조동일 서울대 전기컴퓨터공학부 교수
최근 자동차의 안전성에 대한 관심이 높아지면서 고급차는 물론, 경승용차까지 에어백이나 ABS(antilock braking system)를 장착하는 추세다.
에어백의 작동 원리는 충돌이 발생하는 순간, 충격을 감지하는 센서가 신호를 중앙처리 장치에 전송해 탑승자가 차체에 부딪히기 전에 에어백이 터지도록 하는 것이다. 이러한 충격을 감지하는 센서가 바로 가속도계(accelerometer)나 자이로스코프(gyroscope)이다. 가속도계는 속도의 변화량인 가속도를 측정하고, 각속도계로도 불리는 자이로스코프는 물체가 회전하는 속도(각속도)를 측정하는 센서이다.
특히, 최근 이라크전에서 위력을 떨친 토마호크와 같은 순항 미사일이나 정밀 유도 폭탄 등에 장착돼 사용되기도 한다. 아울러 캠코더에도 자이로스코프가 장착돼 촬영자의 손 떨림에 의해 화질이 떨어지는 것을 막기도 한다. 또한 지난 1997년, 화성에 착륙한 탐사선 패스파인더에도 초소형정밀가공기술(MEMSㆍmicroelectromechanical systems)을 이용해 만들어진 자이로스코프가 탑재된 바 있다.
이러한 가속도계나 자이로스코프를 통칭해 관성측정장치(IMUㆍinertial navigation unit)라고 한다. 이 장치는 과거에는 단순히 크고 복잡한 기계로 인식됐으나 1990년대 이후 반도체 공정을 이용한 초소형 정밀 가공 기술 (MEMS; microelectromechanical systems) 기술이 발전하면서 초소형화와 대량 생산이라는 MEMS 기술의 장점을 활용한 제품들이 속속 개발되고 있다.
사실 에어백이 이렇게 대중화될 수 있었던 것은 절대적으로 MEMS기술 덕분이라고 할 수 있다. 가속도계의 대량 생산이 이루어지면서 가격이 1달러 이하로 떨어졌기 때문이다. 자이로스코프는 가속도계에 비해 제작이 어려워 최근에야 양산 체제를 갖춰가고 있다.
MEMS기술을 이용한 관성 측정 장치의 시장 규모는 2001년 발표된 한 보고서에 따르면 2000년에 11억달러였고, 2005년까지 15억 달러로 늘어날 전망이다.
하지만 이같은 예측에는 2001년 이후 급속히 고급화ㆍ다기능화되고 있는 휴대폰이나 디지털카메라와 같은 휴대기기의 발전 추세가 반영되지 않아 실제 시장 규모는 이 보다 훨씬 클 것으로 예상된다. 특히, 휴대폰에도 상당 수준의 해상도를 갖춘 디지털카메라가 내장되는 추세여서 촬영자의 손 떨림에 의한 화질의 약화를 막기 위해 캠코더와 마찬가지로 이를 보정하기 위한 자이로스코프가 필요하기 때문이다.
현재 국내에서는 삼성전자가 휴대기기용 자이로스코프의 양산을 목표로 연구 개발을 진행 중이며, 서울대ㆍ경북대 등의 대학과 전차부품연구소 등에서 관련 연구를 수행하고 있다. 외국에서는 미국ㆍ일본ㆍ독일 등에서 MEMS 관성 측정 장치를 개발중이다.
관성측정장치의 응용 분야는 군사ㆍ자동차ㆍ휴대기기용 등으로 분류할 수 있으며, 그 분야 및 제품에 따라 요구되는 사양이나 특성이 천차만별이다. 따라서 응용 분야 및 제품에 따른 특화된 연구 개발이 필요한 상황이다.
우리나라의 경우, 아직 군사용 및 자동차용 제품에 대한 연구 개발이 극히 부진한 실정이다. 하지만 다른 반도체 분야에 비하면 MEMS 관성측정장치 분야는 아직 양산 업체가 많지 않아 개발에 성공할 경우 세계 시장으로의 진입 가능성과 시장 선점 효과가 매우 크다는 점이 특징이다.
자동차용 및 군사용 관성 측정 장치는 고사양 및 소량 생산이라는 특성상 중소 기업이나 연구소에서 개발하는 것이 유리할 것으로 보인다.
최근 자동차의 안전성에 대한 관심이 높아지면서 고급차는 물론, 경승용차까지 에어백이나 ABS(antilock braking system)를 장착하는 추세다.
에어백의 작동 원리는 충돌이 발생하는 순간, 충격을 감지하는 센서가 신호를 중앙처리 장치에 전송해 탑승자가 차체에 부딪히기 전에 에어백이 터지도록 하는 것이다. 이러한 충격을 감지하는 센서가 바로 가속도계(accelerometer)나 자이로스코프(gyroscope)이다. 가속도계는 속도의 변화량인 가속도를 측정하고, 각속도계로도 불리는 자이로스코프는 물체가 회전하는 속도(각속도)를 측정하는 센서이다.
특히, 최근 이라크전에서 위력을 떨친 토마호크와 같은 순항 미사일이나 정밀 유도 폭탄 등에 장착돼 사용되기도 한다. 아울러 캠코더에도 자이로스코프가 장착돼 촬영자의 손 떨림에 의해 화질이 떨어지는 것을 막기도 한다. 또한 지난 1997년, 화성에 착륙한 탐사선 패스파인더에도 초소형정밀가공기술(MEMSㆍmicroelectromechanical systems)을 이용해 만들어진 자이로스코프가 탑재된 바 있다.
이러한 가속도계나 자이로스코프를 통칭해 관성측정장치(IMUㆍinertial navigation unit)라고 한다. 이 장치는 과거에는 단순히 크고 복잡한 기계로 인식됐으나 1990년대 이후 반도체 공정을 이용한 초소형 정밀 가공 기술 (MEMS; microelectromechanical systems) 기술이 발전하면서 초소형화와 대량 생산이라는 MEMS 기술의 장점을 활용한 제품들이 속속 개발되고 있다.
사실 에어백이 이렇게 대중화될 수 있었던 것은 절대적으로 MEMS기술 덕분이라고 할 수 있다. 가속도계의 대량 생산이 이루어지면서 가격이 1달러 이하로 떨어졌기 때문이다. 자이로스코프는 가속도계에 비해 제작이 어려워 최근에야 양산 체제를 갖춰가고 있다.
MEMS기술을 이용한 관성 측정 장치의 시장 규모는 2001년 발표된 한 보고서에 따르면 2000년에 11억달러였고, 2005년까지 15억 달러로 늘어날 전망이다.
하지만 이같은 예측에는 2001년 이후 급속히 고급화ㆍ다기능화되고 있는 휴대폰이나 디지털카메라와 같은 휴대기기의 발전 추세가 반영되지 않아 실제 시장 규모는 이 보다 훨씬 클 것으로 예상된다. 특히, 휴대폰에도 상당 수준의 해상도를 갖춘 디지털카메라가 내장되는 추세여서 촬영자의 손 떨림에 의한 화질의 약화를 막기 위해 캠코더와 마찬가지로 이를 보정하기 위한 자이로스코프가 필요하기 때문이다.
현재 국내에서는 삼성전자가 휴대기기용 자이로스코프의 양산을 목표로 연구 개발을 진행 중이며, 서울대ㆍ경북대 등의 대학과 전차부품연구소 등에서 관련 연구를 수행하고 있다. 외국에서는 미국ㆍ일본ㆍ독일 등에서 MEMS 관성 측정 장치를 개발중이다.
관성측정장치의 응용 분야는 군사ㆍ자동차ㆍ휴대기기용 등으로 분류할 수 있으며, 그 분야 및 제품에 따라 요구되는 사양이나 특성이 천차만별이다. 따라서 응용 분야 및 제품에 따른 특화된 연구 개발이 필요한 상황이다.
우리나라의 경우, 아직 군사용 및 자동차용 제품에 대한 연구 개발이 극히 부진한 실정이다. 하지만 다른 반도체 분야에 비하면 MEMS 관성측정장치 분야는 아직 양산 업체가 많지 않아 개발에 성공할 경우 세계 시장으로의 진입 가능성과 시장 선점 효과가 매우 크다는 점이 특징이다.
자동차용 및 군사용 관성 측정 장치는 고사양 및 소량 생산이라는 특성상 중소 기업이나 연구소에서 개발하는 것이 유리할 것으로 보인다.
