화에 따른 백금금속의 저항의 변화특성을 이용한다, 현재 산업일반적 센서제품으로는 0℃에 100Ω저항체로 만들어 사용하 고 있으며, 이때 외부온도 1℃변화에 약 0.38Ω변화하는 것이 범용 Pt 100Ω센서 이다, 그러나 온도변화에 따른 저항변화가 작기 때문에 미미한 온도변화를 감지 할 경우에는 범용 백금박막온도센서(FH-10L)사용하기에 다소 분해능이 낮다. 이 러한 요구특성의 센서가 고저항체 백금박막온도센서이다.
- 고저항체 백금박막온도센서 제품은 0℃에 1000Ω저항체로 만들어 사용하고 있으 며, 이때 외부온도 1℃변화에 10배의 저항변화특성이 나타나기 때문에 미미한 온도변화를 감지해야하는 제품으로 사용된다. 또한 기본 센서의 저항이 높고 저 항변화가 크기 때문에 연결되는 도선의 저항을 무시할 수 있어 회로설계가 단순 하게 적용이 가능하다. 현재 (주)대양계기 제품의 열형 센서를 이용하는 기상감 지기에 장착하여, 기상의 풍향, 풍속을 감지하는 데 중요한 부품으로 쓰이며, 특 수용으로 사용된다.
○ 이러한 고저항체 백금온도센서는 기존의 백금코일형으로 제작 할 수 없기 때문 에 사용시장이 많이 확보가 되지 않았으며, 최근의 반도체 제작 기술의 발달과 함께 출현한 제품이다. 이러한 고저항체 백금박막온도센서는 저항변화가 약한 기존의 금속측온형 온도센서의 단점을 해결가능한 제품이다.
5.12.1.2.3 소형 백금박막온도센서(FH-4L) 개발
○ 범용 백금박막온도센서의 소형화 제품으로 미세패턴 제작 기술로 제작된며, 동 등한 특성의 센서로 보다 저가형으로 개발하였다.온도를 계측하고자 하는 부분 이 작은 곳에 장착하기 양호하며, 전자부품을 설치하는 PCB board에 직접 장착 이 가능하다.
- 센서의 패키징 기술, 제작공정 기술을 이용하여, 온도계측에서 다양한 응용 제품 으로 제작이 가