스마트 자기센서 변위·속도 측정 등 응용 분야 다양
현재 국내에서 스마트폰 및 자동차 등에 사용되는 고사양의 스마트 자기 IC 센서는 전량 수입하여 모듈 형태로 가공되어 시 스템에 적용되고 있는 실정이다. 국외 경우는 자기감지부와 컨트롤 IC를 일체형으로 개발되고 있으며, 감도 향상 및 센서 소 형화를 위한 웨이퍼 레벨 및 3D 패키징 등 다양한 패키징 기술들이 함께 개발 진행되고 있다.
이대성 전자부품연구원 책임연구원
스마트 자기센서는 자기저항, Hall 효 과 등의 현상을 이용하여 자기 세기를 측정하는 반도체 방식의 초소형IC 센서로 자기 센싱부와 지능형 신호처리가 결합한 고감도, 고정밀 성능을 가지고 사용자I/F가 편리한 첨단 자기센서이다.
자기센서는 감지방식에 따라 Hall Effect IC Sensor, Magneto Resistive Sensor, GMR/TMR Sensor, Fluxgate Sensor 등이 있다. 자기센서는자기장의유무, 세기, 방향 등을 측정하는 기본 기능 뿐만아니라, 이를 이용하여 정밀각도, 회전속도, 개폐, 거리, 결함, 모양 등을 측정하는 다재다능한 스마트센서이다. 아래는 스마트 자기센서 응용분야를 열거한 것이다.
·자속, 자계강도 측정
·지자기 방위 측정
·자기 기록 매체 데이터 읽기
·카드나 지폐의 자성 무늬 식별
·전류 측정, 전력계,
·무접촉 각도, 위치 측정
·변위, 속도 측정
외국업체 중심 연구 활발
국내 자기 IC 센서 관련하여 삼성전 기에서 2007년 3축 지자기센서를 개발, 발표했으나 사용화가 중단되었다. 국내 에서 유일하게 자기센서 제조업체는 중 소기업인 센트로닉스와 아모센스이다.
센트로닉스는 화합물 반도체 홀 자기 감지부만 형성된 단순 칩 자기센서를 양 산하고 있으며, 아모센스에서는 자기 감 지 센서와 컨트롤 IC를 아웃 소싱하여 패키징으로자기센서를양산중이다.
현재 국내에서 스마트폰 및 자동차 등 에 사용되는 고사양의 스마트 자기 IC 센서는 전량 수입하여 모듈 형태로 가공 되어시스템에적용되고있는실정이다.
자기센서와 관련하여 충남대, 경성 대, GIST 등 학교 및 연구기관들 중심 으로 소재 중심의 원천기술 관련 기술 들이 연구되고 있으나, 노이즈 제거, 감 소 보상 등의 컨트롤 IC 분야에서는 연 구개발이 이루어지지 않고 있다.
자동차 분야에서 HV/EV의 구동 및 발전용 모터의 포지션 센서로 자기센서 인 리절버 개발 경쟁이 활발히 이루어지 고 있으며, 환경 대응과 저연비화의 세 계적인 흐름에 대응하여 크랭크포지션 센서, 전류센서 개발과 함께 스티어링 앵글센서, 토크센서 분야에 자기센서 개 발이경쟁적으로이루어지고있다.
외국 자기 IC 센서의 경우 자기감지 부와 컨트롤 IC를 일체형으로 개발되고 있으며, 감도 향상 및 센서 소형화를 위 한 웨이퍼 레벨 및 3D 패키징 등 다양 한 패키징 기술들이 함께 개발 진행되 고있다.
일본의 AMK 경우 스마트폰에 들어 가는 전자컴퍼스용 자기 IC 센서의 자 기 감지부와 컨트롤 IC를 집적화 및 웨 이퍼 레벨 패키징 기술을 적용함으로써 자기 IC 센서의 소형화 및 생산 수율을 높여 생산 단가를 낮춤으로써 가격 경 쟁력을 높이고 있다.
자기센서·모듈 세계 시장 2012년 19억 달러
자기센서의 2006년도 센서 및 모듈 세계 시장은 10억 달러였으며, 2012년 에는 19억 달러까지 성장할 것으로 예 측되고 있다. 자기센서 분야에서 홀소 자 자기센서가 60~70% 이상의 시장을 차지하고 있으나 향후 내비게이션, 스 마트폰 및 HV/EV 시장에서 스마트 고 정밀 고감도 자기센서 시장의 수요로 MR 소자 등의 고감도 자기센서 시장도 함께 증가할 것으로 예측된다.
세계 스마트폰 및 내비게이션 시장에 서 가속도 및 자이로 센서와 함께 급격 하게 전자컴퍼스(지자기센서)가 채용되 고 있다. 2013년에 세계 스마트폰 시장 은 3억7,000만원대로 예상되고 있다.
스마트폰의 경우 전자컴퍼스가 100% 탑재된다면 2015년엔 5억원대 시장이 예상된다. 전자컴퍼스용 자기 IC 센서의 경우 단가 0.5달러 기준으로 2억5,000만 달러 규모의 시장을 형성 할 것으로 예상되며, 국내 스마트폰 생 산 50% 점유를 기준으로 볼 때 국내 1 억2,500만 달러 규모의 생산이 가능할 것으로 예측된다.
자동차용으로 사용되는 회전 측정용 센서 세계 시장은 2015년에 36억4,000 만 달러 시장 규모로 예상되며, 이중 Hall/MR 방식 등의 자기센서 시장은 18억2,000만 달러 규모로 예측된다.
결론
스마트 자기센서는 자동차, 로봇, 가 전 등 다양한 분야에서 각도 측정, 거리 측정, 토크 측정에 사용되며 지자기센 서, 내비게이션, 타코메터, 토크센서, 위치센서로 활용되고 있다. 또한 다양 한 응용제품에 핵심 소자로 사용되는 기본 센서로서 자동차, 로봇산업에 지 속적으로 확대될 것이다.
