센서, 미래 핵심 산업

 

로봇은 점점 더 산업현장을 넘어 일상생활 속으로 들어오고 있다. 여기서 로봇이란 휴머노이드, 산업용 로봇, 4족 보행 로봇, 소프트 로봇을 비롯해 드론, 자율주행차 등을 모두 포함한다. 로봇 산업에 있어 가장 중요 요소 중 하나인 로봇 부품은 미국, 독일, 일본 등이 세계를 장악하고 있다. 국내 기업들은 대부분의 부품을 수입에 의존하고 있으며, 따라서 수익을 내기가 쉽지 않다. 여러 로봇 부품 중 센서는, IoT 시대의 도래와 함께 특히나 많은 주목을 받고 있는 분야다. 국내 많은 연구자들도 이를 인지하고 각종 유용한 센서 개발에 몰두하고 있다.

 

Field Sensing 기술을 활용한 근접 감지 센서는 로봇과 로봇, 혹은 로봇과 사람 사이의 충돌을 미연에 방지하는 역할을 한다. 특히 전자기장을 활용해 사물이 금속인지 사람인지 구분해내는 등의 detecting이 가능한 센서는 환경 변화에 대한 유연한 reaction 을 가능하게 한다. 로봇 전체를 교체하지 않고 단지 센서를 기존의 로봇에 부착함으로써 센싱이 가능한 근접 센서는 범용적으로 사용가능할 것으로 전망된다.

 

힘/토크 센서는 로봇 산업에 있어 필수적이다. 그러나 높은 가격과 잦은 고장으로 인해 보편적인 사용에 어려움이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 해결책이 제시되고 있다. 대표적인 방식이 Machine learning을 이용한 Calibration을 통해 생산 비용을 줄이고 정밀도를 높이는 것이다. 또한 소형화가 가능하도록 제작하여 다방면에서 사용가능하도록 함으로써 일상생활 속 로봇 상용화를 한층 더 앞당길 수 있을 것이다.

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로봇이 일상생활 속에 깊숙히 침투하기 위해서는 HRI(Human Robot Interaction)의 발전이 요구된다. 이와 관련된 핵심 기술은 소프트웨어와 센서다. 머신러닝의 발달은 두가지 핵심 기술의 중요한 성장 동력이 되었다. 머신러닝을 통해 비구조적 데이터의 해석이 매우 수월해졌고, 때문에 현재까지는 그다지 쓸모없게 여겨졌던 방대한 종류의 데이터가 최대한 많이 확보되어야할 중요 요소로 탈바꿈했다. 이제 사람들은 시각, 청각을 넘어서 촉각, 미각, 후각 등 각양각색의 데이터를 얻기 위한 센서를 개발 중이다. 또한 기존의 영역에서도 더 저렴하고 정밀하게 데이터를 확보하는 방안을 활발히 연구 중이다.

 

근래 센서 시장은 자율주행차와 IoT의 발전에 힘입어 폭발적인 성장을 하고 있다. 현재 자동차 1대당 대략 300여 개의 센서가 장착되어 있고, 자동차 센서 시장의 규모만 약 38조원에 달한다. IoT 센서 시장은 2024년까지 CAGR(연평균 성장률)이 약 24%에 달할 것으로 전망되며, 10년 내 센서가 1조 개 사용될 것으로 전문가들은 바라본다. 이러한 성장세는 나노 스케일까지 확장되어 바이오를 비롯한 각종 분야의 센서 발전에 기여할 것으로 생각된다. 먼 미래에는 대기 중에 떠다니는 극초소형 센서들을 통해 정확한 기상 예보를 확인하고, 우리 몸 속 구석구석의 실시간 상태를 파악하고, 현실과 거의 동일한 디지털 트윈 세계 속에서 흥미로운 연구를 진행하는 날이 올지도 모르겠다.

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Skin-type proximity sensor by using the change of electromagnetic field

IEEE Transactions on Industrial Electronics

10.1109/TIE.2020.2975503

30 Jun 2020

 

전자기를 활용한 스킨 형태 근접 감지 센서 개발

 

Force/torque sensor that miniaturization is available

US Patent

10612985

7 Apr 2020

 

소형화가 가능한 힘/토크 센서 특허

 

 

 

 

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