지난 10일 오후 경기도 성남에 있는 센서 소자(素子) 제조기업 삼영에스엔씨. 이 회사의 팹(fab·반도체 제조공장)에서 첨단 센서 '휴미칩' 생산이 한창이었다. 생산 라인에서 나오는 6인치(약 15.2㎝) 웨이퍼 위에는 가로·세로 1㎜짜리 센서 6000개가 촘촘하게 들어차 있었다. 점처럼 보이는 소자 하나하나가 온도·습도를 감지하는 센서다. 한 개씩 잘라 정보를 처리하는 집적회로(IC)에 붙여 가로·세로 2~3㎜ 크기의 센서칩을 만들었다. 휴미칩은 기존 센서와 달리 온도·습도를 동시 측정하기 때문에 온도가 높아도 습기가 많지 않으면 가동을 중단할 수 있는 절전형 에어컨에 들어가고, 자동차 앞유리의 김 서림 방지 장치에도 쓰인다. 삼영에스엔씨는 복합 기능 센서를 앞세워 필립스, 일렉트로룩스, 포드 같은 글로벌 기업을 납품처로 뚫었다. 박상익 대표는 "요즘은 센서를 만들 때도 반도체 미세공정이 필수"라며 "센서도 스마트폰 못지않게 빠르게 진화하고 있다"고 말했다.
압력·가속도·온도·주파수·생체신호 등을 감지해 전기신호로 변화시켜주는 센서 기술이 4차 산업혁명의 첨병(尖兵)으로 부상하고 있다. 단순 측정 기능만 하는 '멍청이 센서'가 아니라, 감지(센서)와 정보처리 기능이 반도체 칩 하나에 통합된 첨단 센서들이다. 이 '똑똑한' 센서들 덕분에 인공지능(AI)·IoT(사물인터넷) 가전과 미래형 자동차 전장(電裝) 제품이 쏟아져 나온다.
◇인공지능·사물인터넷… 센서 혁명이 온다
최근 출시된 LG전자 '시그니처 냉장고'에는 온도·습도 센서는 기본이고, 노크, 동작 감지, 거리 측정, 문 여닫기 등 20개 가까운 센서가 들어간다. 심지어 냉장고 안의 식품이 상하려고 할 때 발생하는 미량(微量)의 가스를 측정하는 가스 센서까지 들어가 있다. SK텔레콤은 스마트폰에 내장돼 스마트폰의 위치와 방향 등을 감지하는 자이로센서(gyro sensor)를 도로의 맨홀 뚜껑에 붙여 관리하는 서비스까지 내놓고 있다.
이뿐 아니다. 앞으로 도입될 미래형 자동차, 로봇, 웨어러블(착용형) 기기 등이 제대로 돌아가려면 곳곳에 센서가 깔려야 한다. 이성규 한국전자통신연구원(ETRI) 융복합센서그룹장은 "인공지능과 사물인터넷 기기에서 인간을 둘러싼 각종 데이터를 수집하는 역할을 센서가 맡게 되는 것"이라고 말했다.
일본 경제 전문지 닛케이베리타스는 향후 10년 내에 전 세계에 센서가 1조개까지 깔리는 트릴리온(trillion) 센서 시대(時代)가 올 것으로 전망했다. 자율주행차의 경우에는 한 대당 300~400개가 넘는 센서가 장착된다고 한다. 시장조사기관 BCC리서치에 따르면 센서 시장 규모는 2010년 65조원에서 작년 130조원으로 6년 만에 두 배로 늘었고, 2021년에는 220조원으로 성장할 전망이다.
글로벌 반도체·가전 기업 사이에서는 이미 센서 기술 인수 전쟁이 벌어지고 있다. 독일의 반도체 기업 인피니온은 작년 10월 자율주행차에서 눈 역할을 하는 '라이다센서'를 만드는 네덜란드 기업 이노루체BV를 전격 인수했다. 삼성전자도 2015년 IoT 플랫폼 기업 스마트싱즈 인수에 이어 이스라엘 의료용 센서 업체 얼리센서에 1000만달러(약 115억원)를 투자했다. 작년 8월에는 공기질(質) 측정 기술을 가진 국내 기업 비트파인더에도 투자하며 영역을 확대하고 있다.
유럽 전자업체 AMS는 이미지·습도·온도·기압 측정용 첨단 센서를 만들어온 네덜란드 NXP의 이미지 센서 사업부를 최근 인수했다. AMS는 스마트홈·의료·자동차 시장에서 NXP의 센서 기술을 활용할 계획이다.
◇센서 시장 '대폭발' 대비하는 기업들
중소 부품 소재 기업들도 미래의 센서 시장을 잡기 위해 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 인천의 마이크 센서 제조업체 BSE는 요즘 반도체 공정을 맡아줄 팹을 물색 중이다. 이 회사는 노키아에 휴대폰용 마이크로폰을 납품하며 한때 이 분야 세계 시장 점유율 1위(45%)를 차지했던 기업. 스마트폰 보급과 함께 순위에서 밀렸지만, 음향 센서와 신호 처리를 한꺼번에 할 수 있는 복합칩을 개발해 다시 한 번 세계 시장 도전에 나서고 있다. 이 회사 김창원 마이크사업팀장(이사)은 "음향 센서는 아마존 알렉사 같은 음성 기반 AI의 핵심 부품"이라면서 "스마트폰에만 들어가던 음향 센서가 이제는 자동차, 가전 등 다른 제품 분야로 빠르게 확산되고 있다"고 말했다.
자동차용 센서를 만드는 트루윈은 최근 자동차 브레이크와 가속페달에 들어가는 센서를 독자 기술로 개발, 독일 보쉬 등 세계적인 부품 업체들이 장악하고 있는 자동차 센서 시장에 도전장을 던졌다. 트루윈이 개발한 센서는 운전자가 액셀러레이터나 브레이크를 밟았을 때 압력을 감지해 자동차의 자동 출발이나 급발진·급제동을 제어하는 기능을 한다. 남용현 대표는 "반도체 제조와 통신 기술이 발달한 우리나라는 센서 산업이 꽃피는 데 최적화된 조건을 갖고 있다"며 "이 분야 글로벌 강소(强小) 기업이 되는 것이 목표"라고 말했다.