알아봅시다 미세전자기계시스템(MEMS) 반도체
2013.10.09 23:09
[알아봅시다] 미세전자기계시스템(MEMS) 반도체
손톱크기 칩에 다양한 스마트센서가 쏙∼
서영진 기자 artjuck@dt.co.kr | 입력: 2013-09-08 20:20
[2013년 09월 09일자 18면 기사]
[출처] http://www.dt.co.kr/contents.htm?article_no=2013090902011832803002
㎛급 초미세 집적기술… 스마트폰 경량화
가속도ㆍ촉각 등 인식 각종 편의기능 구현
첨단 자동차ㆍ모바일 헬스케어에 적극활용
현대인의 생활필수품으로 자리 잡은 스마트폰은 센서의 결정체라고 해도 과언이 아닙니다. 화면에 얼굴을 갖다 대면 화면이 자동으로 꺼지고, 스마트폰을 세로로 세우거나 가로로 눕히면 화면이 따라서 움직이는 등의 편리한 기능이 모두 센서에 의해 구현됩니다.
화면을 좌우로 돌리며 즐기는 스마트폰용 3D 게임이나 사용자의 걸음을 인식해 운동량을 계산해주는 만보계 기능 역시 센서가 없으면 이용할 수 없습니다.
그러나 스마트폰에 다양한 종류의 센서를 각각 넣으면 얇고 가볍게 만드는 것이 불가능합니다. 그래서 활용되는 것이 미세전자기계시스템(Micro Electro Mechanical System, MEMS) 반도체입니다.
MEMS 반도체는 마이크로미터(100만분의 1m) 크기 초미세 기계부품과 전자회로를 동시에 집적한 것입니다. 실리콘이나 수정, 유리 등을 가공해 초고밀도 집적회로, 머리카락 절반 두께의 초소형 기어, 손톱 크기의 초미세 기계 구조물 제작이 가능합니다. 크기가 성인 새끼손톱보다 작습니다. 그러면서도 가속도와 관성, 압력, 빛의 세기 등을 인식하는 다양한 센서를 한꺼번에 넣을 수 있어서 스마트폰 경량화에 도움을 줍니다.
국내 반도체 시장에서 MEMS가 본격적으로 활용되기 시작한 시기는 1990년대 말입니다. 초기에는 자동차용 부품에 한정적으로 사용됐지만 시장 확대와 기술의 발전으로 소형화, 고집적화, 경량화가 이뤄지며 다양한 기능을 손톱만한 칩 안에 구현할 수 있게 됐습니다. 이에따라 관련 시장도 급성장 중입니다. 시장조사업체 욜 디벨로페먼트에 따르면 지난해 세계 MEMS 시장 규모는 110억 달러로 전년 대비 10% 성장했습니다.
MEMS는 스마트폰이나 헬스케어 뿐 아니라 자동차에도 많이 쓰입니다. 특히 안전을 좌우하는 에어백이 작동하는 데 중요한 영향을 줍니다. 자동차 에어백의 경우 사고 시 빠른 반응이 필수이기 때문에 MEMS이 가속도센서를 이용해 정해진 기준 이상의 가속도가 발생할 경우 작동하도록 만들어집니다.
MEMS 이전에도 다양한 가속도 센서가 출시된 적이 있지만 크기가 크고 가격이 비싸 효용성이 매우 떨어졌습니다. MEMS가 개발 된 이후에야 크기가 작고 정밀하면서도 가격이 저렴한 가속도 센서를 자동차에 탑재할 수 있게 됐습니다. 에어컨, 오디오, 창문 등 자동차 내 대부분의 장치를 조그다이얼 하나로 조작 할 수 있는 촉각 센서 역할도 MEMS가 담당합니다. 최근 출시되는 자동차 한 대에 들어가는 센서는 160개가 넘을 정도로 널리 쓰이고 있습니다.
MEMS는 자동차의 활용도를 높여주는 내비게이션에 탑재되기도 합니다. 내비게이션에 있는 MEMS는 자동차가 GPS 신호를 받을 수 없는 터널이나 산 속에서도 자동으로 주행 방향, 속도 등을 알려주는 역할을 합니다.
앞으로 MEMS는 생명공학, 나노기술들과 결합한 바이오 MEMS로 진화할 전망입니다. ST마이크로일렉트로닉스를 비롯한 MEMS 전문기업은 혈당측정기, DNA 칩, 약물방출시스템 등 MEMS 기술 활용한 제품을 선보이고 있습니다. 실제로 ST마이크로일렉트로닉스의 경우 압력ㆍ온도ㆍ모션센서 등을 동시에 활용해 사용자의 움직임을 파악해 실시간으로 기록하는 트래킹(Tracking) 기술도 선보였습니다.
따라서 향후 MEMS에 내장된 센서만으로 안압을 측정하고, 당뇨병 환자의 당 수치를 관찰할 수 있는 바이오칩에 이르기까지 다양하게 사용될 것으로 관련 업계는 보고 있습니다. 이 같은 기능을 스마트폰에 접목, 모바일 헬스케어 시대의 핵심 반도체로 떠오를 전망입니다.
서영진기자 artjuck@
도움말=ST마이크로일렉트로닉스
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