[뉴스비전e 박준상 기자] 미세먼지 엘리뇨 현상 등으로 인해 전세계는 보다 쾌적하고 안전한 환경을 만들기 위해 많은 노력을 기울이고 있다.

자연을 다시 회복시키기 위해 다양한 방법들이 시도되고 있는 가운데, 오염 상황을 모니터링하고 빠르게 대처할 수 있는 스마트 환경 센싱에 대한 관심이 높아지고 있다.

유수의 컨설팅 기관들은 전세계 스마트 환경센서 시장이 오는 2021년 43.6억 달러로 5년새 2배 가까이 성장할 것으로 내다보고 있다.

하니웰을 비롯, 미국·독일·스위스·일본 등의 정부와 기업은 복합센서 개발에 적극 나서고 있다. 

스마트 환경센서는 우리 삶에서 중요한 역할을 하고 있음에도 불구하고 어떤 종류가 있고 무슨 역할을 하는지, 연구방향은 어디로 나아가고 있는지 등 구체적인 실체에 대해 잘 알려지지 않았다.

온도와 습도 등 우리 주변 상황을 실시간 모니터링 할 수 있는 기술인 스마트 환경센서에 대해 심층 분석해 본다. [편집자 주]

[① 삶을 푸르게! 환경 모니터링 · 제어 위한 다양한 기술 개발 중  ]

스마트 센싱 기술은 인간·사물·서비스를 연결하는 통신 및 네트워크 기술, IoT 서비스 인터페이스 기술 등과 함께 스마트 환경 모니터링 기술 구현에 중요한 요소이다. 

현재 환경센서는 반도체 기술과 MEMS 기술이 접목되어 초소형, 저전력, 고성능, 저가격 센서로 발전하고 있는데, 특히 복합 환경센서의 개발을 위한 센서 신호처리 및 제어칩 연구가 집중적으로 진행되고 있다.

환경센서를 이용한 환경센서 네트워크 시스템은 생활환경(아파트, 빌딩, 공공기관, 버스 등 교통수단), 대기환경(온도 습도, 기압, 황사, 미세먼지, 자외선) 및 생태환경(상수원, 하수도, 하천, 댐) 등에서 환경오염 물질의 발생과 영향에 대한 실시간 모니터링이 가능하며, 관측된 정보를 수집, 분석할 수 있다.

최근 센서 활용 기술은 USN(Ubiquitous Sensor Network) 기술의 이용으로 보다 정밀하고 신뢰성 있는 실시간 정보의 제공과 공유가 가능해 졌다.

환경센서의 대표적인 것으로 온도센서, 습도센서, 가스(화학)센서, 바이오센서, 소음센서 등 이 있다.

온도센서는 대기, 토양, 수질 오염을 모니터링 하기 위해 시료의 온도를 측정하는 데 사용된다.

측정점의 온도를 측정하는 방식으로 RTD, 서미스터, IC온도센서, 열전대 등이 있다.

습도센서는 감습 물질의 주변환경 및 수분의 흡착 양에 따라 발생하는 저항 변화를 감지하는 저항형 습도센서와 감습 물질의 유전율과 수분의 유전율의 변화에 따른 정전용량값 변화를 감지하는 정전용량형 습도센서로 나뉜다.

가스센서는 기체 중에 함유된 특정 화학물질을 감지해 그 농도를 전기적 신호로 변환해 출력하는 디바이스로 반도체식 센서, 전기화학식 센서, 접촉연소식 센서, 적외선 가스 센서 등이 있다.

바이오센서는 암세포나 바이러스, 화학물질 등을 선택특이성이 있는 생체수용체와 반응시키고, 그 반응을 전기적 신호로 변환하는 신호변환기로 측정해 확인할 수 있는 장치이다.

바이오센서는 환경, 산업공정, 군사 분야 등에서 활용될 수 있는데, 특히 의료분야에서 가장 큰 수요가 있을 것으로 전망되고 있다.

한편 파운드리 업체 관계자는 센서시장 동향에 대해 "소음 센서는 특정 장소 소음에 대한 정보를 알려주는데, 산업화와 도시화에 따른 소음 모니터링과 컨트롤 디바이스에 대한 수요가 증가하면서, 스마트폰 기반의 휴대용 소음감지 제품이 최근 들어 급증하는 추세"라고 전했다.