◆ 센서혁명 (上) / '보이지 않는 힘' 센서기술 어디까지 왔나 ◆

운전을 잘한다는 소리를 들었던 김유진 차장(42)은 가장 큰 고민이 '주차'였다. 좁은 공간에 주차하기는 아직도 쉽지 않다. 하지만 최근 차를 바꾼 후 이 고민이 해소됐다. 어드밴스트 주차 조향 보조 시스템(ASPAS)을 작동하면 스티어링휠이 자동으로 돌아가며 직각 주차와 평행 주차를 쉽게 할 수 있게 된 것. 김 차장은 "주차 스트레스를 없애니 운전이 더 즐거워졌다"고 말했다. 이처럼 김 차장의 고민을 해결해준 것은 신차 측면에 탑재된 '초음파 센서' 때문이다. 이 센서는 주차 공간을 탐색해 운전석 화면에서 브레이크페달과 변속기 조작을 안내한다. 이처럼 신형 제네시스나 LF쏘나타 등 신차는 안전, 친환경, 편의성, 텔레매틱스 등 거의 모든 분야에서 첨단 센서가 자동차의 성능을 좌우하고 있다. 실제로 자동차 한 대당 내장된 평균 센서는 2000년에는 87개(산소ㆍ압력ㆍ온도센서 등)에 불과했으나 2010년에는 160개(가속도ㆍ온습도ㆍ빛감지ㆍTPMSㆍ에어백 등)로 늘어났으며 2015년에는 200개(자율주행센서ㆍ레이더센서ㆍ지능형 충돌방지센서), 2020년에는 300개 수준으로 늘어날 것으로 예상된다.

휴대폰도 2000년 중반까지는 일부 게임과 카메라, 마이크폰 정도에만 활용됐지만 2007년 스마트폰 등장으로 상황이 급변했다.

아이폰에는 터치센서 기능을 활용한 사용자경험(UX)이 적용됐다. 2010년엔 자이로스코프(중력계), 근접센서, 조도센서 등이 탑재되면서 여러 가지 기능을 스마트폰으로 구현했다.

지난달 27일 출시된 삼성전자의 최신 전략 스마트폰 '갤럭시S5'에는 심박(HR), 지문인식, 기압, 자이로, 홀 등 각종 최첨단 센서가 10개나 탑재됐다. 이전 모델 '갤럭시S4'(9개)보다 늘었다.

특히 갤럭시S5에는 지문센서와 심박센서가 추가됐다. 홈 키에 문지르는 방식으로 탑재된 지문센서는 사용자의 지문 정보를 인식해 편리하게 단말 보안 유지를 가능케 한다. 후면 카메라 아래에 위치한 심박센서는 손가락 피부에 LED 빛을 비춰 혈류 흐름에 따라 반사된 빛의 양을 측정해 그 변화로 맥박을 계산한다. 그리고 분당 심장박동수(bpm)를 표시해준다. 이 센서 하나로 스마트폰이 헬스 모니터링 기기로 둔갑한 것이다.

이제 스마트폰에서 카메라는 시각을 구현하고 마이크가 청각을, 터치스크린이 촉각을 대신한다.

가속도센서와 자이로센서는 균형감각을 구현할 수 있다. 두 센서는 신체에서 달팽이관 역할을 한다. 즉 위치와 기울기를 인식하고 균형감각을 돕는다.

센서는 이처럼 일상생활 곳곳을 파고들고 있다. 웨어러블 기기와 사물인터넷(IoT)은 사실상 '센서' 그 자체다. 삼성의 스마트 손목시계 '기어2'와 헬스밴드 '기어피트'는 심박센서와 가속도ㆍ자이로 센서를 탑재해 사용자의 움직임을 감지하고 맥박을 체크하게끔 했다. 앞으로 이들 센서를 통해 웨어러블 기기는 사용자의 수면 상태를 분석하거나 에어컨ㆍ오디오 등 전자기기를 원격조종하는 리모컨 역할이 확대될 전망이다. 또 보디미디어의 '암밴드(Arm Band)'에 내장된 센서들은 피부와의 접촉을 필요로 하는데, 피부 전류 반응(사용자의 땀 흘림을 측정)이나 신체 온도, 열속(신체의 열 손실률) 등 측정에 활용된다.

수면 중 몸의 상태를 모니터링해 최적의 수면 시간을 제안하는 '슬립 트래커(Sleep Tracker)'에도 센서가 내장돼 알람을 설정한 범위 중 가장 일어나기 좋은 몸의 상태를 파악해 깨워준다.

미국 벤처기업 '위딩스'가 만드는 체중계에는 무선인터넷 센서가 부착돼 있다. 사람이 체중계에 올라서면 체중ㆍ근육량ㆍ지방량ㆍ체질량지수 정보가 PC나 스마트폰으로 바로 보내져 실시간으로 개인 신체 건강정보 관리가 가능하다.

이같이 센서를 이용한 기기가 속속 등장하고 있는 이유는 센서가 기존 온도, 압력, 가속도, 변위 등을 단순하게 측정했으나 최근에는 '스마트 센서'로 진화하며 시스템온칩(SoC) 기술이 접목돼 제어, 판단, 저장, 통신 기능을 하면서 사실상의 메인칩 역할을 하고 있기 때문이다. 활용 분야도 다양해서 자동차, 스마트폰 외에 의료, 항공, 군수, 자동화 공정 등에 다양하게 쓰이고 있다.

이 같은 스마트 센서는 2010년에는 전체 생산된 센서 중 19%에 불과했으나 2020년에는 49%로 늘어날 것으로 예상된다. 이젠 '센서의 시대'라고 해도 과언이 아닌 셈이다.

■ <용어 설명> ▷ 센서(Sensor) : 외부 환경을 인식해서 시스템이 처리하기 쉬운 전기적 신호로 변환해주는 장치. 최근에는 반도체, 나노, 멤스(MEMS) 등 제조 기술을 접목해 외부 환경 감지를 획기적으로 개선한 첨단 센서가 등장하고 있으며 데이터 처리, 자동보정, 자가진단, 의사결정 등의 신호 처리가 유기적으로 내장된 지능형 센서도 등장하고 있다.

[손재권 기자 / 손유리 기자]
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