압전재료를 이용한 센서는 국내에서도 최근에야 활발한 개발이 이뤄지고 있는 제품이다.
압전재료를 이용하는 대표적인 센서로는 적외선센서와 압전센서를 들 수 있다. 적외선센서는 압전특성보다는 초전특성을 이용한 센서지만 이의 재료로 대부 분 압전재료를 사용하기 때문에 압전관련 센서로 분류한다. 압전재료를 사용해 적외선센서를 만들 수 있는 것은 대부분의 압전재료가 적외선 즉 온도에 따라 전기분극의 크기가 변화하여 이것을 전기적 신호로 검출할 수 있기 때문이다. 적외선은 온도가 있는 물체를 감지하는 0.76㎙에서 1mm까지의 전자 파장으로 이중에서도 3~5㎙、 8~12㎙의 파가 센싱에 이용된다.
적외선센서를 사용하는 대표적인 사례는 방범용 센서다. 뿐만아니라 가전제품이나 자동문、 절전용 스위치、 온도계、 화재감시용 적외선 분광기 등에도 활발히 이용된다.
국내에서는 정풍물산과 저항기생산업체인 성요사가 이에 대한 연구개발을 활발히 추진하고 있는 것으로 알려지고 있다.
그러나 핵심소재의 개발은 미미한 수준에 불과하며 주로 일본에 의존하고 있다. 압전센서는 압전특성 즉 응력(외부에서 전해지는 기계적인 펄스)에 따라 전기분극의 크기가 변화하는 특성을 전기적 신호로 검출하는 센서를 말한다.
압전센서는단순히 PZT소자를 사용한다는 개념보다는 이를 응용할 수 있도록하는 것이 보다 중요하다.
현재 압전센서는 주로 공장자동화.의료.자동차.하중측정 등에 많이 이용되고있다. 혈압측정기.전자저울 등은 대중적인 응용사례이며 기계진동 검출용센서 초음파진단、 초음파센서、 가속도센서 등은 "하이레벨"의 응용사례로 꼽을 수 있다.
국내에서는 포스콘이 포스코 및 산업과학기술연구소와 함께 반도체 및 생산 설비의 이상유무측정을 위한 가속도센서의 개발을 추진、 프로토타입을 개발 했으며 이제는 응용제품개발을 중점추진하고 있다.
이밖에 만도기계가 자동차엔진내부에 사용되는 노킹(Knocking) 센서의 개발 을 추진중인 것으로 알려졌으며 전자저울메이커인 카스가 의료용과 전자저울 용을 개발중인 것으로 알려지고 있다.
적외선센서를 비롯한 압전재료를 이용한 센서류의 국내시장은 94년현재 60억 원으로 추산되고 있는데 향후 22%의 성장률과 함께 2000년에는 2백억원시장 을 형성할 전망이다.
전세계적으로도 16%의 시장성장률과 함께 오는 2000년에는 4천억원규모에 달할 것으로 예측되고 있다.
압전재료를 이용한 센서의 개발 및 생산은 기술선진국인 일본과 독일이 단연 독주하고 있는 실정이다. 일본의 니세라(Nicera)사와 독일의 하이만(Heiman) 사가 세계시장의 28%가량을 점유하고 있다.
이들은 기초소재에 대한 연구개발을 중점추진함은 물론 응용제품에 대한 개발에도 주력、 고부가가치화를 추진하고 있으며 고분자 및 세라믹 복합형 생산과 집적화에 대한 투자도 게을리하지 않고 있다.
반면 우리나라는 핵심소재를 전량 외국에 의존、 소재기술측면에서 취약성을 드러내고 있으며 전문연구인력도 태부족한 형편이어서 향후 산학연구개발체 제를 강화해 인력을 절절히 활용하는 것이 필요하다.
전문가들은 현시점에서 일본.독일 등 기술선진국과의 격차를 줄여나가기 위해서는 디바이스화.모듈화에 대해 산학연구개발을 강화해야 하며 초전재료개발.실리콘 Si 웨이퍼코팅기술개발 등에 대해서도 조기에 연구가 이뤄져야한다고 지적한다. <조시용 기자>