사물인터넷(IoT) 센서는 스마트시티, 자율주행, 5G 등 사물이 직접 상호 작용하는 기술이다. 마켓앤마켓은 IoT 센서 글로벌시장 규모를 작년 366억 달러에서 연평균 19.0%씩 성장, 2025년에는 876억 달러가 될 것으로 전망한다. IDC에 의하면, 미국이 전체 시장의 33.7%, 아시아·태평양이 32.3%, EU가 19.4%를 차지한다. 아시아와 EU에서는 일본과 독일이 과점하고 있다. 코트라와 ULI가 발표한 최근 관련 자료 중에서 중요 시사점을 추려본다.

IoT 센서 시장 중에 이미지, 바이오, 화학 센서가 센서 산업의 40%를 차지한다. 이미지 센서는 스마트폰 강화와 고가격 등으로 시장 규모가 가장 크다. 바이오 센서는 혈당 측정 등 사전 예방 수요가 늘면서 성장성이 높다. 화학 센서는 산소, 이산화탄소를 감지하여 가스 누출 사고를 예방한다. 자동차용 센서는 자율차 확대로 연평균 10% 이상으로 성장할 전망이다.

IoT 센서는 제조업에서 빌딩, 도시 인프라, 농업 등으로 시장이 커지고 있다. 도시의 도로 센서는 교통, 도로 파손, 대기 질을 측정한다. 산업 차량 센서는 배기가스, 사고 위험, 부품 교체 시점 등을 알려준다. 농업용 센서는 농기계, 물의 양, 토양 상태 등을 일기예보와 연계하여 정보를 제공한다.

스마트 센서는 기술응용 주도형으로 전환되면서 솔루션이 필수 기술로 되고 있다. 하드웨어(HW)는 일부 대기업의 과점 상태가 되겠지만, 주문형 센서는 시스템 반도체처럼 센서 설계업체와 위탁생산이 공존하는 생태계가 되고 있다. 센서 가격의 범용화로, 다양한 이종 기기들을 통합하는 소프트웨어(SW)가 중요해진다. 구글, 애플 같은 통합설계 플랫폼이 스마트폰, 자율차 센서를 주도하고 있다.

빌딩 센서는 건물의 개별구성요소를 IoT를 통해 클라우드 시스템과 연결하는 소형 처리장치다. 빌딩의 탄소 순 제로 달성, 다른 빌딩 기술의 이점, 비용효율 등을 돕는다. 개별 혹은 여러 스마트 건물이 어떻게 작동하는지 데이터의 수집 분석도 도와준다. 작지만 강력한 센서는 세분돼 조명, 전력, 냉난방 등 에너지 조정과 공간점유 패턴을 파악해 건물 관리의 미세 조정을 돕는다. 지멘스는 넷 제로를 위한 건물 센서를 공급한다.

IoT 센서는 소형화·복합화·저전력 방향으로 진화하고 있다. 소형·경량화는 하나의 칩에 센서와 반도체 회로가 집적되는 기술이다. 설치 장소가 자유롭고, 소형부품에도 통합돼 다양한 앱 적용이 가능하다. 복합 센서는 기능이 다른 복수의 센서를 집적화해 가속도, 압력, 습도 등 개별적 감지 데이터를 결합한다. 저전력 센서는 무선 센서가 장시간 유지되고 적은 전력으로 가동되는 센서다. 특히 일상에서 버려지는 빛, 진동, 압력, 열 등을 전기로 전환하는 에너지 수확기술이 인기다. 제조 공정 센서는 이러한 기술들을 융합하여 데이터 처리, 저장, 자동 보정, 자가 진단, 의사결정, 서버와의 송수신 등 스마트 센서로 발전하고 있다.

주요 국가는 센서 산업을 국가 경쟁력으로 보고 원천기술과 관련 보안기술을 지원하고 있다. 미국 에너지국은 IoT 기반의 스마트 그리드에 투자하고, 국토안보부는 화학·생물학적 위협을 감지하는 센서 시스템을 배치하고 있다. 중국도 집적회로 설계와 검측 기술을 지원한다. EU는 프랑스, 독일, 스위스 등의 대학과 국가 연구소가 개발하는 인간 뉴런형 AI 칩 등 스마트 센서 연구결과를 공동 활용한다. 일본도 정부와 60개 기업이 IoT 협의체를 구성하여 스마트 센서와 응용제품을 결합하고 있다.

글로벌 기업인 퀄컴은 모바일 무선통신 칩과 기술 라이선스에 주력한다. 칩 생산 대부분은 TSMC, 삼성전자 등 파운드리 업체에 맡긴다. 텍사스 인스트루먼츠는 자율차와 스마트 빌딩의 IoT 프로세서, 온도·자기·습도 센서와 전원관리 회로를 공급한다. 미국 아날로그 디바이스는 가속도와 3D 이미지 원거리 센서를 공급하고, 최근 무선 배터리 부피를 15%까지 줄이면서 주행 거리와 정확도를 유지하는 기술을 개발 중이다. 독일 보쉬는 자가학습하는 피트니스·트레킹용 웨어러블과 히어러블 AI 센서를, 독일 인피니언 테크놀로지스는 자동차, 산업, 통신 등 범용 반도체와 시스템 솔루션, 레이저 거리 측정 3D 이미지 센서를 생산한다.

우리 정부도 IoT 기술 개발과 보급·확산을 통한 제조 스마트화를 추진하고 있다. 이 분야는 5G 인터넷이 잘 갖춰진 우리나라가 경쟁력을 키울 수 있는 잠재성이 높다. 산업 효과를 내기 위해 대형 빌딩이 많은 대도시 도심과 제조업 집중 지역에서 관련 IoT 센서 기업들을 클러스터로 조성해 해당 지역 자체를 리빙랩으로 운영하는 것이 효과적이다.