반도체 인사이트 센서 전쟁

주병권 , 김현중 , 박종구 , 문보경 , 김민선 , 서성현 , 김상효 , 이민정 , 박영욱 , 최준호 , 이창한 지음

교보문고 2023년 03월 23일 출간 종이책 : 2023년 03월 31일 출간

작품소개

책소개

“모든 첨단 기술은 ‘센서’에서 시작된다!”
AI, 빅데이터, 디지털 트윈의 게임체인저, 센서의 모든 것

★ 2050년까지 시장가치 8조 달러! 지금의 40배 성장 예측
★ 산·학·연·관 전문가 11인이 전망한 미래 반도체 핫 키워드
★ 이종호 과기부 장관, 이창양 산자부 장관, 양향자 국회의원 외 다수 전문가 강력 추천!

“센서에 의한 기술 혁신, 센서를 통한 새로운 산업 창출의 길을 제시하는 책!”
- 김도연 서울대 명예교수(전 포스텍 총장)

자율주행차가 스스로 장애물을 피해 운전할 수 있는 것도, AI 로봇이 스스로 딥러닝하게 만드는 것도, 소비자 패턴을 파악해 마케팅에 유의미한 빅데이터를 축적하는 것도 모두 센서가 있기에 가능한 일이다. ‘데이터의 관문’이라 불리는 센서 시장의 규모는 현재 2,000억 달러를 넘어섰고, 전문가에 따르면 2050년까지 지금의 40배에 달하는 8조 달러에 이를 것으로 전망된다. 이는 시스템 반도체 시장 예상 규모의 4배에 달하는 수치다.

이에 한국반도체산업협회에서는 산업, 교육, 의료, 국방 등 산·학·연·관 전문가 11인을 통해 변화하는 반도체 시장, 그중에서도 가장 성장 가능성이 큰 센서 시장의 현재와 미래를 조망한다. 인공지능과 사물인터넷을 활용해 사용자 친화적으로 소통하는 스마트 매장, 스스로 에너지를 만들어 내는 에너지 하베스팅, 현실과 동일한 조건을 디지털 세계에 구현해 시뮬레이션하는 디지털 트윈 등 현재 진행형 기술부터, 도심을 날아다니는 전기 비행기, 스스로 치유되는 전자 피부, 제로 에너지 빌딩 등의 곧 펼쳐질 미래까지 반도체 센서 기술에 관한 모든 것이 이 한 권에 담겨 있다. 사회에 필요한 기술을 개발하던 시대는 지났고, 이제는 기술이 사회를 바꾸는 시대다. 이 책을 통해 반도체로 만들어질 미래를 미리 만나고 준비해 보자.

목차

이 책에 쏟아진 추천사
머리말

chapter 1 반도체 센서란 무엇인가 - 주병권 고려대학교 전기전자공학부 교수
센서, 감각을 인식하는 기술 / 센서의 다양한 분류 / 미래형 첨단 센서의 새로운 이름 / 반도체 센서 용어의 이해 / SUMMARY

chapter 2 재료가 미래를 바꾼다 - 김현중 CNT Heat 대표
재료의 융합은 곧 새로운 기술 / 자유자재로 변신 가능한 지능형 재료 / 스스로 에너지를 생산하는 에너지 하베스팅 / 자체적 회복과 치유가 가능한 자가 치유 센서 / SUMMARY

chapter 3 4차 산업혁명은 진화하고 있다 - 박종구 나노융합2020사업단 단장
산업혁명은 어떻게 진화하는가 / 디지털 전환과 새로운 비즈니스 모델 / 4차 산업혁명의 미래 / 5차 산업혁명은 인간과 기계의 인터페이스 / SUMMARY

chapter 4 센서로 달라질 우리의 일상 - 문보경 전자신문 기자
일상을 채운 반도체 센서들 / 흡연 감지 센서부터 모션 인식 지팡이까지 / 센서의 스마트한 친구들 - AI, 빅데이터, 디지털 트윈 / CES 2023이 주목한 센서 / 기술 발전과 동행해야 할 의식의 변화 / 양자 기술, 6G에 기반한 5차 산업혁명을 향한 상상 / SUMMARY

chapter 5 혁신의 실험실 리빙랩의 시대 - 김민선 한국생산기술연구원 소장
살아 있는 실험실, 리빙랩 / 유통의 새로운 미래, 베타 스토어 / 스마트홈 테스트를 위한 UL 솔루션스의 리빙랩 / 미래 주택을 위한 여정, 스웨덴 주택협동조합의 리빙랩 / 우리나라의 스마트 안전 리빙랩 / SUMMARY

chapter 6 전기자동차부터 에어택시까지 - 서성현 국립한밭대학교 기계공학과 교수
전기차의 진화, 배터리에 달렸다 / 상황을 읽고 움직이는 자율주행차 / 깨끗한 에너지원, 수소 연료전지차 / 교통체증을 피해 하늘을 나는 전기비행기 / 궁극의 모빌리티, 전 우주적 통신 / SUMMARY

chapter 7 치료에서 예방으로, 바이오 센서 - 김상효 (주)필메디 대표이사
바이오란 무엇인가 / 살아 있는 모든 것을 감지하는 바이오 센서와 재료 / 생명을 살리고 건강을 유지하는 바이오 테크 / 미래 바이오 테크 전망 / SUMMARY

chapter 8 기술이 바꾸는 미래 교육 - 이민정 세종사이버대학교 경영대학원 교수
팬데믹 그 후, 등교를 거부하는 아이들 / 팬데믹이 두렵지 않은 스마트한 교육 시스템 / VR·AR·MR 기술을 활용한 원격 교육 / 상상은 ‘과학 기술과 만나’ 현실이 된다 / SUMMARY

chapter 9 최첨단 센서가 가장 먼저 시작되는 곳, 국방 - 박영욱 (사)한국국방기술학회 이사장
극한의 환경에서 작동하는 국방 센서 / 무기의 3대 핵심 기능 / 군용 레이더부터 GPS 항법 센서까지 / 유무인 정찰기와 정찰위성으로 본 국방 기술의 미래 / SUMMARY

chapter 10 미래는 예측 가능한가 - 최준호 중앙일보 과학·미래전문기자 겸 논설위원
미래 예측을 위한 센서, 이머징 이슈와 위크 시그널 / 과학 기술의 발전과 미래 예측 / 미래는 예측하는 것이 아니라 만들어 가는 것 / SUMMARY

chapter 11 이성과 감성 사이, 인간과 인간다움에 대하여 - 이창한 한국반도체산업협회 부회장
더 감각하고자 하는 욕망 / 센서 네트워크 사회를 만드는 다섯 가지 변화 / 이성과 감성 / 액추에이터로서의 인간 / 디센싱될 권리와 자유

책 속으로

재료는 소리를 듣고, 이미지를 보고, 맛을 느끼는 과정에서 첨단 ‘촉’의 역할을 담당한다. 그래서 재료의 개발과 연구는 흥미롭고 또 매우 치열하다. 거대한 반도체 시장에서는 소재를 독점하는 기업이 많은 파이를 가져간다. 그들 중 대부분은 기초 재료 연구의 역사가 오래된 선진국의 기업들이다. 그러나 최근 우리 기업과 대학, 연구소에서도 재료 연구에 박차를 가하고 있고 ‘소부장(소재·부품·장비)’ 개발이 힘을 받으면서 서서히 실적도 쌓이고 있다. - 49쪽

5차 산업혁명이 추구하는 것은 단순히 산업 부문의 효율을 높이는 것이 아니라 보다 나은 사회, 즉 사회적 웰빙에 필요한 통합 솔루션을 찾는 것이다. 산업적으로는 자동화를 통한 효율성 향상에 감성을 더함으로써 사람과 로봇이 공존하고, 환경적으로는 환경파괴적인 공정을 자연친화적인 공정으로 대체함으로써 사람과 자연이 공존하는 지속 가능한 패러다임으로 전환하는 것이다. 로봇이 사람을 이해하고 사람이 로봇을 신뢰하게 됨으로써 사람과 로봇 간 협력에 시너지가 생기고 사람은 로봇의 도움으로 창조적인 일에 집중하게 되므로 삶의 질은 높아질 것이다. - 82쪽

반도체 센서를 통해 만들어진 데이터는 그 자체로 기계나 장치를 움직이는 용도가 될 수도 있지만 수많은 센서가 모여 대용량 데이터를 제공할 수도 있다. 센서가 활용되는 분야가 확대되면서 데이터도 늘어나는데 이렇게 생성된 데이터를 중요한 ‘정보’로 만들기 위해서는 초연결·초지능을 가능하게 해 주는 AI, 빅데이터, 디지털 트윈 등 4차 산업혁명을 대표하는 기술들이 필요하다. 반대로 생각하면 이런 기술들 역시 센서가 공급해 주는 데이터가 없으면 무용지물인 것이다. - 98~99쪽

CES 2023에서 보쉬 그룹 타냐 뤼케르트 이사는 “우리는 MEMS 센서를 1995년에 생산하기 시작했다.”라며 “지난 5년간 우리는 과거 전체 기간의 센서 생산량을 달성했다.”라고 말했다. 센서 수요가 얼마나 빠르게 성장하고 있는지 짐작할 수 있는 이야기다. - 103쪽

기존 리테일 매장들은 제품 판매를 강조하지만 베타 스토어는 물건을 팔지 않는다. 대신 고객 데이터 수집에 집중한다. 베타 스토어에서는 AI 카메라를 활용해 고객의 행동 패턴을 분석하고, 제품에 대한 고객 반응 데이터를 수집하며, 이렇게 얻은 소비자 데이터를 매장의 입점 기업에 전달한다. 입점 기업은 전달받은 데이터로 자신의 제품을 좋아하는 소비자가 누구고, 이들이 제품에 대해 어떤 경험을 하는지 분석해 이를 기반으로 제품 개선과 마케팅으로 연결시킨다. - 119쪽

미래 모빌리티는 전동화를 통해 움직이는 다양한 이동 수단이 서로 긴밀하게 연결돼, 최적의 이동 경로를 통해 시간을 단축시킴으로써 이동하는 경험이 즐거움이 될 수 있는 방향으로 진화하고 있다. 이를 뒷받침하기 위해서는 무엇보다 이동에 있어서 안전이 우선되어야 하며, 주위 이동 환경에 대한 감지가 정확하고 빠르게 이뤄져야 한다. 지상에는 전기 자율주행차가 위성항법 신호를 받아 차량에 장착된 다양한 센서로부터 외부 상황을 감지하면서 목적지를 향해 운행하고, 하늘에는 자율비행 수직이착륙 전기비행기가 저궤도통신 위성을 통해 인터넷에 연결돼 통신을 하며, 고속도로에는 연료 전지 트럭이 군집 자율주행으로 화물을 수송하는 모습을 곧 만날 수 있게 될 것이다. - 149쪽

미래의 바이오 테크는 어떤 모습으로 발전되어 갈까. 구글의 최고경영자였던 에이드리언 어운이 최근 미국에 설립한 의료기관 고포워드는 AI를 이용한 원격 의료기관인 테크노클리닉이다. 고포워드는 미국뿐 아니라 전 세계적으로 큰 반향을 불러일으켰다. 미래의 병원이 치료보다 예방 중심으로, 직접 진료보다 원격 진료 방식으로 전환될 것임을 상징적으로 보여 주었기 때문이다. 이런 예방적 의료 서비스를 위해 사람들의 생체 정보는 부지불식간에 어딘가로 전달되고, 분석, 진단, 처방될 것이다. - 167쪽

최근 교육 플랫폼의 실습 과목에서는 가상·증강·혼합 현실 기술을 접목하려는 노력을 많이 하고 있다. 이 기술의 가장 중요한 목표는 현실 세계 수업과 가상 세계 수업의 차이를 줄이는 것이다. 실습형 강의 혹은 체험형 강의의 경우 몸으로 배워야 하기 때문에 가상 세계 수업 시 그 효과를 오프라인 수준까지 올리는 게 쉽지는 않다. 이를 위해서는 콘텐츠 개발 및 관련 기술 개발이 필요한데 그 비용이 다소 높은 편이라 상용화에 어려움을 겪고 있다. 그런데 최근 이 시장의 중요성과 시장 규모가 커짐에 따라 대학 연구소, 기업 연구소, 스타트업 기업 등에서 현실성 높은 체험형 VR·AR·MR 환경 구축을 위한 기술 연구들을 시행하고 있다. - 180~181쪽

출판사 서평

기술의 한 끗 차이를 만드는 센서에 주목할 때
반도체 시장, 재탐색된 경로 따라 40배 성장을 향해!

세계를 제패하고 독주하던 반도체 시장이 국제 정세 등의 악재로 급격히 요동치고 있다. 이 위기는 언제까지 계속될까, 반도체 시장의 판도는 지금 어디로 향하는 걸까, 우려의 시선들이 많다. 하지만 그 시선을 살짝만 돌리면 새로운 기술과 시장을 확인할 수 있다. 업계 위기에 돌파구를 제시하며 거대 시장으로 급부상 중인 ‘반도체 센서’가 그 주인공이다. 최근의 첨단 기술은 어떤 센서를 사용하느냐가 결정한다고 해도 과언이 아닐 정도로 센서의 민감도와 정확도가 결정적 역할을 한다. 너무 익숙해서 놓치고 있었던 센서에 주목해야 하는 이유다. 이에 한국반도체산업협회에서는 산·학·연·관의 반도체 전문가들과 앞으로 가장 기대되는 센서 기술의 현재와 미래 전망을 나누고 엮었다.

반도체의 새로운 인사이트를 열어주는
센서 기술의 개념과 활용 그리고 미래

빛, 물체, 소리, 냄새 등등의 무언가를 감지하는 장치를 통틀어 센서라고 한다. 현관에 들어서면 사람을 감지해 불이 들어오는 것도, 휴대전화 카메라에 홍채를 인식해 잠금을 해제하는 것도, 떨어지는 빗방울을 인지해 와이퍼를 작동시키는 것도 모두 센서가 하는 일이다. 반도체 기술과 접목해 초소형, 초정밀, 초지능화된 센서는 지금 급격한 속도로 진화를 거듭하며 다양한 첨단 기술과 결합, 상상 이상의 시너지를 내고 있다. CES 2023에서 센서 업체 보쉬의 관계자가 1995년부터 MEMS 센서를 생산해 왔는데 최근 5년간의 센서 생산량이 과거 전체 기간의 생산량을 넘어섰다고 했을 정도로 현재 센서 시장의 발전 속도는 가히 폭발적이다. 또한 앞으로 더욱 빨라질 것으로 전망된다.
이런 속도에 늦지 않게 발맞춰 나갈 수 있도록 이 책에 반도체 센서의 개념과 기술, 시장 상황, 미래 전망을 모두 담았다. 이 책 한 권만 읽어도 반도체 센서 시장의 인사이트가 열릴 것이다.
우선 1~2장에서는 반도체 센서가 낯설게 느껴지는 사람들을 위해 반도체 센서의 개념과 용어, 센서를 만드는 재료에 대해 가능한 한 쉽게 풀어 썼다. 다소 어려운 용어들도 있지만 그림과 표를 활용해 설명하고 있어 입문자들도 쉽게 이해할 수 있다. 3~4장에서는 각각 산업 전반에 있어서의 센서, 일상생활에 있어서의 센서 활용 사례들을 소개한다. 1~4장을 통해 반도체 센서의 개략적인 상황을 파악했다면 이제부터는 각 분야에서 어떻게 활용되고 있는지, 그리고 미래 전망은 무엇인지에 대해 알아볼 차례다. 5~9장은 비즈니스, 모빌리티, 바이오, 교육, 국방 등 각 분야에서 활용되는 센서와 전망을 담았다. 상품이 아닌 소비자의 패턴 데이터를 수집해 판매하는 매장, 자율주행과 에어택시라는 새로운 모빌리티, 치료가 아닌 예방 중심의 원격 의료와 집중도 체크가 가능한 원격 수업, 인간의 희생을 최소화하며 안보를 지키기 위해 가장 최신의 기술이 적용되는 국방까지 각 분야에서 어떻게 센서가 활용되고 있고 또 앞으로 어떻게 활용될 것인지가 전부 담겨 있다. 이어지는 10장에서는 단순한 예측을 넘어 의지로 만들어 가는 미래를, 11장에서는 기술의 발전에 인류가 잠식당하지 않는 방법을 생각해 봄으로써 미래를 지혜롭게 대비할 수 있다.
기술이 산업을 이끌기 시작하면서부터 많은 이들이 기술에 관심을 갖기 시작했다. 기술에 대한 관심은 다시 기술 진화의 토대가 되고 선순환을 일으킨다는 점에서 긍정적인 현상이다. 오늘날 반도체 시장에서 거대한 잠재력을 가진 센서 기술에 이러한 관심과 투자가 이어진다면 지금 꿈꾸고 상상하는 기술들이 현실이 될 날도 머지않을 것이다.

작가정보

엮음 한국반도체산업협회

국내 반도체 산업의 발전과 업계 의견을 대변하기 위해 1991년 11월 설립되었다. 반도체 산업의 기술경쟁력 제고를 위해 산학연 협력과, 반도체 관련 업계 유대를 강화하고, 건전한 산업 발전을 도모함과 동시에 정부와 국회에 산업 육성을 위한 정책을 제안하고 있다. 또한 반도체 전문인력 양성 지원, 대중소 상생 협력 프로그램 운영, 반도체 산업 통계 및 연구 보고서 제공 등 반도체 산업과 관련한 다양한 활동을 통해 반도체 산업 발전을 위해 노력한다.

저자(글) 주병권

1995년 고려대학교 공학박사. 2005년까지 KIST에서 근무했으며, 2005년부터 현재까지 고려대학교 전기전자공학부에서 학생들을 가르치고 있다. 2022년부터는 한국주도형 K-센서 기술개발사업 총괄책임자로서, 한국센서산업의 도약과 약진을 위해 활동 중이다.

저자(글) 김현중

서울대학교에서 재료공학을 전공, 미국 매사추세츠공과대학(MIT)에서 MBA를 취득했다. 듀폰, 코닝 등 소재 전문 글로벌 기업에서 다양한 경험을 쌓은 후, 현재는 스타트업 CNT Heat를 창업해 대표로 일하고 있다. 지은 책으로는 《어떻게 생존하고 어떻게 성장할 것인가》, 《바운스백: 공처럼 튀어오르는 사람들의 비밀》 등이 있다.

저자(글) 박종구

1990년 카이스트 공학박사(재료공학). 1984년부터 KIST에 재직 중이며, 2012년부터 나노융합2020사업단 단장을 맡아 연구자들의 연구성과를 사업화하는 일에 함께하고 있다. 지은 책으로는 《4차 산업혁명 보고서》, 《산업 대전환》이 있다.

저자(글) 문보경

2000년 고려대학교 산업공학과를 졸업하고, 2015년 영국 서식스대학교 과학기술정책 석사, 2022년 충북대학교 위기관리학 박사를 수료했다. 2004년 전자신문에 입사해 반도체 디스플레이, 소재·부품·장비, 소프트웨어 산업을 거쳐 국토교통부와 교육부 출입 기자로 활동하며 4차 산업혁명의 ‘융합’을 경험하는 중이다. 기술과 산업 자체를 취재할 때보다 지금 더욱 센서의 확장 가능성을 확신하게 됐다.

저자(글) 김민선

2000년 서울대학교 공학박사. 2003년부터 현재까지 한국생산기술연구원에서 소재부품 및 산업융합 연구개발에 기여해 왔으며, 국가과학기술자문회의 심의위원, ICT융합전문위원, 기계소재전문위원장 등을 역임, 과학기술정책에 기여하는 한편, 스마트안전 리빙랩 사업의 총괄책임자로서 국내 최초 산업 혁신 리뱅랩을 구축하는 등 실증 기반의 신제품 사업화를 위해 활동 중이다.

저자(글) 서성현

카이스트 졸업. 미국 펜실베이니아주립대학교 공학박사. 현대자동차에서 가솔린 엔진을 개발했으며, 한국항공우주연구원에서 국내 최초 터보펌프식 액체 로켓 엔진을 개발했다. 현재 국립한밭대 기계공학과 교수로 학생들을 가르치고 있다. 지은 책으로는 《모빌리티의 미래》가 있다.

저자(글) 김상효

1996년 포항공과대학교 공학박사. 2007년까지 삼성전자에서 근무했고, 2007년부터 현재까지 가천대학교 바이오나노학과에 교수로 재직 중이다. 2019년부터 ㈜필메디 대표이사로 현장형 바이오 센서 사업화에 힘쓰고 있다.

저자(글) 이민정

2001년 카이스트 재료공학 학·석사. 2008년 산업시스템공학과 박사. SDS, 한국산업기술진흥원, 엔씨소프트에 2011년까지 근무했으며, 2012년부터 현재까지 세종사이버대학 경영대학원 주임교수로 학생들을 가르치고 있다. 최근 공공데이터, IoT 데이터 관련 연구를 진행 중이다.

저자(글) 박영욱

서울대학교 지구과학교육 학사, 동 대학원에서 유럽과학사와 미국과학기술사로 석사 및 박사 학위를 받았다. 국회와 방위사업청에서 국방정책 입법과 행정업무를 담당했고, 방산기업에서의 근무 외에도 광운대학교와 동양대학교, 카이스트를 비롯한 여러 대학에서 국방과학기술정책을 중심으로 강의와 연구경력을 쌓았다. 현재 우석대학교와 명지대학교 객원교수이자 (사)한국국방기술학회 이사장을 역임하고 있다.

저자(글) 최준호

고려대학교 독어독문학과와 카이스트 미래전략대학원을 졸업했다. 현재 중앙일보에서 과학·미래전문기자 겸 논설위원으로 활동하고 있다. 주로 산업부와 경제부에서 경력을 쌓았으나 2009~2010년 해외연수 기간에 하와이미래학연구소에서 미래학을 연구하면서 ‘과학과 미래’ 쪽으로 전문 분야를 좁혔다. 사단법인 미래학회의 창립 멤버이며, 현재 학회 부회장을 맡고 있다. 2018년 출범한 국회미래연구원의 설립 준비위원으로도 활동했다.

저자(글) 이창한

서울대학교 기계공학과를 졸업하고, 컬럼비아대학교 대학원에서 경제학 석사, 경희대학교에서 경제학 박사 학위를 받은 경제통이다. 1982년 기술고시에 합격, 이후 산업자원부 사무관, 과장, 국장을 거쳐 2013년 미래창조과학부(현 과학기술정보통신부) 초대 기조실장(차관보)을 역임했다. 현재는 반도체산업협회 상근 부회장으로 한국 반도체 및 센서 산업의 발전을 위해 협회 차원의 지원사업을 적극 전개하며, 생태계 조성에 힘쓰고 있다. 지은 책으로는 《지하철》, 《사람과 사회를 찾아서》가 있다.