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4차 산업혁명과 트릴리언 센서 시대의 기회

기사승인 2019.03.11  11:28:45

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- 센서 생산되는 Trillion 시대 임박 4차 산업혁명, 센서산업 육성이 먼저

최근 센서시장의 폭발적 성장은 스마트폰에서 비롯됐다. 스마트폰 한대에는 10개 이상의  센서가 들어 있기 때문이다. 2007년 스마트폰이 출시된 덕택에 센서수요는 연평균 150%씩 증가하고 있다. 자동차 한대에는 200개의 센서가 쓰인다. 앞으로는 센서를 많이 사용하지 않았던 전통제조업과 농업분야에서도 센서수요가 늘 것이다. 자율주행차, 스마트팩토리, 스마트팜 시장이 개화된다면 센서시장의 빅뱅이 시작될 것이다. 

 

4차 산업혁명과 트릴리언 센서 시대의 기회
4차 산업혁명 시대가 목전에 있다. 모든 사물이 네트워크로 연결되고 소통하면서 스스로를 최적화한다. 언제 어디서나 생산성과 효율성이 극대화되는 시대다. 연결과 소통을 가능하게 하는 핵심 아이템은 바로 센서다. 특히 스마트폰 1대에 센서 20여 개가 사용, 2007년 연평균 1,000만 개 수준에 불과했던 센서 생산량이 2015년에는 150억 개로 급증 일반폰에는 이미지와 음향센서 2가지 종류만 사용됐다. 반면, 현재 스마트폰에는 전후방 카메라에 이미지 센서 2개, 마이크로폰 센서 3개 외에 근접·터치·위치·가속도·압력·온습도 등 다양한 센서가 사용되고 있다. 향후 스마트홈·웨어러블·스마트카 등 다양한 IoT 기기들이 끊임없이 출시될 것이기 때문에 센서수요는 기하급수적으로 증가할 것으로 보고 있다.
2025년 이후에는 에너지·인프라·팩토리 등의 극한환경 분야에서도 수요가 증가하면서 센서 시대가 본격화될 전망이다. 고온·고압·다습한 극한환경에서는 센서로 취득한 데이터의 품질이 열악했기 때문에 센서보다는 숙련공의 오감에 의존했다. 하지만 숙련인력 고령화 가속, 제조업 생존전략에 따른 스마트화 전환 등의 영향으로 극한환경 분야에서도 센서 수요가 급증할 것으로 보인다. 하지만 최근까지 센서 시장은 소수 강자의 전유물로 우리가 진입하는 것은 거의 불가능했다. 하지만 지금 시장은 폭발적으로 성장하고 있다. 지난 2007년 1,000만개에 불과했던 생산량은 오는 2020년에는 연평균 1조개로 늘어날 것이다. 트릴리언(trillion·1조) 센서 시대가 도래하는 것이다. 시장에 진입한다면 지금이 적기라는 의미다.


이렇듯 센서수요가 폭증하고 종류는 다양해지면서 기존 강자들마저 대응이 쉽지 않은 판세변화가 시작되고 있다. 센서시장에 진입하고자 한다면 지금이 골든타임이라는 의미이다. 센서는 수입해서 쓰면 되는 것이라는 인식에서 탈피하고 이제 새로운 성장동력으로 센서사업을 고민할 때다. 하지만 우리나라 센서산업의 현실은 너무 초라하다. 글로벌 시장은 100조원 이상의 거대규모로 성장하고 있는데 우리나라 제품이 차지하는 비중은 고작 2조원에서 정체돼 있다. 우리가 센서의 3대 시장인 휴대전화, 자동차, 가전의 생산강국임을 감안한다면 너무나 초라한 실적이다. 이유는 간단하다. 센서는 다품종 소량생산이라 중소기업에 적합한 사업이라는 인식이 강했다. 
더욱이 생산은 외국에서 하고 우리는 설계 중심으로 가야 한다는 ‘스마일 커브(Smile Curve) 이론’에 대한 맹신으로 중심축이 없어진 센서 생태계는 성장의 방향타를 상실했다. 그러는 동안 해외 센서업체는 규모의 경제를 시현하면서 조 단위 매출을 올리고 시장을 장악해왔다. 뒤늦게 센서사업에 뛰어들려 해도 그들과 가격경쟁이 불가능하니 금세 투자를 포기하는 악순환이 반복된 것이다. 그렇게 센서산업은 중소기업 중심으로 정체돼 있다.  
센서의 재료는 실리콘·세라믹·금속·고분자 등 수천 가지로 다양하지만, 실리콘이 40%를 차지하며 재료시장을 주도하고 있다. 지난 2015년 글로벌 센서시장 규모는 795억 달러이며, 실리콘 기반 반도체 센서가 316억 달러를 차지했다. 세라믹·금속·고분자 등 수천 가지 재료가 나머지 시장을 분할하고 있으며 가스센서는 고온에서 특정가스에 반응하는 재료로 개발되고 있다. 팩토리의 온도센서는 측정온도에 따라 백금, 철, 구리 등 다양한 재료를 사용하고 있다. 

센서, 시각기능이 핵심
센서는 인간의 오감을 보완하는 방향으로 발전할 것이기 때문에 시각과 관련된 센서가 대세가 될 것으로 전망하고 있다. 인간은 외부환경을 인지할 때, 시각에 83%를 의존하고 청각(11%), 후각(4%), 촉각(1%) 순으로 의존(Yole Developpement, 2016)하기 때문이다. 이에 시각을 보완하기 위해 높은 해상도와 정밀도를 구현하는 이미지 및 영상센서 수요가 증가할 것이며 시각센서는 개당 평균가격 10달러 내외의 고부가가치 시장을 형성할 것으로 보인다. 특히 자율주행차 등 제조부문 외 다양한 서비스 영역에서도 스마트화를 위해 시각센서 기반 시스템을 도입 확대중이다. 자율주행 시스템을 위해서는 첨단운전자 보조시스템(ADAS) 등의 기술이 사업화되어야 하며 시각 기반 센서기술이 핵심이 되어야 하기 때문이다. ADAS(Advanced Driver Assistance Systems)에 탑재되는 각종 영상, 레이저, 라이다, 초음파 센서를 통해 차량이 스스로 전후좌우를 식별할 수 있으며 2021년 ADAS 시장은 370억 달러 규모로 성장할 것이며 센서시장이 210억 달러로 전체 시장의 56%를 차지할 전망이다. 
아울러 서비스업에서도 스마트화 전환 가속, 이미지 및 영상센서를 기반으로 하는 시스템 도입이 확대 중이다. 보험사는 사고 발생 시에 직원을 파견하지 않고 사고차량 영상을 분석하여 손해율을 자동으로 산정하며 국제공항은 영상인식을 기반으로 한 출입국 관리 시스템을 빠르게 도입하고 있다. 또 매장에서는 영상분석을 통해 이상고객을 자동으로 모니터링하는 센서 시스템 도입을 확대하고 있다. 이에 따른 부가가치도 상당하다. 센서시장의 주도권은 센서 솔루션을 보유하거나 시스템 설계가 가능한 SW업체로 이동할 것이다. 센서가 범용화되면서 평균가격이 하락하고 HW업체들의 수익구조는 악화되기 때문. 따라서 센서에서 취합된 데이터를 저장·분석·처리하는 Unit 및 솔루션을 개발하는 SW업체의 위상이 강화될 것이다.

4차 산업혁명 시대, 센서생태계 어떻게 발전시켜야 할까
이러한 스마트 센서 시대에 대응하기 위해서는 센서는 수입하면 된다는 인식에서 탈피, 센서 클러스터를 운동·환경·시각으로 구분하고 직접 개발-생산-사용하는 클러스터를 구축할 필요가 있다. 먼저 파편화된 시장을 3개로 통합하고 국가역량을 집중해야 한다. 센서시장은 재료, 기술, 기능 등에 따라 수천 또는 수만 개의 시장으로 세분화돼 있다. 하지만 정책적인 관점에서 센서시장은 크게 운동센서, 환경센서, 광학센서로 삼분될 수 있다. 압력과 온습도 센서는 기술 및 기능적으로는 다른 제품이나 사용자 그룹과 그들이 센서와 함께 사용하는 솔루션 관점에서는 완전히 이질적이지 않다. 

제철소와 같은 극한환경 팩토리를 운영하는 기업은 압력, 온습도, 가스 등의 센서를 주로 사용하며 병용하는 솔루션은 환경솔루션이라는 틀에서 서로 유사하다. 가속도와 각속도 등은 운동센서, 압력과 온습도 등은 환경센서, 이미지와 지문인식 등은 광학센서로 통합해야 한다. 그리고 3대 센서를 중심으로 산업 클러스터를 조성하고 사업규모를 확대할 필요가 있다. 4차 산업혁명의 핵심 청사진은 다품종 대량생산 체계다. 센서에도 유사하게 적용될 수 있다. 대량생산 비즈니스가 가능하다는 공감대가 형성된다면 대기업과 중소기업이 상생하는 생태계가 가능하다.
둘째, 3대 센서 클러스터 육성의 허브로 3대 생산거점을 마련해야 한다. 신성장 산업이라면 생산현장은 더더욱 개발부문 인근에 위치시켜야 한다. 센서산업도 연평균 10% 이상 성장하는 신산업이면서 설계와 생산이 유기적으로 협력할 때 경쟁력이 발현되는 산업이다. 센서 생태계 육성을 위해 설계-생산-사용업체가 공존하는 클러스터 구성은 너무나 중요하다. 생산거점의 출발점으로 2002년 ‘나노기술개발촉진법’에 근거해 설립된 대전, 포항, 수원의 3대 나노기술융합원을 기반으로 한 클러스터 육성이 필요하며 장기적 관점에서 고부가가치 센서영역을 발굴하고 기술개발 투자를 지속해야 한다. 예를 들면 극한 환경 센서는 아직 시장 주도업체가 없는 상황이다. SiC 재료에 기반한 극한환경 센서 로드맵을 작성하고 시장 대응이 필요하다.                

편집국 sisanewsn@sisanewsn.co.kr

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