나노기술 개발동향
NT-IT 융합기술의 연구개발 동향
이 일 형
†⋅최 붕 기⋅김 경 호⋅김 종 대*⋅이 영 재**
한국과학기술정보연구원, *한국전자통신연구원, **특허청
R&D Trend for NT-IT Convergence Technology
Il-Hyung Lee
†, Boong-Ki Choi, Kyung-Ho Kim, Jong-Dae Kim*, and Young-Jae Lee**
Korea Institute of Science and Technology Information (KISTI)
*Korea Electronics and Telecommunication Research Institute (ETRI)
**Korean Intellectual Property Office (KIPO)
Abstract: NT-IT 융합기술은 나노기술을 IT기술에 접목하여 기존의 IT기술이 구현하지 못하고 있는 새로운 IT 소 재/부품/시스템을 가능하게 하는 핵심 원천 기술로서 한계에 다다르고 있는 IT산업 성장에 새로운 성장동력을 제 공할 수 있을 것으로 예측되고 있다. 본 고에서는 향후 연구개발, 인력양성 및 국제협력교류 등을 위한 새로운 전 략수립이 요구되고 있는 NT-IT 융합기술의 분야 중에서 나노 정보감지 기술, 나노 정보표시 기술, 나노 정보전원 기술에 대하여 국내․외 연구개발 동향 및 산업동향 등을 분석하고 고찰하였다.
Keywords: nanotechnology, information, sensor, display, photo voltaic, convergence technology
1. 서 론
1)
융합기술(Converging and Fusion Technology) 은 에너지⋅환경 등 공공분야 또는 IT, BT, NT 등 첨단기술 간의 접목을 통하여 과학기 술적 한계를 극복함으로써 산업 및 사회에 혁 신적 변화를 가져오는 신기술이라고 할 수 있 다. 이종기술간 융합기술은 NT-IT와 IT-BT 분야에서 활발히 전개되고 있으며, 향후에도 동 분야가 기술간 융합을 주도할 전망이다.
NT-IT 융합기술 시장규모는 2005년 495억 달 러에서 오는 2010년 4,610억 달러로 성장할 것 으로 전망된다.
이러한 융합기술의 중요성 때문에 미국, 일본, 유럽 등 선진국은 정부와 기업이 연대하여 기술 간 융합을 고부가가치 창출에 필요한 첨단기술 로 인식하고 융합기술 개발을 적극적으로 추진 하고 있다. 미국은 NBIC (NT, BT, IT 및 인지
†주저자(E-mail: [email protected])
기술) 융합기술을 중심으로 NNI, NSF 등에서 연간 1,300억 달러를 투자하고 있다. EU는 국가 별 별도 프로그램 외에 EU FP7 (2007~2013, 678억 유로) 프로그램을 통하여 IT, BT, NT 분 야에 집중적으로 투자하고 있는데, 총 R&D 예 산의 69.9%가 IT, BT, NT 관련 분야에 할당되 고 있다. 일본은 Protein 3000, MIRAI, ERATO 등 프로그램을 통해 IT, BT, NT 및 융합기술을 정부주도로 집중 육성하고 있다.
NT-IT 융합기술은 원자 또는 분자 레벨의
나노기술을 IT기술에 접목하여 고성능, 소형
화, 이동성 등을 획기적으로 높인 새로운 핵심
원천기술이다. 본 고에서는 NT-IT 융합기술
을 크게 나노 정보감지 기술, 나노 정보처리
기술, 나노 정보저장 기술, 나노 정보전송 기
술, 나노 정보표시 기술 그리고 나노 정보전원
기술로 분류하였으며, 각 분야에서 핵심⋅요소
기술의 창출 및 확립이 NT-IT 융합기술이 추
구하는 목표이며, 아울러 핵심⋅요소 기술에서
원천성을 확보하는 것이 매우 중요하다고 할 수 있으므로 NT-IT 융합기술의 특성과 분류, 분류별 기술 분야 중에서 나노 정보감지 기술, 나노 정보표시 기술, 나노 정보전원 기술 등의 3개 분야의 국내⋅외 연구개발 동향을 살펴보 고, 동 분야의 산업동향 및 시장전망에 대하여 기술하였다.
2. NT-IT 융합기술의 개요
2.1. NT-IT 기술의 정의
NT-IT 융합기술이란 IT와 NT 신기술과의 결합을 통한 IT 기술의 고도화로 불연속적인 기술 도약 및 획기적인 신제품이 창출되는 현 상으로서, 기존 전통산업의 제품 또는 공정에 NT기술개발 결과를 응용하여 신제품⋅신공정 을 창출하는 IT접목과는 구별된다.
나노기술은 미래형 정보통신 기술개발을 목 적으로 한 기술범위의 큰 부분을 차지하고 있 으며, 미래 정보통신 기술의 근본이 되는 나노 기술 혹은 신개념 정보통신 기술의 창출을 위 한 나노기술을 NT-IT 융합기술이라고 하며, 나노급 물질계의 특성을 규명하여 나노계를 제작⋅제어함으로써, 극한의 신기능 정보통신 소재⋅소자 기술을 구현하는 것이라고 할 수 있다.
2.2. NT-IT 기술의 특성
21세기는 지능적(Intelligent)이고, 멀티미디 어성(Multimedia)이며, 개인 친화적(Personal) 이고, 인간화(Humanized)의 정보통신 사회로 특징지어지며, 이를 구현하기 위한 시스템의 초고속, 초 대용량, 다기능의 특성을 요구하여, 개별단위 측면에서 초고집적성, 초고속성, 초저 전력 소모성, 그리고 신기능성의 특성을 갖추 어야 한다. 따라서 이 미래형 개별단위를 창출 하기 위해서는, 물리, 화학, 생물 등의 기초과학 과 전자, 재료, 화공 등의 응용공학이 상호 유 기적이고 종합적으로 발전하여야 하며 이것이
바로 NT-IT 융합기술이며, 이것은 과학기술 및 정보통신기술의 새로운 영역을 창출하거나, 기존 제품의 고성능화로 21세기의 신(新)산업 혁명을 주도할 핵심 기술이다.
IT와 NT 등 신기술간 융합을 통해 IT기술 혁신과 다양한 신산업의 창출이 가능하고 아 직은 전 세계적으로 기술개발의 초기단계이므 로, 현재 우리나라가 기반을 잡고 있는 하드웨 어(HW)산업과 소프트웨어(SW)산업을 적절 히 이용하면서 미래형 고부가가치 제조업으로 발전시킬 수 있을 것이며, 새로운 기술 패러다 임 특성을 가지는 융합기술 분야의 기회 포착 을 통하여 선진국과의 원천기술 격차 해소 및 신 시장 선점이 가능하다.
미국과학재단(NSF)의 전망에 따르면 NT와 과 IT를 융합한 기술은 미래 모든 정보통신 고기능 소자에 필수적으로 적용되는 기반기술 이 될 것으로 예측하고 있으며, NT-IT 융합 기술은 연구개발의 위험부담이 매우 크며 고 가의 연구개발 장비가 요구되는 첨단인프라 및 기반투자형 연구분야이므로 국가주도의 안 정적이고도 중장기적인 계획 하에 연구수행이 필요하다. NT-IT 융합기술이 실생활에 적용 되면 초소형, 저전력, 초고속, 지능형의 성능 구현이 가능하여 인간과 인간은 물론 인간과 사물, 동물간 커뮤니케이션의 장벽도 제거될 것으로 전망된다.
2.3. NT-IT 기술의 분류
NT-IT 융합기술은 크게 나노 정보감지 기 술, 나노 정보처리 기술, 나노 정보저장 기술, 나노 정보전송 기술, 나노 정보표시 기술 그리 고 나노 정보전원 기술로 분류하며, 각 분야에 서 핵심⋅요소 기술의 창출 및 확립이 NT-IT 융합기술이 추구하는 목표이며, 아울러 핵심⋅
요소 기술에서 원천성을 확보하는 것 또한 매 우 중요한 기술 성격이다.
나노 정보감지 기술은 초소형 저전력 고감
도로서 정보를 감지할 수 있고 또 감지할 수
있게 나노 구조체를 제작 및 제어할 수 있는
Figure 1. NT-IT 융합기술의 분류.
기술을 의미하며 이미지센서, 음향센서, 압력 센서, 관성센서, 가스센서 등의 센서 기술, MEMS 기술, 구조체 기술 및 제어기술 등이 포함된다.
정보 감지 나노 센서는 극미량이나 초소형 측정 대상물을 감지 또는 측정하여 그 측정량 을 전기적인 신호로 변환하는 장치 즉 물리량 이나 화학량의 절대치나 변화, 소리, 빛, 전파 의 강도를 감지하여 유용한 정보로 변환하는 소자 또는 장치로 정의된다. 센서나 구동장치 들을 구현함에 있어서 구조가 작아지고 정교 해짐에 따라 NT 기술들을 근간으로 하여 센 서/구동 부품들이 개발될 전망이다.
나노 정보처리 기술은 기존의 반도체 트랜 지스터 소자의 기술적 한계를 극복하기 위해 서 반도체 나노소자, 유기분자 반도체 나노소 자 등의 신기능 나노 전자소자 기술이 연구 개발되고 있으며, 그 외에 나노 SoC 기술 등 이 포함된다.
정보량의 급속한 증가로 인류는 과거 30만 년 동안 축적한 정보를 향후 3년 내에 생산하
게 될 것(미국 버클리 대학 연구결과)이며, 이 러한 엄청난 양의 정보 처리를 위해서는 무어 법칙(Moore's Law)에 따른 지금까지의 반도 체 집적회로는 더 이상의 대응이 불가능하며, 또한, 미래 정보통신에 대두될 것으로 예상되 는 실시간 대화형 멀티미디어, 인식 및 추론 기능을 포함하는 인지형 네트워크 구성과 이 를 통한 신호 처리를 위해서는 수십~수백 Gbps 수준의 시스템 동작속도와 Tb급 이상의 메모리가 소요될 것으로 예상된다.
따라서 정보처리 시스템의 근간인 컴퓨터들 이 현실 공간 전반에 걸쳐 편재되고, 이들 간 의 유⋅무선 통합 통신망에 기반하여 사용자 가 필요로 하는 정보나 서비스를 즉시에 제공 하는 유비쿼터스 컴퓨팅 및 네트워크의 구성 을 위해서는 정보 처리 및 컴퓨팅 시스템의 소형화 및 저전력화가 요구되며 이를 위한 정 보처리 단계의 단순화가 예상된다.
나노 정보저장 기술은 지능적(Intelligent), 멀
티미디어성(Multimedia), 개인 친화적(Personal),
인간화(Humanized)의 21세기 정보통신 사회
구현을 위해 정보통신 시스템 및 단말의 대용 량화, 초고속화, 저전력 소비화, 그리고 신기능 화가 이루어져야 하므로 시스템 및 단말기에 서의 정보의 대용량 고밀도 저장 필요성이 증 가하여, 기록밀도 면에서 한계에 다다른 하드 디스크, CD, DVD 등 기존의 자기, 광디스크 기술의 한계를 극복하는 나노기술이 융합된 신개념의 고밀도 대용량 정보저장 기술로서 기존의 광디스크 기술의 한계를 대비한 신개 념의 초 분해능 광메모리 기술 및 나노입자 형 광 광 저장 기술에 많은 기술 성장을 이룩하여, 상용화를 위한 기술개발도 한창이며, 크게 전자 기계식 저장기술, 고체매상 저장기술 등이 있다.
전자기계식 저장기술에는 고밀도 하드디스크 기 술, 고밀도 광디스크 기술, 탐침형 저장 기술 등 이 있으며, 차세대 비휘발성 메모리 기술에는 PRAM, MRAM, NFGM, ReRAM, 나노임프린 트 유기 메모리 기술 등이 있다.
나노 정보전송 기술은 미래 광통신에서 요 구되는 광대역성을 성취하고 고전적 동작원리 의 한계를 극복하는 양자 광 통신소자의 기초 기술을 구현하기 위하여 연구하고 있으며, 반 도체 양자점 광통신소자 기술, 포토닉 밴드갭 회로/소자기술, 나노 플라즈모닉 광 커넥션 소 자, 양자통신 기술 등이 있다. 지식정보화 사 회의 중추신경망 역할을 수행하는 인터넷의 경우, 단순한 데이터 통신에서 음성과 비디오 가 통합된 멀티미디어 서비스화 하고 있을 뿐 아니라, 증가세 또한 급격하여 최근에는 3~4 개월에 두 배 이상의 용량 증가가 요구되어 매년 400% 이상의 서비스 신장이 이루어지는 실정이다. 정보전송의 대용량화, 초고속화에 따 라 정보전송용 소자의 패턴의 미세화가 이루어 지며, 40 Gbps의 광통신용 소자 및 60 GHz의 무선통신용 소자를 구현하기 위하여는 원자 단 위의 에피 성장 및 수십 나노미터의 패턴구현 등 나노 기술을 필요로 한다.
나노 정보표시 기술은 휴대성과 이동성이 요구되는 정보표시 단말기를 위한 분자 수준 의 나노소재를 이용한 초저전력, 구부림 가능,
박형의 정보 표시소자의 개발과 미래의 표시 매체인 극저전력 소모, 월등한 표시력, 다양성, 크기조절 유연성의 장점을 가진 나노 박막형 디스플레이 원천기술과 관련한 기술로서 CNT- FED, 전자종이, 나노입자 발광표시 소자, Nano Chromic 표시소자, 유기 단일분자막 트랜지스 터, 금속나노입자 전극 기술로 분류할 수 있다.
정보기술의 발전과 초고속 무선통신 서비스 의 확대 등으로 가볍고 전력소모가 작은 모바 일 정보표시소자, 실감 영상을 위한 고해상도 정보표시소자, 3차원 표시 소자 등 다양한 정 보표시 소자에 대한 요구가 증가하고 있으며, 나노기술의 접목을 통하여 기존의 정보표시소 자를 업그레이드하고, 신 개념의 정보표시 소 자를 제작한다.
나노 정보전원 기술은 이동 중에도 항상 IT 정보기기의 작동이 가능하며, 의복에 착용하거 나 부착 가능한 형태의 박막 플렉시블 전원으 로서, 고밀도의 에너지변환 및 저장 특성을 만 족시키기 위해 나노기술이 융합된 나노 포토 볼타익스(PV), 나노산화물 소재 기반의 초박 막 배터리, 나노카본을 이용한 초소형 연료전 지 및 발전-축전 기능이 하이브리드된 나노 혼성전원 기술 등이 있다.
나노 정보전원은 NT-IT 또는 IT-BT 융합형 나노 전자기기(예로서, 차세대 PC, 휴대폰, MEMS, NEMS, 인체내장형 로봇 등)를 작동하 는데 필요한 전기에너지원으로서, 나노소재에 의 하여 초소형, 박막형, 고효율 및 플렉시블 특성 을 갖는 발전 및 축전 소자이며, 나노 포토볼타 익 소자는 휴대폰 및 웨어러블 PC와 같은 차세 대 PC에 장착되어 모바일 전원소자로 사용된다.
3. NT-IT 기술의 연구개발 동향
3.1. 나노 정보감지 기술
3.1.1. 이미지센서
시각센서는 크기가 작고 이미지 품질이 우
수한 CCD (charge coupled device)와 생산단 가와 소비전력이 낮고 주변회로 칩과 통합이 쉬운 CMOS (complementary metal oxide se- miconductor)로 크게 나누어지며, 휴대폰, 화 상카메라, CCTV, 자동차탑재 카메라, 의료용 카메라 등으로 응용분야가 확대되고 있다. CCD 이미지 센서는 고화질, 고감도 특성과, 넓은 dynamic range, 저조도에서의 우수한 특성으 로 인해 고화질 디지털 입력기기와 고화소 고 품질 지향 제품에 채용되고 있다. CMOS형 이 미지 센서는 저소비전력과 저비용이라는 측면 에서 휴대전화기용 이미지 센서로 많이 쓰였 으나 기술혁신으로 화질이 향상됨에 따라 차 세대 모델에서의 채용이 적극 검토되고 있다.
8 M 이상의 고화소에는 이미 90 nm design rule이 적용되는 나노기술의 영역으로 진입하 였다.
국외 이미지센서의 주요회사는 Micron (미 국), Toshiba (일본), Sony (일본), Sharp (일 본), Sanyo (일본), Matsushita (일본), Agilent (미국), ST Micro (프랑스), Cypress (미국), Omnivision (미국) 등이 있으며, 현재 일본, 한 국, 미국 순으로 세계 시장을 점유하고 있다.
세계 CIS 업체 선두인 Micron은 shared pixel 구조를 적용하여 pitch 2.2 um의 3 M/5 M 화소제품과 1.75 um pitch의 8 M 화소제품 개발을 완료하였다. 마쯔시다전기가 상품화한 MOS형 이미지센서 “vMAICOVICON"가 CCD 이미지 센서와 같이 고화질 저소비전력을 실현 하여 주목받고 있다. 미쯔비시 전기는 CMOS 이미지 센서, MPU를 탑재한 흰색선 인식용 카메라를 개발중이다.
국내 이미지센서의 주요 회사는 삼성, Magna- Chip, Pixelplus, SiliconFile 등이 있으며, 앞선 두개의 회사는 Fab을 가지고 있으며, 나머지 2 개의 회사는 Fab을 보유하지 않고 있다. CMOS 방식의 카메라 모듈이 대세를 이루고 있는 추세 에서, 국내업체들은 CMOS 카메라모듈 분야에 기술적 장점을 지니고 있다.
삼성전자는 세계최초로 1.75 um 픽셀사이즈
Figure 2. Akustica에서 제작한 i-MEMS형 Micro- phone.
를 적용한 1/4'' 3 M 화소 CMOS 이미지센서 를 개발하였으며, MagnaChip은 업계 최초로 3개 이상의 칩으로 구현 가능했던 디지털 자 동초점(DAF) 기능을 구현하는 원칩(one chip) 3 M 화소 카메라폰용 CMOS 이미지센서를 출 시하였다.
3.1.2. 음향센서
음향 센서는 주로 사람의 음성인식을 위한 센서를 말하는데, 음파가 공기를 통하여 센서 에 도달하면 센서에서 진동판을 이용하여 음 파를 감지하며, 음파를 감지하는 방식에 따라 dynamic 방식, condenser 방식, piezoelectric 방식, piezoresistive 방식 등으로 나누어진다.
주 응용분야는 휴대폰, PDA, PMP, UMPC 등 의 휴대단말기와 보청기, 헤드셋 등으로 유비쿼 터스 기술과 USN기술의 발달로 인해 연구 및 응용이 향후 더욱 더 가속화 될 전망이다.
국외 음향센서의 연구는 Akustica, Knowles 와 같은 산업계와 DTU (덴마크), 칭화대(중 국), Infineon (독일), Berkeley (미국) 등의 학 계에서 활발히 연구하고 있다.
현재 기술적으로는 Akustica에서 표준 CMOS
공정을 기반으로 하는 integrated MEMS기술
을 이용하여 제작한 디지털 마이크로폰이 가
장 앞서 있다. 그 뒤를 이어 Knowles, Sonion
Mems, Memstech, Apogee 등 세계적으로 15
개 이상의 회사에서도 다양한 형태의 실리콘
마이크로폰을 개발하고 있다. 학계에서의 음향 센서는 DTU (덴마크), 칭화대(중국), Infineon (독일), Berkeley (미국)에서 주로 condenser 방식 위주로 센서를 개발하고 있다. 음향 센서 의 성능을 개선시키기 위하여 박막의 민감도 를 향상시키기 위한 다양한 구조가 연구 중에 있고, 박막의 두께와 크기 등을 조절하면서 성 능을 향상하는 방향으로 연구가 진행되고 있 다. Max Planck 연구소에서는 강유전체 nano- rod를 이용하여 piezoelectric 방식의 음향센서 에 대한 연구를 하고 있다.
국내에서는 MEMS 센서형태는 아니지만 음향센서의 경우 기계조립을 통한 소형화기술 이 상당히 앞서 있고, 이 기술을 이용하여 (주)BSE에서 개발한 ECM형태의 음향센서가 가격적인 면에서의 우세로 인해 세계시장의 50% 및 국내시장의 상당량을 점유하고 있다.
국내 연구개발로는 ETRI에서 ZnO를 이용한 압전 마이크로폰을 개발한 이후 단결정 신소 재를 이용한 고감도의 마이크로폰의 개발 및 콘덴서 마이크로폰, Surface형 마이크로폰에 대한 연구가 진행 중에 있고, KETI에서는 콘 덴서형 마이크로폰을 개발한 경험이 있으나 현재로는 그 성능적인 면에서 보완이 필요한 상황이다.
3.1.3. 압력센서
압력센서는 변위, 변형, 자기, 열전도율, 진 동수 등을 이용하는 것으로 기계식, 전자식, 반도체식으로 분류되며 반도체 압력 센서의 비중이 높다. 실리콘 미세가공 기술을 이용하 여 제작된 소형, 저가, 고감도 특성의 실리콘 압력 센서는 종래의 기계식 센서보다 고정밀 도 및 우수한 감도 때문에 1980년대부터 상품 화 되어 자동차의 MAP (Manifold Absolute Pressure)센서로서 응용되기 시작하였다.
촉각센서도 압력센서의 일종으로, 물체 접촉 에 대한 정보 처리를 위한 네트워크 기반의 촉각 센싱 시스템의 개발은 지능형 로봇뿐만 아니라 향후 혈관 내의 미세 수술 또는 외과
의 미세 절개 수술 등의 원격 의료 진단 및 시술 부문, 장애우 등을 위한 재활 의료 분야 에도 적용이 가능할 것으로 기대된다. 접촉에 관한 정교한 정보를 신호화 할 수 있는 촉각 센서의 개발은 로봇의 수요자들에게 다양한 기능의 부여를 가능하게 하면서 실버 로봇, 생 활 로봇의 효율성을 인식시키며 시장을 창출 할 수 있는 핵심요소가 될 것으로 기대된다.
국외 동향은 압저항형 실리콘 마이크로 압력 센서가 가장 많은 가운데 Bosch, ISS, Motorola, Infineon, Denso, Maxim, GE sensing 등에서 생산중이다. 압력센서는 현재 자동차 용도 중 심의 시장에서 수량기준으로 93%를 차지하고 있으며 엔진 컨트롤, 유압컨트롤, 카 에어콘 등에 사용되고 있고, 미국에서는 타이어 공기 압 검지용으로 이미 사용이 되고 있어 향후 국내보급도 기대된다. 압력센서의 다른 응용으 로는 의료용, FA관련, 각종 계측기 등으로 응 용범위를 확대하고 있는 상황이다.
촉각센서분야는 홍콩의 Chinese 대학에서 MEMS를 이용한 3축 힘 센서 어레이를 이용 한 촉각 센서를 개발하였고, 미국 일리노이 대 학에서는 폴리이미드 필름을 이용한 촉각 센 서를 개발하였으나, 촉각 센서의 전체적인 제 품들은 아직까지 분해 능력이나 집적도 면에 서 원하는 만큼의 성능을 얻지는 못하고 있는 상태이다. 현재 로봇에 사용하는 촉각 센서로 Tekscan사에서 독점적으로 공급하는 FSR (Force Sensing Resistor)이 있고, PPS (Pressure Profile Systems)에서는 capacitive sensing 방식의 촉각 센서를 판매하고 있다.
압력 센서에 관한 국내의 연구 및 개발 수 준은 다른 연구에 비해 활발하지 못한 실정이 며, 국내의 취약한 산업구조로 인해 다품종, 소량 생산방식에서 벗어나지 못하고 있다.
3.1.4. 관성센서
관성 측정 센서는 로봇이 움직일 때의 가속
도 및 각속도를 측정하여 로봇의 위치 및 자
세를 알아내는 센서로서 1990년대 이후 반도
Figure 3. I-MEMS형 가속도 센서 및 패키징 사진(미국:AD사).
체 공정을 이용한 MEMS 기술이 발전하면서 초소형화와 대량 생산이 가능한 제품이 속속 개발되고 있는 추세이다.
MEMS 관성 센서의 응용 분야는 지능형 로봇의 위치 추정뿐만 아니라 차량의 현가 장 치 및 브레이크 통합제어, 에어백, 전복감지시 스템, 차량 위치 인식 시스템(Car Navigation System: CNS)에 적용될 수 있으며 이동통신 복합단말기에 적용될 휴대용 위치 인식 시스 템(Portable Navigation System: PNS), 웨어 러블 컴퓨터(wearable computer)와 PDA 등 휴대용 정보기의 데이터 입력 장치에 적용 가 능하다. 항공 우주 분야에서는 항공기의 항법 시스템뿐만 아니라 초소형 항공기(Micro Air Vehicle: MAV), 미사일 자세 제어 시스템, 군 사용 개인 항법 시스템 등에 적용할 수 있다.
관성센서는 크게 선형 가속도를 측정 가능 한 가속도 센서와 각 가속도를 측정 가능한 자이로 센서로 구분되며, 실제의 6자유도 가속 도 검출을 위해서는 3자유도의 가속도 센서와 3자유도의 각속도 센서가 필요하다. 현재 가속 도 센서는 저가격화와 소형화를 어느 정도 달 성한 상태이나, 각속도 센서는 MEMS에 의한 소형화는 달성을 하였으나, 저가격화가 기술적 인 이슈로 남아 있다.
마이크로소프트, IBM, 인텔 등에서는 관성 센서를 이용한 3차원 인터페이스 장치를 개발 중이고, 소니는 3차원 자세 측정 장치를 개발 하고, 자사의 애완용 로봇 AIBO에 이를 적용 하여 AIBO의 자세 안정화에 이용하고 있다.
Honda에서는 자사의 인간형 로봇 ASIMO에 2축 가속도계와 2축 각속도계를 탑재하여 로 봇의 자세 및 관절 제어에 이를 이용하고 있 고 대부분의 기업은 실리콘 기반의 MEMS 기술과 ASIC 기술을 접목하여 제품을 생산하 고 있다.
국내에서는 에스엠엘전자, 마이크로인피니 티, 유비트로닉스 등의 관성센서 개발 업체 들 이 있으며, 그 중에서 에스엠엘전자가 소비자 용 3축 가속도 센서를 개발 및 양산 시험 중 에 있다.
3.1.5. 가스센서
기체중에 함유된 특정 성분의 가스를 그 성
질에 의해 구별하는 감지부와 감지된 신호를
전기신호로 변환하는 변환부로 구성된다. 전
위, 전류, 공진주파수, 전기전도도, 열량, 열전
도도, 광의 굴절율, 광의 흡수파장과 흡수량
등의 물리량 변화를 매개로 가스 검출하는 물
리적 센서와 화학 반응, 화학적 흡착, 화학 발
(출처: ETRI) Figure 4. 반도체식 나노선 가스 센서.
광 등에 의해 가스 검출하는 화학적 센서로 구분한다.
반도체식의 경우 금속 산화물 나노 파우더를 이용한 제품은 일본 Figaro사나 유럽 MiCS 사 에서 이미 상용화되어 있고, 더 나은 특성 구 현을 위해 탄소나노튜브, 전도성 폴리머나 금 속산화물 나노 소재 또는 금속 등의 하이브리 드 소재 기술이 연구되고 있으며, 광학식의 경 우 MEMS 기술을 이용하여 스펙트럼 분석용 챔버를 소형화하는 연구가 스위스 ZTH 등 에 서 많이 연구되고 있다. 반도체식의 경우 국내 에서는 세주실업이나 센텍코리아에서 MEMS 센서를 장착한 디지털 음주측정기를 상용화했 으며, 감지 소재의 경우 대학을 중심으로 기초 연구중이고, 광학식의 경우 ETRI, KETI나 경 북대를 중심으로 연구중이며, 유비쿼터스용 스 마트센서의 경우 ETRI에서 연구 중이다.
3.2. 나노 정보표시 기술
3.2.1. CNT-FED
탄소 나노튜브(CNT)의 높은 전계방출 특성 과 물리⋅화학적 안정성을 바탕으로, 전자빔을 이용한 음극선 발광의 CNT-FED가 나노 기 반 차세대 평판 디스플레이 기술로 개발되고 있 다. CNT-FED는 Figure 5(나)에서 보는 바와 같이, 1세대 FED 기술인 Spindt형 Mo-tip 대신 에 CNT 전계 에미터를 전자원으로 채택하였 으며, CNT 파우더를 유기 바인더, 필러, 용매
등에 섞어 페이스트(paste)로 만든 후 스크린 인 쇄(screen printing) 공정으로 캐소드(cathode)를 만드는 방법과, 유리 기판 위에 CNT를 선택적 으로 성장시켜 캐소드를 제작하는 방법으로 나눌 수 있다.
미국의 Nano-Proprietary사는 탄소 물질 기 반의 전계방출 소자에 관한 원천 특허를 바탕 으로, CNT-FED를 비롯하여 일본 Canon사가 개발하고 있는 SED에 대한 특허권을 행사하 고 있다. 미국의 Motorola사는 유리 기판 위에 CNT를 직접 성장시키는 CNT-캐소드 기술을 개발하여 5-inch 컬러 FED 모듈을 발표하였으 며, 개발된 CNT-FED를 Nano emissive display (NED)로 명명하였다. 프랑스의 LETI 연구소 도 CNT의 직접 성장 방법을 개발하여 모노, 컬러 FED를 개발하고 있다. 일본의 Mitsubishi 사는 Hitachi, Noritake 사와 함께 NEDO (Na- tional Energy Development Organization) 프 로젝트의 일환으로 CNT 기반의 나노 전자방 출원을 이용한 FED 개발을 추진하였으며(2003 년부터 3년간 100억원 규모), 전자방출원으로 사용될 수 있는 나노물질 개발과 전계방출 소 자에 집중하고 있는 것으로 알려져 있다. 특 히, Mitsubishi 사는 CNT 특허를 매입하여 나 노 에미터 재료개발에 집중하고 있으며, 최근 에는 CNT를 이용한 고휘도 램프 개발을 보고 하였다. Noritake (Ise Electronics) 사는 VFD (Vacuum Fluorescent Display)의 경험을 토대 로 하여 1998년부터 CNT를 이용한 고휘도, 저전력, 장수명을 특징으로 하는 램프를 개발 하고 있다.
국내에서는 삼성종기원과 삼성SDI가 스크린
인쇄 공정을 이용하여 CNT-FED를 개발하고
있으며, ETRI는 CNT 전계 에미터와 TFT를
결합한 저전압구동, 저소비전력의 능동형 CNT-
FED를 개발하고 있다. 금호전기, 삼성SDI를
비롯한 다수의 업체가 CNT를 이용한 조명용
면광원과 더불어 LCD-BLU용 CNT-FEL를
개발하고 있다.
(가) (나)
Figure 5. 탄소 나노튜브 구조도(가)와 이를 이용한 전계방출 디스플레이(FED) 소자의 개념도(나).
3.2.2. 전자종이
마이크로 캡슐 또는 미리 조성된 픽셀 내의 대전된 나노 입자가 전압의 극성에 따라 움직 이는 성질을 활용하여 나노 입자의 표면 처리 를 통해 분산성과 비중을 조절하고, 색상을 부 여하여 총 천연색을 구현하며, 초저전력 소자 구현이 가능하다.
현재, 전기영동을 이용한 전자종이는 마이크 로 캡슐을 이용하여 간단한 프린팅 방식으로 캡슐을 코팅하여 사용하는 E-ink사 방식, 엠 보싱 기술을 이용하여 미리 형성된 픽셀(mi- crocup) 내에 현탁액을 주입하여 밀봉하는 SiPix사 방식과 분산매를 사용하지 않고 토너 와 같은 방식으로 이종 입자를 각 픽셀에 주 입하는 Bridgestone사의 QR-LPD 방식이 경 합을 벌이고 있다(Figure 6).
가장 상용화에 가까운 기술로는 E-ink 사의 마이크로 캡슐 방식으로 알려져 있으며, Bri- dgestone의 QR-LPD도 현재 게시판 또는 self- label 시장을 타겟으로 제품을 개발하고 있다.
국내에서는 삼성전자와 LPL이 각 기업의 기 존 시설을 이용하여 TFT back panel을 제조 하고 그 위에 E-ink사의 image panel을 수입, 부착한 전자종이 시제품을 개발하였다. 또한 LG 전자는 일본 Bridgestone의 QR-LPD 방 식의 전자종이를 개발하였다.
3.2.3. 나노입자 발광 표시소자
Nano 크기의 반도체 결정은 그 크기에 따
라 물리⋅화학적 성질이 매우 민감하게 변화 되는 특성을 가지고 있으며, 이러한 나노 결정 이 가지는 발광현상을 이용하여 표시 소자 등 에 응용하기 위한 기술 개발이 활발히 진행 중이며, Si, ZnO, CdSe 등 다양한 종류의 반 도체 나노 결정에서 발광현상을 연구 중이다.
나노 결정 실리콘 광원의 경우는 미국 Caltech 의 Harry Atwater 교수 그룹에서 실리콘 MOSFET nanocrystal-floating gate memory 구조를 응용한 field-effect LED를 개발하였다 (2005년 Nature Materials).
Minnesota 대학의 Campbell 교수 그룹에서 실리콘 나노 결정을 분말 형태로 개발하여 발 광 현상을 보고하였으며(2007 Group IV Pho- tonics, Figure 9), 유럽에서는 이탈리아 Trento 대학의 Lorenzo Pavesi 교수와 Catania 대학 의 Francesco Priolo 교수 그룹이 나노 결정 실리콘에서 광 이득을 최초로 관찰한 후 이를 이용한 광원 소자 연구를 활발히 진행 중이다 (2000년 Nature). 또한 최근에는 광통신 분야 에 응용하기 위하여 실리콘 나노 결정과 희토 류 원소를 이용한 광원 소자 개발에 관한 연 구도 활발하게 진행 중이다.
나노 크기의 반도체 결정의 발광 기술 개발
에 대한 국내의 연구는 외국에 비해 극히 미
비하다고 판단된다. 이와 같은 기술 분야에 대
한 현재 국내의 연구 및 투자는 거의 전무한
상태이며, 국가적 차원의 지원 하에 공동연구
를 하는 규모가 큰 연구단이 없는 실정이다.
(가)
(나)
(다)
Figure 6. 전자 종이를 위한 전자 잉크 개념도: (가) E-ink사의 마이크로 캡슐 방식, (나) SiPix의 Micro- Cup, (다) Bridgestone의 QR-LPD.
Figure 7. E-ink사와 Seiko사가 공동 개발한 전자 종이를 이용한 세계 최초의 손목시계.
ETRI는 silicon nitride passivation을 이용한 고효율 가시광선 실리콘 나노결정 LED 개발 에 있어 세계적 선도결과를 발표하고 있다 (Figure 10). KAIST는 희토류 doped 나노결 정을 응용한 광증폭을 세계 최초로 보고하였 고, 희토류 doped 나노와이어를 생성하여 이 를 Nanoletters에 발표하였다. 이외에도 표준 과학연구원, 광주과기원, 서울시립대, 경희대에 서 꾸준히 연구를 수행해 오고 있다.
Figure 8. GaN 박막 속의 나노 크기 CdSe에서 발 광하는 모습(2005, Nano Letters).
Figure 9. Si 나노 결정의 발광 모습(2007, Group IV Photonics).
3.2.4 Nano Chromic 표시소자
Electrochromic display는 외부에서 전기적으
로 색을 조절하여 정보를 표시하는 기기로서,
Figure 10. Si 나노 결정의 전계발광 모습(2006, IEEE JSTQE).
종래의 WO
3등을 이용한 방식 대신 나노입자 TiO
2에 산화/환원 반응을 색의 변화로 진단하 는 viologen을 흡착시켜 전기적으로 색을 표시 한다.
NTERA는 nano 구조의 박막 전극을 이용 하여 electrochromic 디스플레이를 개발하고 있으나, 현재, 국내에서 이러한 디스플레이 소 자를 개발하고 있는 곳은 없는 것으로 파악되 고 있다.
3.2.5. 유기 단분자막 트랜지스터
저가격, 대면적이 가능한 유기반도체트랜지 스터는 이동도가 -1 근처의 값으로 매우 한정 되어 있다. 이러한 약점을 극복하기 위해 Self-Assembled Monolayer (SAM) 절연막을 사용하여 매우 낮은 전압에서 작동하는 트랜 지스터를 개발하고 있다.
미국, 유럽, 일본 등 대부분의 관련 연구 그 룹에서는 유기박막트랜지스터의 상업화를 위 한 연구를 진행하고 있다. 유기박막트랜지스터 의 약점인 낮은 이동도를 극복하기 위하여 새 로운 유기반도체를 합성하는 것 이외에, 고유 전율 박막이나 얇은 유전박막을 이용한 특성 향상 연구가 진행중이다.
Figure 12는 독일의 Max-Planck 연구소에 서 발표한 self-assembled monolayer (SAM) 기 술을 이용한 유기박막트랜지스터 기술로서 n- octadecylphosphonic acid라는 물질을 이용하여
Figure 11. Ntera 사의 NanoChromics display 구 조도 및 시제품.
누설전류가 매우 작고 안정적인 유기박막트랜 지스터를 제조하여 동작전압이 기존의 수십 V보다 매우 낮은 3 V 수준인 트랜지스터 개 발에 성공한 것이다.
국내에서는 삼성, LG 등 기업 연구소와 국 가 출연 연구소 및 대학에서 유기박막트랜지 스터의 연구가 매우 활발히 진행되고 있으며, 고유전율 유전체를 이용한 저전압 유기박막트 랜지스터 연구가 발표되었다.
3.2.6. 금속 나노입자 전극
기존의 진공 스퍼터링과 포토리소그래피 공 정을 이용한 금속배선은 제조단가가 높고 플 라스틱 기반 소자에 적용이 어려우며, 프린팅 방법을 사용하기 어려운 단점이 있다. 이를 극 복하기 위해 나노사이즈의 금속 입자를 분산 시켜 잉크젯이나 프린팅 방법으로 배선을 형 성하는 기술이 개발되고 있다.
금속 나노입자 분산액을 잉크젯 등의 방법
을 이용하여 프린팅할 수 있으며, 이렇게 형성
(출처: 독일 MAX-planck 연구소) Figure 12. SAM 절연막을 이용한 유기박막트랜지스터 특성.
된 배선은 소결공정을 통해 낮은 저항의 금속 배선으로 변환되는데, 나노사이즈의 금속은 벌 크에 비해 매우 낮은 용융점을 가지므로 100
℃ 근처의 온도에서도 소결이 가능하며, 이러 한 낮은 소결 온도로 플라스틱 기반의 전자소 자에 응용이 가능하다.
미국, 유럽, 일본 등 각국에서 금속 나노입 자 제조 기술을 개발하고 있으며, 주로 잉크젯 용으로 개발하고 있으며, Display, RFID, TFT, PCB 등의 제품에 적용하기 위한 기술 을 개발하고 있다.
Cima Nano Tech, NanoMas 등의 기업에서 은(silver) 나노입자 대량 생산기술을 개발 중 이며, 잉크젯을 이용하여 배선을 형성하여, 소 결 온도 200 ℃ 이하, 비저항 5~10 µΩ-cm의 특성을 확보하였다. 또한 국내에서는 ANP, Paru, InkTek 등에서 은 나노입자의 분산액을 제조 공급하고 있다.
3.3. 나노 정보전원 기술
3.3.1. 나노 포토볼타익 소자
포토볼타익(Photovolaic; PV)소자는 빛을 전기로 직접 변환시키는 발전(發電) 소자로서, 솔라셀(solar cell)로 불리기도 한다. 나노 PV 소자는 나노소재를 이용하여 고효율, 컬러, 투
Figure 13. NanoMas의 금속 나노입자를 이용한 금속배선 공정.
명 및 플렉시블 특성을 동시에 만족하는 차세 대 전원소자이며, 나노 PV 소자는 나노 유기 염료감응형과 유기고분자형으로 나뉘어진다.
나노 양자점으로 Multiple exciton genera-
tion (MEG) 현상을 이용한 효율 극대화된 PV
Figure 14. 나노 TiO2 산화물 기반 염료감응형 PV 구조.
Figure 15. (왼쪽) 플렉시블 투명 염료감응형 PV (ETRI 개발), (오른쪽) 유기고분자 PV (SIMENS 개발).
소자 개발이 진행중이며, 국외에서는 NREL, Sandia Lab. 등에서 PV를 개발하고 있으며, NASA의 spectrolab에서 고효율 항공우주용 PV 개발하고 있다. 또한 Sharp, Kyocera, Toshiba 등 기존 PV 생산 업계의 생산 용량 증가 및 새로운 저가 고효율용 나노 PV를 자 체 연구개발하고 있고, 스위스 EPFL을 중심 으로 유기 염료감응형 PV가 개발되고 있으며, LANL (Los Alamos Nat’l Lab)과 NREL에 서 MEG를 이용한 PV를 연구 중이다.
유기 염료감응형 PV 관련 기술력은 현재 ETRI가 국내 기술을 주도하고 있으며, 기술수 준은 세계 수준과 대등하다. 또한 KIST, 화학
연구원, 전기연구원 등에서도 연구개발을 착수 하였다.
3.3.2. 초박형 배터리
초박형 배터리는 충전과 방전을 반복하는 2 차전지 형태의 박막전지(Thin film battery)와 충전 없이 한번 방전 후에 버리는 1차전지 형 태의 페이퍼 전지(Paper battery)로 나뉜다.
박막전지는 증착방식으로 집전체, 양극, 전
해질, 음극을 순차적으로 제조하여 패키징한
것으로, 고가인데다 용량 및 에너지 밀도는 작
으나 전고체형으로 안전하고 수명특성이 우수
하여 특히 MEMS/NEMS 소자용 전원으로
Figure 16. 배터리 인터컬레이션 기능.
Figure 17. 초박형 이차전지(왼쪽) 및 나노 섬유구조 배터리(오른쪽).
각광받고 있다. 페이퍼 전지는 기존의 망간전 지를 필름전지화 한 것으로 스마트카드 및 저 가형 RFID 태그용 전원으로 주목받고 있다.
미국은 리튬이온 배터리의 상용화가 일본, 한국보다 늦어 기술격차가 발생하고 있으나, 의료기와 같은 특수용도의 초소형 리튬이온 배터리의 기술은 오히려 앞서 있다. 미래기술 적 측면에서 신재료의 개발 연구(Argonne 국 립연구소), 마이크로 박막 배터리의 연구개발 (Oakridge 국립연구소)이 상당히 앞서 있다.
페이퍼 전지 관련해서는 주로 이스라엘 및 미국 업체 쪽에서 많은 개발이 진행되고 있으
며, PowerPaper사, SOLICORE사, TBT사 등 이 대표적이다. 일본은 대학 및 연구소에서 상 용화를 목표로 하는 기초재료 연구, 특히 리튬 금속 고분자 배터리 시스템을 목표로 하는 연 구가 활발히 진행되고 있으며, 산학연의 연구 연계 시스템이 강점이다.
LG화학과 삼성 SDI와 같은 대기업에서는
주로 소형 및 중대형의 리튬이온 및 리튬이온
폴리머 배터리의 생산 및 양산화에 주력하고
있으며, 세계 리튬 2차전지 시장 점유율 2위를
지키고 있다. SKC, 새한 에너텍, 한국 파워셀,
코캄 엔지니어링 등의 중소기업에서는 주로
Figure 18. 연료전지 구조 및 작동원리.
세부 공정기술의 개선을 통한 틈새시장, 예를 들어 PDA용, head-set, memory back-up 등 의 용도로 개발하고 있으며, 소규모 매출도 이 루어지고 있다. 또한 ETRI, KRICT, KERI, KETI, KIST 등의 연구소에서는 고용량화, 초 소형화 및 박막화를 위한 리튬금속 고분자 배 터리, 리튬-유황 배터리, 마이크로 박막 배터 리 등의 재료 및 공정 개발에 집중하고 있다.
3.3.3. 초소형 연료전지
연료전지는 연료가 갖는 화학에너지를 전기 화학반응에 의해 직접 전기에너지와 열로 변환 시키는 장치로서 기존의 열기관보다 높은 에너 지 효율을 가진다. 초소형 연료전지라 함은 수 W급 이하의 휴대용 연료전지를 의미하며, 미니 어처 또는 마이크로 연료전지라고도 한다.
미국은 DOE의 주도로 국립연구소들과 민간 기업간의 콘소시움을 구성하여 다양한 분야의 연료전지 연구를 진행중이며, 특히 LANL (Los Alamos Nat'l Lab.)과 MSI (Manhattan Scientific, Inc.)사가 휴대용 연료전지 분야에 서 가장 앞선 기술을 보이고 있다. 이외에도 JPL (Jet Propulsion Lab.), Giner 등이 휴대 용 연료전지 스택개발이나 응용에 참여하고 있다.
Motorola는 일찍부터 LANL과 공동으로 마
Figure 19. 마이크로 연료전지.
이크로 DMFC 개발을 위해 박차를 가하고 있 으며, 수 년 내에 팩을 상용화할 예정이다. 일 본은 NEDO 주도하에 자동차 회사들과 함께 전기자동차용 연료전지 개발에 주력하고 있으 며, NEC는 카본 나노튜브로 촉매를 제조하여 고출력의 연료전지를 개발하였다고 발표하였 으며, SONY는 C60을 전해질로 사용하여 고 성능 연료전지를 개발하였다고 발표하였다.
국내에서는 1994년부터 본격적인 고분자 전
해질 연료전지의 개발을 시작하였으며, 주로
자가 발전용이나 전기자동차용 개발에 주력하
고 있으며, 국립연구소와 학교 및 일부기업이
Figure 20. 플렉시블 디스플레이 로드맵.
참여하고 있다. 삼성종합기술원, LG화학, SK, CETI 등과 같은 기업들과 KIST, KIER 등의 연구소, 그리고 여러 대학에서 DMFC 전극, 스택, 발전 시스템, 촉매, 전해질 막, 분리판 등에 관련한 연구를 수행하고 있다.
4. 산업동향 및 시장전망
나노기술을 응용한 제품시장은 현재 전 세 계 제조업 부문의 0.1% 이하를 차지하고 있지 만 2014년에는 15%로 성장해 2조6천억 달러 에 이를 전망이다(출처: Lux Research(www.
luxresearchinc.com)의 보고서인 “Sizing Nano- techno logy's Value Chain”과 Nano Weekly 120호, 2004). 또한, Frost Sullivan(2000년)사 등이 예측한 미래 유망 신기술 분야들 사이의 융합을 통해 형성된 NT-IT 융합 분야의 시장 은 연평균 성장률(CAGR)이 48.7%로 고성장 을 거듭할 것으로 예측하고 있다.
4.1. 나노 정보감지 기술의 산업동향
마이크로 머신 기술(MEMS)을 이용한 센 서기술은 정보통신 분야, 자동차, 바이오, 인더 스트리얼, 의료 등 다방면으로 퍼지고 있다.
특히 휴대전화에는 마이크로 가속도 센서, 마 이크로 조도 센서, 실리콘 마이크 등이 탑재 되기 시작해 네비게이션, 휘도 조정, 고음질의 기능 향상에 공헌하고 있다. 또 자동차에는 압력 센서나 가속도 센서 등이 탑재되어 안전 성이 향상되고, 쾌적한 운전을 가능하게 하고 있다.
MEMS형 광센서(이미지센서 포함)는 2005 년 기준 약 50억불이나 Gartner 보고서에 따 르면 연평균 11.2% 성장으로 ’08년도에는 약 94억불에 이를 전망이다. 휴대폰을 비롯한 개 인용 휴대단말기 관련하여 고감도 음향센서의 경우 2006년 기준 총 7억8000만대에 이르고 있고, 고품격 음향센서 및 스피커(이어폰)에 대한 기술이 더욱 확대되어 실리콘 마이크로 폰의 경우 2006년 매출이 약 210억원 정도로 작으나 향후 매출이 증가되어 2010년에는 1,450 억원 정도의 국내시장이 전망된다.
마이크로 압력센서의 경우 국내시장 규모는
출처: 디스플레이 뱅크, 2007 Figure 21. 플렉시블 디스플레이 시장전망.
2006년 기준 약 3,750억원에서 2010년에는 5,200 억원으로 예상되어 139%의 신장률을 보일 것 으로 전망된다. 2013년 10억 달러 규모의 세계 가스센서 시장에서 환경감지 분야의 시장은 약 2억 달러 규모로 예상되고 있으며(Chem- ical Sensor 2004", Freedonia Group), 산업분 야, 의료기 분야로 확장되어 추후 약 12억 달 러 규모의 시장이 형성될 것으로 전망된다.
4.2. 나노 정보표시 기술의 산업동향
모바일 디스플레이는 현재 유리 기판의 LCD 가 주로 사용되고 있으나, 단기적으로는 유리 기판의 AM-OLED가 점진적으로 사용이 확대 될 전망이며, 장기적으로는 플렉시블 LCD, 플 렉시블 OLED 및 전자종이로 발전할 전망이다.
플렉시블 디스플레이는 용도에 따라 휴대용, 사무용, 가정용, 공용으로 나뉘어져 기술 발전 이 이루어질 것으로 전망되며 특히, 휴대폰 등 고품위 디스플레이는 TFT-LCD/OLED를 중 심으로, 두루마리형 대면적 정보표시소자는 전 자종이를 중심으로 발전할 전망이다.
4.3. 나노 정보전원 기술의 산업동향
2000년 이후 태양전지 세계시장 규모가 확 대되어, 연 평균 35% 증가하고 있으며, 2004 년 현재 태양전지 세계시장 규모는 1 기가와 트 선적에 60억불에 이른다.
차세대 나노 PV 시장은 2008년 이후 형성
Figure 22. 포토볼타익 솔라셀 시장규모와 전망.
Figure 23. 이차전지 시장규모와 전망.
될 것으로 예상되며, 2010년경 전체 시장의 약 10% 이상을 점유하고, 전체 PV 시장은 330억 불, 나노 PV는 30억불 이상의 시장이 예상된 다. 초박형 배터리 시장은 태동기로 시장이 형 성되지 않았으나, 향후 초소형 1차 및 2차전지 시장을 신규 창출하여, 기존의 소형전지 시장 을 점진적으로 대체할 것으로 예상된다. 소형 1차전지 시장은 국내 5000억원 세계 30조원 (2011년 기준, 로케트 전기)으로 전망되며, 소 형 2차전지의 세계시장은 7조, 국내시장은 1조 4천억원으로 평가되고 있다(2008년 기준, LG 경제연구소, 한국전지연구조합).
RFID/USN의 세계시장 전망은 50조, 국내
시장 5조로 예상되며, 에너지 디바이스가 차지
하는 비중을 5% 정도로 감안하면 세계시장 2
조 5000억원, 국내시장 2500억원의 마이크로
Figure 24. RFID/USN 시장규모와 전망.
에너지 시장이 예상된다(2010년 기준, 전자신 문, 삼성경제연구소).
2006년 세계의 마이크로 연료전지 시장은 1220만 달러의 규모를 기록했으며, 2011년 1억 1170만 달러 규모로 성장할 것으로 예상된다 (이노베이티브 리서치 앤 프로덕츠(iRAP) 보 고서).
5. 결 론
현재 전세계적으로 2000년 이후 융합기술의 국제특허가 증가 추세이며, 우리나라도 융합기 술의 특허 비중이 증가하고 있으나 아직까지 전체 국제특허의 5% 미만을 차지하고 있는 실정이다. NT-IT융합 기술 분야의 세계적인 원천특허를 조기에 확보하기 위해 지식재산권 에 대한 범부처 차원의 종합 관리 및 지원을 강화할 필요가 있으며, 기존의 NT기술 개발
과 차별화된 서비스 지향의 기술개발을 추진 하여 원천기술과 부품소재 및 시스템을 연계 하여 기술의 활용성을 극대화시킬 필요가 있 다. 또한 기술개발과 연계하여 국제표준화 활 동을 강화하고 미래 기술 및 시장의 주요 이 슈 발굴 등을 통해 국제 표준화 논의를 주도 하는데 참여해야 할 것이다.
NT-IT 융합 관련 다양한 분야의 전문가들 이 자발적으로 참여하고 기술/학제 간의 벽을 넘어 융합 기술 및 산업에 대한 아이디어와 정보를 공유할 수 있는 교류의 장을 활성화하 고, 융합기술의 발전을 위해 장기적 인력 수급 분석을 통해 학제적 지식과 기술을 갖춘 융합 기술 전문인력 양성 전략의 수립이 필요하며 글로벌 경쟁력을 갖춘 우수인력 확보 및 양성 을 위한 국제협력체계 구축이 요구되고 있다.
따라서 융합기술 관련 정부부처의 R&D, 인프 라확충 등 관련 계획의 상호 보완적인 추진전 략 제시와 특정 부처나 학제의 관심을 넘어 부처 상호간의 중복을 배제하고 협력을 통하 여 시너지 효과를 극대화하며, 다양한 학제들 간의 교류 활성화를 촉진할 수 있는 방안을 수립하여야 할 것이다.
현재 IT 기술이 성숙기에 접어들고 있고, 통신 서비스 시장 등 기존 IT 시장의 경쟁 격 화로 새로운 Blue Ocean 창출이 필요하다. 융 합기술은 산업별 가치사슬 내에서 수평적 통 합과 더불어 다른 산업의 가치사슬로의 수직 적 확장 및 영역 재구성이 요구되고 있다.
세계 최고 수준인 IT인프라는 첨단 기술/제
품의 Test Bed로 활용될 수 있으나 IT 기술
및 시장의 성숙에 따라 새로운 성장 모멘텀이
필요하다. 미래 사회의 수요 분석을 통해 추진
중이거나 이미 확보한 NT-IT 유망원천융합기
술과 연계하여 우리나라의 강점을 발휘할 수
있는 융합 신산업 분야를 발굴⋅지원할 필요
가 있다. 또한 전략분야 기술을 선점하고 초기
시장을 창출한 뒤에 산업화를 촉진하여 융합
기술의 선순환적 발전을 도모하는데 총력을
기울여야 할 것이다.
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% 저 자 소 개
이 일 형
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기술사업평가팀 책임연구원
최 붕 기
1997 한국항공대학교 기계설계학과 학사
1999 한국항공대학교 기계설계학과 석사
2001～현재 한국과학기술정보연구원 산업정보분석팀 선임연구원
김 경 호
1979 서울대학교 화학공학과 학사 1981 한국과학기술원(KAIST) 화공과
석사
1981～1984 한국화학연구소 근무 1997 서울시립대학교 환경공학과
박사수료
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14. 한국전자통신연구원, 차세대 신성장 동력, IT-BT-NT 융합기술혁명, ETRI CEO In- formation, 39 (2006).
김 종 대
1982 경북대학교 전자공학과 학사 1984 경북대학교 전자공학과 석사 1994 뉴멕시코대학 반도체공학 박사 1995∼ 현재 전자통신연구원 IT-NT
그룹장
이 영 재
1992 충남대학교 고분자공학 학사 1994 충남대학교 고분자공학 석사 2001 펜실베니아 주립대학 재료공학
박사
2002～2003 AIST 박사후 연구원 2003～2004 삼성정밀화학 책임연구원 2004～현재 특허청 무기화학 심사관
