유비쿼터스개론 18

- 일괄생산에 의한 대량생산 및 저가격

 정밀기계 가공 기술은 가공 정도의 향상에 의한 생산선 저하와 생산원가 상승을 초래하게 되므로 고가 소량 생산품에 적합하다. 반면, 반도체 일괄 노광전사 공정을 기반으로 하는 MEMS는 집적도가 높으며, 저가 대량생산에 유리하다.

 

- 미세효과에 의한 거대효과

 MEMS는 비행기 날개 표면의 압력 및 유속 측정에 기초한 작은 공기 흐름을 바꿈으로써 커다란 유도변화를 이르킨다든디, DNA 조작 및 분석 등의 작은 것에 미세변화를 가함으로써 결국 거대변화를 일으킬 수 있는 결정 요인으로 적용한다.

 

- 초기 설비투자의 요구

 반도체 산업과 같이 수조 원의 투자를 필요로 하지는 않지만, 수백억 원 정도의 초기 설비 투자를 필요로 하는 장치산업이다. 그러나 반도체 산업과 같이 마이크로 이하의 정밀도가 아닌 마이크로 단위의 정밀도로도 가능하므로 기존 생산, 설비, 노후 설비의 활용도 가능하다.

 

- 오랜 경험 및 노하우 필요

 특정 분야의 한 가지 기술만으로는 가능하지 않고, 설계에서 제조 공정, 재료 특성, 전기 회로, 패키지 및 현장 적용 등 각 기술 분야 간의 유기적인 협조 및 오랜 경험과 노하우가 필요한 분야이다.

 

- 소량 다품종(중소기업 벤처기업 분야)

 일부 품목을 제외하고는 제품의 생존주기가 짧고 수량이 소량이므로 시장의 신속성, 적응성 및 유연성이 특징인 중소기업, 벤처기업에 적합한 사업 분야이다.

 

- 정부 주도 적합한 기술

 막대한 개발효과가 기대되지만 초기 설비투자, 오랜 개발 기간, 전문인력 등을 필요로 하는 위험도가 큰 분야이므로 정부 주도가 적합한 기술 분야이다. 그러므로 기술 선진국에서는 국제 기술 시장에서 자국의 경쟁력 향상을 위해 기동성 있는 기술 개발의 전랴과 새로운 패러다임의 변화를 추구하고 있다.

 

-잠재시장은 무한하나, 당장의 응용 분야 도출 곤란

 자동차용 압력 센서, 가속도 센서, 자이로 센서 그리고 이크젯 헤드 등의 초기시장은 가시적이었으나 의료, 가전, 우주항공, 군사, 환경 등의 잠재시장은 거대할 것으로 예상된다.

 

4. MEMS 기술의 응용 분야

4.1 MEMS 기술 분류

 MEMS의 구현을 위해 소요되는 기술은 크게 설계 및 소재 기술, 가공 기술, 복합화 기술, 에너지 공급 기술 및 평가 기술로 나눌 수 있다. MEMS는 외형적으로는 미소 기계 요소와 이들의 작동에 필요한 전자회로로 구성되어 있다. 기능적 측면에서 볼 때, 기능요소 중에서 인식요소는 기존의 집적회로 및 반도체 기술에 의해 이미 극소화가 이루어진 상태이다. 따라서 MEMS 기술의 관심은 감지요소, 구동요소 및 접속요소의 극소화에 집중되어 있다. 이러한 감지, 구동 및 접속 기능요소의 개발과 구현은 미소영역에서의 에너지 변환 및 전달경로의 효율적 선정을 요구한다. 따라서 MEMS를 개발함에 있어서 기계,전자 집적 시스템이라는 외형적 특징에 근거한 접근보다는 미소영역에서의 에너지 변환 및 전달경로의 발굴을 통해 다양한 미소에너지의 감지, 구동 및 접속기능의 실현을 위한 방향에서 접근하는 것이 바람직하다.

 

4.2 MEMS 기술의 응용 분야

 거의 모든 산업 분야에 걸치는 MEMS의 대상 시장은 응용 분야에 따라 크게 다섯 분야로 분류할 수 있다. 자동차 분야는 가속도, 자이로, 압력, 온도, 센서 등의 시장이 있고, 정보 통신 분야는 미소 반사경, 미소 렌즈, 미소 레이저, 감광소자, 광신호 분리기, 광 단속기, 정보 검출기, 초정밀 조립기 등의 시장이 있다. 컴퓨터,사무자동화 기기 분야는 고해상도 잉크젯 프린터 헤드, 고해상도 마이크로 디스플레이, 하드디스크 등 초정밀 헤드 등으 ㅣ시장이 있고, 전자,가전 및 설비 분야는 초소형 박막전지, 각종 제조장비 및 시설용 센서와 가정용 전기제품 등의센서 및 자이로 센서 등의 시장이 있다. 그리고 의료 및 환경 분야는 일회용 분석기, 초소형 내시경, 혈압센서, 랩온어칩 등의 시장이 있다.

 

4.21 자동차 분야

 자동차는 수만 개의 부품으로 이루어져 있으며, 그 중에서도 자동차의 각 부분에 가속도, 자이로, 압력, 온도 센서 등 초소형 고성능의 각종 감지 센서가 부착되어 운전자가 안전운행을 할 수 있도록 돕는다. 이러한 자동차용 각종 센서 개발에서는 에어백용 가속도 센서, 차체 제어용 자이로 센서, 타이어 공기압 센서, 자동차 엔진에 부착되는 흡기관 압력 센서와 공기유량 센서 등에 집중되고 있다. 가속도 센서는 사고가 발생하는 순간의 가속도 차이를 감지해서 자동으로 에어백이 터지도록 한다. 이러한 자동차용 초소형 센서들은 기존 센서의 성능 및 신뢰성을 향상시키면서도 가격 경쟁력을 갖출 수 있다. MEMS가 센서 기술에 접목되면서 센서의 검출 범위가 대폭 확대되었으며, 더 많은 기능과  특징을 하나에 집적하게 되었고, 단순 센서에서 여러 기능이 복합된 마이크로 시스템으로 기술이 진화하고 있다. 센서 영역도 역할 센서 위주에서 온도, 광, 가스, 바이오 등 다른 에너지 영역으로까지 확대되고 있다.

 

4.22 정보통신 분야

 광 MEMS를 이용한 정보통신 분야는 다른 분야에 비해 비교적 활발하게 빠른 속도로 개발이 진행되고 있다. 미소 반사경, 미소 렌즈, 미소 레이저, 감광소자 등의미소 광학 요소를 마이크로 구동기와 결합함으로써 광신호 분리기, 광단속기, 정보 검출기, 초정밀 조립기 등 다양한 응용 제품에 적용 개발되고 있다. 개인용 휴대 정보기기의 대중화에 따른 시장확대로 MEMS의 응용에 관한 관심이 고조되고 있다. 이는 MEMS을 통해 시스템의 크기와 부품의 수를 줄이고 고신뢰성을 보장할 수 있기 때문이다.