반도체ㆍIT 결합 `스마트센서 네트워크` 구축땐 패러다임 변화
■ 글로벌 프론티어-2020시대 여는 융합과학
(4)스마트IT 융합시스템
대규모 태풍이나 홍수, 심각한 환경파괴, 방사능 누출 등 안전을 위협하는 위기상황 정보를 실시간으로 파악하고 위험 정도를 판단할 수 있는 시스템이 갖춰진다면 인류의 위기대응 능력은 한 단계 업그레이드될 수 있을 것이다. 실제로 지구 전체를 공포로 몰고 간 일본 후쿠시마 원전사태도 사고가 벌어진 원자로 내부 상황을 정확하게 파악하고 원격에서 명령을 내릴 수 있는 정밀한 시스템이 갖춰졌다면 대응이 훨씬 손쉬웠을 것이다.
사람이 가기 힘든 곳에서 똑똑한 기술로 무장한 센서와 칩들이 정보수집과 전달의 첨병 역할을 해주는 미래가 머지 않았다. 진화된 전자소자와 센서, 소프트웨어, 네트워크 기술을 결합해 사물과 환경 곳곳에 진화된 스마트센서를 심어두고 정보를 종합 관리하는 `스마트 센서 네트워크'가 구현된다면 현재는 불가능한 미래가 가능한 시나리오로 바뀔 수 있다.
과학자들은 이같은 미래를 위해 IT와 바이오, 나노기술 등 분야별로 기존 한계를 뛰어넘는 혁신기술 개발에 경쟁적으로 나서고 있다. 스마트 센서 네트워크가 일상화되려면 먼저 전자소자가 지금보다 훨씬 진화돼야 한다. 지난 수십년간 이뤄낸 진화를 계속 이어가야 하는 숙제가 있는 것.
반도체 트랜지스터 성능은 지난 10년간 1000배 정도 향상됐다. 같은 기간 칩 가격 역시 성능 대비 1000분의 1 수준으로 낮아져 인류가 정보혁명을 이룰 수 있게 지원군 역할을 했다. 그러나 최근에는 반도체 기술이 물리적 한계와 리소그래피 기술, 나노공정의 기술 장벽으로 인해 주춤한 상황이다.
이런 가운데 전문가들은 IT기술의 한계를 뛰어넘기 위해서는 단순히 칩 안에 더 많은 소자를 집적시키는 기존 방식을 뛰어넘어 3차원 IC와 새로운 소자 및 공정을 도입하는 혁신이 필요하다고 판단한다. 즉, 다가올 10년간 IT산업의 재도약을 위해 소자와 소재, 공정, 회로, 3차원 IC, 네트워크, 소프트웨어 등을 아우르는 종합적인 패러다임 변화가 필요하다는 것.
실제로 교육과학기술부 글로벌 프론티어 `스마트IT융합시스템연구단(단장 경종민 KAIST 교수)'은 반도체 소자의 부피와 에너지 소모를 1000분의 1로 줄이고, 정보처리에 걸리는 시간은 1000분의 1로 단축하는 동시에 1000배 민감한 생체정보를 검출할 수 있는 소자를 만들어 내겠다는 목표에 도전하고 있다. 이를 위해 연구단은 지난 5월 개소식을 갖고, 연 200∼300여명의 국내 대표급 연구자들이 뭉쳐 대규모 융합 연구를 펼치고 있다. 연구단에는 향후 9년간 총 1200여억원이 투입된다. 연구는 △나노 혁신소자 △스마트IT 융합플랫폼 △다차원 스마트센서 시스템 등 3가지에 집중된다.
이를 통해 1000배 오래 쓸 수 있는 정보기기와 1000배 넓은 접근영역을 갖는 통신 네트워크, 정보처리 용량이 1000배인 시스템을 현실화하겠다는 것. 특히 센서가 단순히 특정 정보를 감지하는 데서 그치지 않고 정보를 수집해 처리까지 하는 시스템 역할을 하도록 구현한다는 계획이다.
연구단이 개발하는 3차원 집적 스마트센서 플랫폼은 3차원 IC에 광데이터 전송모듈, 메모리, 아날로그 회로, 무선전송, 스마트센서 등이 결합된 모습이다. 여기에는 운영체제, 컴파일러 등 소프트웨어도 포함된다. 다양한 수요에 따라 효율적인 변화가 가능한 공통 플랫폼을 개발한 후 선택적인 조합을 통해 실제 현장에서 쓸 수 있게 한다는 계획이다.
경종민 단장은 "스마트센서 시스템은 인체와 모바일 단말기, 자동차, 건물 등 다양한 대상에 적용할 수 있다"며 "10여 가지 시스템 모델을 개발해 선보일 계획"이라고 말했다.
시스템에는 △신경접속 마이크로시스템 네트워크 △초고속 고해상도 내시경적 다기능 광학이미징 시스템 △지능형 군집기반 환경ㆍ생물 모니터링 △스마트 바이오 센서시스템 △고성능 스마트 집적 비전 센서 등이 포함된다.
이런 시스템은 단일한 장비로 구성되지 않고 다수의 소규모 모바일기기와 센서 등이 협력해 대규모 네트워크를 이루는 형태가 될 전망이다. IT시스템의 입력신호 또한 사람이 인위적으로 주는 형태가 아니라, 주위 상황에 적합한 신호를 IT시스템이 스스로 찾아 입력하는 모습이 될 것으로 기대된다. 이런 긴밀한 연결시스템을 통해 성능이 최대화되는 스마트 IT시스템이 구현된다는 것이다.
경 단장은 "이같은 기술을 이용하면 체액 시료로부터 개인의 건강상태를 언제 어디서나 실시간으로 알 수 있고 인체 내의 장기를 고통 없이 들여다보는 IT 센싱 시스템이 가능해질 것"이라며 "뿐만 아니라 인체 주변의 유해한 환경을 감지해 위험 상황에 노출되지 않도록 막아주는 등 안전시스템도 구현될 것"이라고 말했다.
안경애기자 naturean@
(4)스마트IT 융합시스템
대규모 태풍이나 홍수, 심각한 환경파괴, 방사능 누출 등 안전을 위협하는 위기상황 정보를 실시간으로 파악하고 위험 정도를 판단할 수 있는 시스템이 갖춰진다면 인류의 위기대응 능력은 한 단계 업그레이드될 수 있을 것이다. 실제로 지구 전체를 공포로 몰고 간 일본 후쿠시마 원전사태도 사고가 벌어진 원자로 내부 상황을 정확하게 파악하고 원격에서 명령을 내릴 수 있는 정밀한 시스템이 갖춰졌다면 대응이 훨씬 손쉬웠을 것이다.
사람이 가기 힘든 곳에서 똑똑한 기술로 무장한 센서와 칩들이 정보수집과 전달의 첨병 역할을 해주는 미래가 머지 않았다. 진화된 전자소자와 센서, 소프트웨어, 네트워크 기술을 결합해 사물과 환경 곳곳에 진화된 스마트센서를 심어두고 정보를 종합 관리하는 `스마트 센서 네트워크'가 구현된다면 현재는 불가능한 미래가 가능한 시나리오로 바뀔 수 있다.
과학자들은 이같은 미래를 위해 IT와 바이오, 나노기술 등 분야별로 기존 한계를 뛰어넘는 혁신기술 개발에 경쟁적으로 나서고 있다. 스마트 센서 네트워크가 일상화되려면 먼저 전자소자가 지금보다 훨씬 진화돼야 한다. 지난 수십년간 이뤄낸 진화를 계속 이어가야 하는 숙제가 있는 것.
반도체 트랜지스터 성능은 지난 10년간 1000배 정도 향상됐다. 같은 기간 칩 가격 역시 성능 대비 1000분의 1 수준으로 낮아져 인류가 정보혁명을 이룰 수 있게 지원군 역할을 했다. 그러나 최근에는 반도체 기술이 물리적 한계와 리소그래피 기술, 나노공정의 기술 장벽으로 인해 주춤한 상황이다.
이런 가운데 전문가들은 IT기술의 한계를 뛰어넘기 위해서는 단순히 칩 안에 더 많은 소자를 집적시키는 기존 방식을 뛰어넘어 3차원 IC와 새로운 소자 및 공정을 도입하는 혁신이 필요하다고 판단한다. 즉, 다가올 10년간 IT산업의 재도약을 위해 소자와 소재, 공정, 회로, 3차원 IC, 네트워크, 소프트웨어 등을 아우르는 종합적인 패러다임 변화가 필요하다는 것.
실제로 교육과학기술부 글로벌 프론티어 `스마트IT융합시스템연구단(단장 경종민 KAIST 교수)'은 반도체 소자의 부피와 에너지 소모를 1000분의 1로 줄이고, 정보처리에 걸리는 시간은 1000분의 1로 단축하는 동시에 1000배 민감한 생체정보를 검출할 수 있는 소자를 만들어 내겠다는 목표에 도전하고 있다. 이를 위해 연구단은 지난 5월 개소식을 갖고, 연 200∼300여명의 국내 대표급 연구자들이 뭉쳐 대규모 융합 연구를 펼치고 있다. 연구단에는 향후 9년간 총 1200여억원이 투입된다. 연구는 △나노 혁신소자 △스마트IT 융합플랫폼 △다차원 스마트센서 시스템 등 3가지에 집중된다.
이를 통해 1000배 오래 쓸 수 있는 정보기기와 1000배 넓은 접근영역을 갖는 통신 네트워크, 정보처리 용량이 1000배인 시스템을 현실화하겠다는 것. 특히 센서가 단순히 특정 정보를 감지하는 데서 그치지 않고 정보를 수집해 처리까지 하는 시스템 역할을 하도록 구현한다는 계획이다.
연구단이 개발하는 3차원 집적 스마트센서 플랫폼은 3차원 IC에 광데이터 전송모듈, 메모리, 아날로그 회로, 무선전송, 스마트센서 등이 결합된 모습이다. 여기에는 운영체제, 컴파일러 등 소프트웨어도 포함된다. 다양한 수요에 따라 효율적인 변화가 가능한 공통 플랫폼을 개발한 후 선택적인 조합을 통해 실제 현장에서 쓸 수 있게 한다는 계획이다.
경종민 단장은 "스마트센서 시스템은 인체와 모바일 단말기, 자동차, 건물 등 다양한 대상에 적용할 수 있다"며 "10여 가지 시스템 모델을 개발해 선보일 계획"이라고 말했다.
시스템에는 △신경접속 마이크로시스템 네트워크 △초고속 고해상도 내시경적 다기능 광학이미징 시스템 △지능형 군집기반 환경ㆍ생물 모니터링 △스마트 바이오 센서시스템 △고성능 스마트 집적 비전 센서 등이 포함된다.
이런 시스템은 단일한 장비로 구성되지 않고 다수의 소규모 모바일기기와 센서 등이 협력해 대규모 네트워크를 이루는 형태가 될 전망이다. IT시스템의 입력신호 또한 사람이 인위적으로 주는 형태가 아니라, 주위 상황에 적합한 신호를 IT시스템이 스스로 찾아 입력하는 모습이 될 것으로 기대된다. 이런 긴밀한 연결시스템을 통해 성능이 최대화되는 스마트 IT시스템이 구현된다는 것이다.
경 단장은 "이같은 기술을 이용하면 체액 시료로부터 개인의 건강상태를 언제 어디서나 실시간으로 알 수 있고 인체 내의 장기를 고통 없이 들여다보는 IT 센싱 시스템이 가능해질 것"이라며 "뿐만 아니라 인체 주변의 유해한 환경을 감지해 위험 상황에 노출되지 않도록 막아주는 등 안전시스템도 구현될 것"이라고 말했다.
안경애기자 naturean@
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