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1 목 차 이슈 1 재난대응 로봇의 개발 현황 및 전망 이상무 로봇 PD 이슈 2 NFC 국내외 동향 및 발전 방향 강민수 RFID/USN PD 이슈 3 Digital Holography 기술 동향 및 전망 윤명현 홈/정보가전 PD 이슈 4 X-ray 검사 시스템 기술 현황 및 전망 한만철 IT융합 PD [ 부록 ] IT분야 주요 이슈 및 타산업과 융 복합 필요 사항 한국산업기술평가관리원 IT분야 PD실 한국산업기술평가관리원

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3 KEIT PD ISSUE VOL 11-3 이슈 1 재난대응 로봇의 개발 현황 및 전망 이상무 로봇 PD

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5 1. 로 봇 재난대응 로봇의 개발 현황 및 전망 개요 o 재난은 자연재해(태풍, 홍수, 풍량, 해일등), 인적재난(화재, 붕괴, 폭발, 환경 오염사고 등) 및 사회적재난(에너지, 통신, 교통, 전염병 확산 등)을 포함하고 있음 o 재난대응 로봇이란 자연재해, 인적재난과 사회적재난 등 각종 재난 상황에서 재난 확산을 방지하고 피해를 최소화 및 사고 처리를 위한 로봇 시스템 필요성 o 각종 재난에 따른 국가적 손실 감소에 기여 o 신개념의 센서, 재료, 기구부 등의 개발에 따른 고부가가치의 신산업 창출 가능성이 높음 o 로봇 기술 혁신과 각 산업분야에 로봇의 필요성 증가로 재난극복 및 인명구조용 로봇 시장도 크게 성장 할 것으로 전망 국내외 기술현황 o 개발된 사례는 없음 - 대부분 화재/붕괴에 의한 재난을 대응할 수 있는 소방로봇 및 인명탐사 로봇 위주로 개발 사례가 많음 o 후쿠시마 원전 사고와 같은 대형 사고에 신속히 대처할 수 있는 재난대응 로봇은 현재 미비 전망 o 특히 각종 재난에 대비한 재난대응 로봇 개발은 장기적으로 꾸준히 다양한 재난에 대비할 수 있도록 노력이 필요 - 5 -

6 І. 기술적 배경 1. 개념 및 정의 재난 재해 관련 로봇의 범위 ㅇ 공공안전 공공서비스 로봇 정의에 따른 로봇의 적용 범위는 아래와 같음 보안/경비 로봇 공공안내 로봇 재난/재해 로봇 SOC 관련 로봇 생활, 환경 그리고 기반시설 등의 보안과 경비를 담당하는 로봇 다양한 장소에서 임의의 사용자를 안내 혹은 업무보조 역할을 담당하는 로봇 재난 등을 감시하고 인간이 하기 어려운 일을 대신 해주는 로봇 사회 주요시설 보수 로봇, 에너지 탐사 로봇, 및 전체 로봇 시스템을 통제하는 시스템 [그림 1 : 공공안전 공공서비스 로봇 적용 범위] - 6 -

7 재난 사고 현황 ㅇ 80년대 중반기 이후 석유 화학 등 대단위 공업단지가 조성되고 생활환경 또한 고밀도의 도시화와 철도, 항공 등 교통수단 이용률 증가, 가정의 주 연료인 연탄이 도시가스로 대체되는 등 고도산업 사회로 재난환경이 급변하면서부터는 한 두 사람의 방임이나 실수가 많은 국민의 생명은 물론 삶의 터전을 송두리째 앗아가 버리는 대형 참사를 초래할 수 있음 - 서해 훼리호 침몰, 삼풍백화점 붕괴 및 동해안 산불, 괌 등 에서의 비행기추락, 대구지하철 참사 등과 같은 재난 (a)삼풍백화점 붕괴(95.6) (b)광주해양도시가스화재(92.2) (c) 동해안 산불(00.4) (d)대구지하철사고(03.2) [그림 2 : 재난 사고 예] - 7 -

8 ㅇ 최근 9.0강도의 지진과 14m이상의 쓰나미(Tsunami)로 인한 일본 후쿠시마 원전 사고 발생( ) - 설계지진 초과 지진과 쓰나미로 인한 후쿠시마 원전 사고로 방사선 누출 및 전력 차단으로 큰 재난 발생 [그림 3 : 후쿠시마 원전 사고 후 사진] ㅇ 재난발생은 짧은 기간의 압축 성장 추구, 인명보다는 자신의 이익을 앞세우는 일부 사람들과 사회저변에 안전의식이 성숙되어 있지 못한 원인 등이 복합적으로 작용되어 일어남으로써 국민 자존심의 치명적인 훼손과 총체적 부실, 사고 공화국이라는 국제적인 오명을 듣게 될 수 있음 재난대응 로봇 ㅇ 재난대응 로봇이란 자연재해, 인적재난과 사회적재난등 각종 재난 상황에서 재난 확산을 방지하고 피해를 최소화 및 사고 처리를 위한 로봇 시스템 - 기존의 수동 장비를 갖춘 방재요원의 투입만으로는 효율적인 방재 작업에 한계가 있으며, 방재 요원들의 안전을 심각하게 위협하는 요소들이 곳곳에 산재해 있는 재난 환경 - 8 -

9 - 산업용 로봇 기술의 안정화, 지능화에 따라 이러한 극한 재난 환경에서 방재 요원과 함께 활용할 수 있는 로봇 ㅇ 일본 대지진( )에 피해자들을 구조하기 위해 로봇이 동원되었으며, 현황을 살펴보면 - 뱀형 로봇을 활용하여, 쓰나미 피해잔해 속 7m까지 파고들어가서 피해자를 구조함. 초당 82cm를 이동하였으며, 65cm의 길이를 가진 긴 광( 光 )시야를 가지고 있음 - 방사능 유출지역에 투입하기위한 퀸즈(Quince)라는 로봇을 가동 준비중이며, 이는 화학, 생물, 방사능 오염지역을 갈수 있으며, 초당 1.6m 이동 가능함 [그림 4 : 뱀형 로봇(좌) 및 퀸즈(우) 로봇] 2. 재난대응 로봇의 중요성 기술적 중요성 ㅇ 재난상황에서 로봇을 활용하는 것은 정형화되어 있지 않은 상황에서 비 반복적인 작업을 로봇이 정교하게 수행해야 하므로 시설물의 부정형 장애물들을 인식하고 장애물 회피 및 통과 기능이 구비된 고기능의 로봇이 요구됨 ㅇ 종래의 로봇공학의 검증된 기술 (기계설계, 구동, 제어, 센서)들과 첨단기술(로봇비젼/센싱데이터 처리, 인공지능, 네트워크 기술), 그리고 인간에 의한 원격제어 등이 융합되어야 함 - 9 -

10 - 재난 로봇에서 요구되는 기술 수준의 난이도를 충족시키기 위해서는 현 시점에서 가능한 모든 검증된 핵심 기술뿐 아니라, 미래 지향형의 기술도 발전적으로 검토되어야 하며, 동시에 인간이 가지는 지각과 인지능력도 최대한 이용되어 이 모든 것이 총체적으로 종합되어야만 함 - 고온의 극한 환경에서 주어진 임무를 수행하기 위한 로봇의 제어기, 작동기 및 센서를 보호하는 내화 기술과 내화 시스템 개발을 통한 극한환경에서의 작업수행이 가능도록 해야함 - 재난대응 로봇 기술은 메카트로닉스를 기본으로 센서 정보 반도체 인공지능 신소재 등 첨단기술과 기계 전자 항공 등 전통기술이 융합된 고부가가치 첨단기술의 복합체임 ㅇ 재난대응 로봇 기술은 연구개발 역사가 10년이 채 안된 신생기술로 현재는 일부 국가가 기술적 우위를 점할 뿐, 대부분의 국가들은 초보적인 단계임. 종합적이고 체계적인 연구개발을 통해 시장선점과 세계 수준의 비행로봇 기술 보유국으로 진입할 수 있는 가능성이 높음 ㅇ 향후 재난대응 로봇 기술을 발전시킴에 따라 지능형 무인 건설기계, 자율주행 국방로봇, 우주 탐사 및 개척용 로봇의 개발 등 국가 전략 분야에 활용도가 큼 경제 산업적 중요성 ㅇ 재난대응 로봇 기술의 시장 규모는 기술 개발에 의한 성능/가격 비율의 증대에 따라 급속히 증대할 것으로 예측됨 - 기술 성숙화 및 저가화 전략에 의해 개발 추진하여 조기 시장 선점을 할 경우 세계 시장의 조기 형성을 유도할 수 있음 - 군용 로봇 등 유사 기술 분야 상품 시장을 포함할 경우 그 부가 가치는 실로 막대하리라고 예측됨 ㅇ 각종 재난에 따른 국가적 손실 감소에 기여

11 ㅇ 산업화 도시화에 따른 대형 건축 구조물이 계속 증가하고 있음. 대형구조물의 붕괴시 잔해 더미 사이를 통하여 접근하기 위해서는 신개념의 센서, 재료, 기구부 등의 개발에 따른 고부가가치의 신 산업 창출 가능성이 높음 ㅇ 향후 10년 후에 전개되는 고령화 사회진입에 따라 젊고 전문성을 갖춘 재난 구조 인력의 수급이 원활하지 못하게 됨. 이에 비해 지구온난화와 같은 환경적인 요인에 의한 자연재해, 빈부격차, 계층 갈등, 문명충돌 등의 정치사회적인 요인에 의한 9.11 테러와 같은 인위적 재난 발생가능성은 현저히 높아짐 - 따라서 이러한 재난을 효율적으로 극복, 수습하기 위한 재난극복/ 인명구조용 로봇의 수요가 급격히 증대될 것으로 예측됨 ㅇ 로봇 기술 혁신과 각 산업분야에 로봇의 필요성 증가로 재난극복 및 인명구조용 로봇 시장도 크게 성장 할 것으로 전망됨

12 II. 국내외 개발 현황 재난대응 개발 현황 개요 ㅇ 국내외로 각종 재난에 대응할 수 있는 재난대응 로봇을 다양하게 개발된 사례는 없음 - 대부분 화재/붕괴에 의한 재난을 대응할 수 있는 소방로봇 및 인명탐사 로봇 위주로 개발 사례가 많음 ㅇ 본 리포트에서는 소방로봇, 인명탐사 로봇과 후쿠시마 원전 사고 관련된 원자력 로봇에 대하여 살펴보고자함 1. 국내 개발 현황 인적재난 대응용 로봇의 국내 개발 현황 ㅇ 국내에서는 자연 재난용 로봇은 2004년부터 성장동력기술개발사업으로 재난극복 및 인명구조 로봇 기술 개발 과제에서 2009년까지 실내외 소방로봇과 인명 탐색 로봇을 개발하였음 [표 1 : 재난극복 및 인명구조 로봇 기술 개발 과제 결과물] 종류 개발 현황 사진 화재 진압 로봇 디알비파텍의 실내 화재 진압 로봇 - 내화 성능 : 1시간@1000도 - 주행속도 : 8km/h - 소화포 : 40mm - 소방 훈련 참가 현대로템과 위아의 실외 화재 진압 로봇 - 내화 : 700도 - 주행속도 : 40km/h - 미분무 소화 장치 및 소화포 탑재 - 소방 훈련 참가

13 종류 개발 현황 사진 디알비파텍의 실내 화재 정찰 로봇 - 주행속도 : 3.4km/h - 열영상카메라 탑재 - 계단 등판 - 통신 거리 : 50m - 소방 훈련 참가 재난 정찰 로봇 현대로템의 소형 필드 로봇 - 100kg급 궤도형 로봇 - 계단 및 험지 이동 가능 한국원자력연구원의 재난 정찰 로봇 - 최고속도 : 6.7km - 0.4m 수직 장애물 등판 - 열영상 카메라 탑재 인명 탐지 로봇 한국원자력연구원의 인명 탐지 로봇 - 뱀형 로봇 - 길이 1.7m - 0.1m이상 협소관 주행 - 조작거리 : 20m 공중 정찰 로봇 한국생산기술연구원의 소형 비행 정찰 로봇 - 크기 : 30cm - 가반 하중 : 200g - 비행시간 : 15분

14 ㅇ 2010년부터 소방방재청 주관으로 밀폐공간 화재진압 로봇 개발 과제에서 디알비파텍(주)과 호야로봇에서 밀폐공간 화재진압 및 인명수색용 소방로봇을 개발하고 있음 [그림 5 : 밀폐공간 화재진압 및 인명수색용 소방 로봇 사진] ㅇ 최근 지식경제부가 지정하는 범부처 로봇시범사업 중 소방로봇 시범사업 추진단으로 한국소방산업기술원이 선정되었고, 향후 3년 동안 총 75억원이 투입되어 그동안 개발된 소방로봇을 화재현장에 배치해 화재진압 능력을 개선하여 소방로봇 산업을 육성하고자 함 ㅇ 국내에서 개발된 재난 대응 로봇은 현장 적용 사례가 없어, 현장 적용 시험 평가가 시급, 현장 적용성 증대를 위한 성능 향상 연구 필요 원자력 로봇의 국내 개발 현황 ㅇ 원자력 산업용 로봇 기술은 작업자의 접근이 제한된 고방사선 원자력 시설 내에서 기기 점검/보수 및 비상대응 작업을 하기위한 로봇 기술로서 1988년부터 원자력진흥 종합계획 및 연구개발사업의 기초 기반 연구개발과제로서 수행되어 왔음 - 원자력 시설내부를 감시 점검할 수 있는 이동로봇

15 (a)kaero-m(1992년) (b)kaero-m1(1996년) [그림 6 : 원자력 시설 감시 점검 로봇(KAERI)] - 중수로형 원자로 운전중 격납건물내 원자로 점검 및 냉각수 누설 감지를 위한 이동형 로봇 (a)kaero-m2(2001년) (b)핵연료교환기 비상조치 로봇(2007년) [그림 7 : 중수로용 감시점검/비상조작 로봇(KAERI)] ㅇ 2009년 UAE원전 수출에 따른 원전 운영정비 자동화 기술의 중요성 부각에 의해 지경부 Nutech 2030계획 등에 정비보수 자동화기술 개발에 대한 로드맵이 수립 중에 있음 ㅇ 국내 원자력산업용 로봇/자동화 기술은 원자력연구원 중심으로 정비전문업체인 한전KPS, 기기제작업체인 두산중공업 등 기술서비스 업체가 공동 협력으로 개발하여 자체 활용해 왔음

16 ㅇ 원자력 시설 비상사고 시 대응용 로봇은 국내에서 개발된 사례가 없음. 이 기술 분야는 개발을 이미 수행한 일본과는 기술 수준이 유사하나 지속적으로 연구개발/체계운영을 수행해 온 독일, 프랑스에 비해서는 기술 수준이 다소 낮음. 선진국에서 기술개발이 정체된 현 상황에서 국내에서 기술개발을 수행할 경우 기술역전이 가능함 ㅇ 현재 기술 수준 - 국내 원자력산업용 로봇/자동화 기술은 원자력연구원 중심으로 정비전문업체인 한전KPS, 기기제작업체인 두산중공업 등 기술서 비스 업체가 공동 협력으로 개발하여 자체 활용해 왔음 - 원자력 기기 검사/정비 자동화 분야는 로봇/자동화 기술과 비파괴 검사기술, 용접 등 정비 기술이 동시에 개발되어야하며 내방사화 등 신뢰성 제고가 매우 중요하므로 현장 경험 없이는 개발이 불가함 - 국외 선진국(미국 웨스팅하우스, 프랑스 아레바, 일본 도시바/히다치) 등의 기술에 거의 근접한 수준이나 법적 규제를 받는 증기발생기 및 원자로의 가동 중 검사/보수를 위한 자동화 기술은 그간 해외 장비를 도입하여 활용하여 왔으며 지속적인 기술종속을 벗어나기 위해 정부과제로 개발수행중임 - 개발결과를 실제 사용하기 위해서는 기량검증(Performance Demonstration)을 받아야 하며 국내 검증 체계가 미비하여 미국 전력연구원(EPRI)의 인증을 받아야 함 - 원자력 시설 비상사고 시 대응용 로봇 기술 분야는 개발을 이미 수행한 일본과는 기술 수준이 유사하나 지속적으로 연구개발/체계 운영을 수행해 온 독일, 프랑스에 비해서는 기술 수준이 다소 낮으나 선진국에서 기술개발이 정체된 현 상황에서 국내에서 기술개발을 수행할 경우 기술역전이 가능함

17 2. 국외 개발 현황 인적재난 대응용 로봇의 국외 개발 현황 ㅇ 일본, 미국, 유럽 등 주요 선진국에서는 대기업, 연구기관 및 학계 등 정부주도하에 재난극복 및 인명구조 로봇의 연구개발이 활발히 진행 되고 있음. ㅇ 사람이 접근하기 어려운 곳에 사용되는 방재용 무인 이동로봇, 화재현장의 위험감지 및 인명구조용에 사용되는 정찰 로봇, 화재 지역 주변의 위험물제거를 위한 작업로봇, 화재진압을 위한 무인 주행 방수차, 원격 조작식 소방장치 등 다양한 종류의 화재진압 로봇을 개발 하여 소방서에서 운용 중임 ㅇ 주기적인 소방로봇 대회 를 개최하여 신기술 개발을 수행 중이며 화재 및 재난을 감지하여 사전에 예방할 수 있는 첨단 화재진압 무인 로봇을 개발 중에 있음 국가별 개발 현황 ㅇ 일본 - 세계 1위의 로봇 생산국의 발판을 이용하여 대기업 중심의 연구 개발 활동이 활발히 진행 중이며 또한 지진, 태풍과 같은 자연 재해가 많은 환경조건 으로 인하여 자연재해에 철저한 대비를 해온 일본에서는 다양한 종류의 화재진압 및 인명구조 로봇을 소방서에서 운용중이고 신 개념의 다양한 화재진압 로봇을 개발하고 있음 - 도쿄 소방청이 개발한 무인주행 방수로봇(Rainbow 5)은 주로 석유 공업단지, 항공기 탱크로리 등의 유류화재와 강한 방사열을 발생하는 대규모 화재와 폭발 위험이 있는 화재 등 소방대원이 접근하기 곤란한 화재에 대처하는 것이 주 목적임

18 - 1983년부터 1990년까지 방사능 오염, 고압, 고온 및 진공환경 등, 극한 작업환경 하에서의 인력대체를 목적으로 일본 통산성 주관으로 원자력발전소 작업로봇, 해저 탐사로봇 및 방재로봇을 개발하기 위한 국가 프로젝트를 추진하였음 - 이후, 06년에 NEDO 전략적 첨단 로봇 요소 기술 개발 프로젝트 에 채택되었으며, 09년6월 NEC사에서는 재난감시용 무인 비행기를 출시함 [표 2 : 소방 및 방재로봇(일본)] K fena 도쿄소방서의 구조로봇 협소구역 인명탐색 로봇 로봇을 재해를 입은 건조물의 폐쇄된 공간에 출동시켜 그 주행 화재 현장에서 인명을 구조하고 경로를 모니터링 하고 수집한 소방관을 대신해 불을 끄는 기능 정보를 GIS 맵핑함. 가짐 또한 구조자를 수색하여 안전한 장소로 유도하는 것이 가능 SOURYU Genbu 붕괴틈새와 같은 협소구역에서의 이동성 증대를 위해 다관절형 로봇이 개발됨. 인명탐색 로봇 (일본) UMRS-2009 (일본) Enryu T-52(일본) RoboCue (일본) 험지 지형적응성을 높이기 위해 능동관절 무한궤도 형의 다양한 로봇이 개발 되어 현장 적용성 평가 수행중임. 최대속도 5km/h에 45도 경사각 등판이 가능하며 중량21kg으로 휴대 운반이 용이함. 인명구조 및 재난복구시 장애물 제거를 위해 개발된 무한궤도 형태의 로봇으로 높이 3.5m로 엔진구동되며 6m길이의 2개 매니퓰레이터를 원격 조작할 수 있음. 인명구조 및 수송이 가능한 무한궤도 형태 로봇으로 2개 매니퓰 레이터가 장착되어 있으며 초음파를 이용한 장애물 감지기능이 있음. * 출처 : 1) EIC, 일본 차세대 로봇 프로젝 트 동 향, ) 이주현기자( j kl ee@zdnet.co.kr ), 재난감시 앞으로 로봇이 맡는다, 재난포커스( w.di-focus.com) ww

19 ㅇ 유럽 - German-French MMSR-SYDERA 컨소시엄에서 지뢰와 IEDs를 탐지하고 제거하기위한 다양한 로봇을 개발했으며, 유럽 무인로봇 자동차 경기 ELROB(European Land-Robot Trial)를 통해 대테러 수색이나 재난구조용 로봇의 기술증진에 기여하고 있음 - 영국의 OCRobotics에서는 2.5m 길이의 뱀 모양의 매니플레이터를 응용해 좁은 틈과 장애물을 유연하게 뚫고 보안 감시 등의 임무 를 수행할 수 있는 snake-arm robot을 개발했음 [영국] 동작인식 게임기기를 이용해 인명구조로봇 개발 ㅇ 영국의 버밍엄 워웍대생들이 로봇에 마이크로소프트(MS)의 동작인식게임기 키넥트를 장착한 구조로봇을 제작하는데 성공 - 영국의 대학생들이 로봇에 X박스 주변기기인 키넥트(kinect)를 로봇에 장착해 붕괴된 건물더미에서 사람을 보다 효율적으로 찾아내 구조하는 로봇을 개발 - 이 원격작동수색구조로봇(Teleoperated Search &Rescue Robot)은 장애물과 비좁은 공간 위를 기어다니는 기능을 가짐 원격작동수색구조로봇 (Teleoperated Search &Rescue Robot) * 출 처 : 1) 이재구기자(j kl ee@zdnet.co.kr), X박스기기로 인명구조로봇 만들었다., 지디넷코리아, ) - 전형적인 보안 감시 로봇은 독일의 Neobotix에서 개발한 MP-S500로, 야외에 적합한 모바일 플랫폼에 다양한 센서(마이크, 레이더, 팬-틸트 카메라, 동작감지기 등)가 장착되어 있으며, 방위업체인 Robowatch와 Diehl BGT가 공동으로 개발한 ASENDRO은 무선 제어를 통해 정찰, EOD/IEDD, 핵/생화학 무기에 의한 오염 측정 등 수행 <운행속도 15km/h> [표 3 : 유럽의 보안 감시 관련 군사형 로봇] OCRobotics의 Snake-arm robot Neobotix의 모바일 플랫폼 MP-S500 Robowatch와 Diehl BGT가 공동으로 개발한 ASENDRO * 출처 : 1) OCRobotics(http : / 2) Neobotix( e/en/applications/surveilanceandsecurity.html) 3 ) 알앤 디비즈, 해 외 군 사용 로봇 시장 동향, EIC,

20 - 대규모 산학연 합동 연구 프로젝트를 추진 중이며 필드 서비스 로봇 중심으로 개발을 진행 중. 특히 알프스 남북을 관통하는 유럽의 주요 교통로인 고타르 터널의 화재경험을 바탕으로 오스 트리아에서는 터널내의 화재진압 로봇을 개발하여 수출 중 - 영국의 웨스트 요크셔 소방청과 JCB special products에 의해 개발된 FireSpy가 1999년 2월 BBC 온라인에서 보도된 바 있는 데, 이 로봇은 소방 요원의 접근이 불가능한 빌딩에 투입되어 진화작업을 하는 기능을 보유하고 있음 [표 4 : 소방 및 방재로봇] 유럽 명 칭 적 용 비 고 Telerob 사 (독 일) Telerob Mv4 ㆍ악세사리 교환으로 다양한 임무 수행 Telerob 사 (독 일) Telerob HMS ㆍ화재지역 주변 위험물제거 West Yorkshire Fire Service and JCB (영국) SPY EYE ㆍ화재주변의 위험물 제거 및 모니터링 Finger Associates (오스트리아) LUF60 ㆍ미세분무를 송풍장치를 이용하여 터널 및 차량 화재진압 러시아 ㆍ전투용 탱크 개조, 소화탄 발사

21 ㅇ 미국 - 대표적인 업체는 미국의 메사추세츠공과대학(MIT)에서 만든 벤처 기업인 irobot사로 미국에서 사용되는 지능형 로봇의 80%이상을 제작 또는 디자인하였음 * irobot사는 군사용 로봇을 개발해 국방부에 정찰로봇과 지뢰탐사로봇 등을 1,700대 이상 공급하기도 하였으며, 2008년 8월에는 국방부에 2억 달러(약 2,265억원)규모의 로봇 공급 계약을 맺었음 [표 5 : 미국의 방위, 구조 & 시큐리터 로봇 제품 현황] 업체명 (기관) 제품명 제품사진 제품개발 Sandia 국립연구소 Foster- Miller irobot RATLER TALON PackBot 정찰용, 폭발물처리, 위험물 취급 등 수행 Fuel Cel Propulsion Institute와 협력하여 경량의 장수명 연 료전지(PEM)를 개발해 RATLER에 채용 정찰용, 폭발물처리, 위험물 취급 등 수행 이라크와 아프가니스탄에서 20,000건 이상의 폭발물 처리 임무를 완료함 기능이 다양화되고, 토크, 속도, 운용시간 등이 향상된 업그레이드 모델 개발 현재 실용화 단계에 가장 근접한 무인이동 로봇임 미군 당국이 이라크에 수백개를 투입해 실험 적으로 사용하고 있음 Remotec ANDROS F6 정찰용, 경찰용 등 다목적으로 활용되고 있음 BEAR VECNA 타임지에서 선정한 2006년 최고의 발명품 중 하나로 선정됨 붕괴된 건물이나 유해한 화학물질 유출 현장 에서 사람들을 구출할 수 있음 미 육군 Telem edicine과 선진 기술연구소 TATRC에서 미 육군의 의료나 물자명령 (USAMRMC)에 활용하기 위해 자금을 지원해 개발됨 * 출처 : 알앤디비즈, 해외 군사용 로봇 시장 동향, EIC,

22 미국의 뱀로봇 활용 사례 ㅇ 미군이 전쟁터에서 정찰은 물론 구조까지 할 수 있는 뱀모양의 로봇을 개발중 - 이 촉수로봇은 뱀로봇 3개가 함께 작동하도록 설계된 것으로 군인들이 위험한 길로 가는 것을 사전감지해 막거나, 건물의 문을 조용히 열고, 폭발물 의심물체를 사람대신 다루는 기능 등으로 인명의 위협을 크게 줄여주는 기능을 가짐. - 미육군연구소(ARL)가 소개한 로봇촉수조작기(Robotic Tentacle Manipulator) 란 이름의 원형 촉수로봇을 소개했으며, 카네기멜런 로봇연구소와의 협동연구과정 결과물임. 원형촉수로봇 (Robotic Tentacle Manipulator) ㅇ 원형 촉수 로봇의 기능 - 뱀로봇 촉수는 빛탐지에 의한 3D지도작성장비(라이다 LIDAR)를 장착해 3D이미지를 형상화할 수 있음 - 기어다닐 수도 있고, 얕은 물에서 목표물을 조사하기 위해 헤엄칠 수도 있는 만능로봇이기도 함. - 렉 셰러 irobot 연구소 차량기술담당 이사는 이 매니퓰레이터 민감도는 드러나지 않게 폭발물로 의심되는 물체를 조사할 수 있는 것은 물론 문을 열 수도 있을 정도 라고 소개함. 출처 : 이재구기자(jklee@zdnet.co.kr), 첨단 뱀로봇이 수색 구조까지!, 지디넷코리아, [표 6 : 기타 재난 재해 관련 로봇] 업체명 제품명 제품사진 제품개발 irobot 나사, 미해군, 샌디에이고 해양연구소,샌디에이 고대학교 에이리얼 전사 (136kg) 해양글라이더 (Seaglider) 솔로트렉 로봇 미끄러운 지형을 기어올라 갈 수 있도록 게에게서 디자인을 빌어왔음. 작동자가 멀리 떨어져서 바다의 기뢰를 제거하거나 화산지형에서 황을 캐도록 해줌. 거의 어디로든 갈 수 있고 거의 모든 것을 행할 수 있음. 어떤 지형도 건널 수 있고 계단을 오르며 엄청난 무게의 짐을 옮기는데다 폭탄이 있는 곳, 화학약품이 발견된 곳 등으로 달려감. 무인수중차량로봇로서 해양 수색 및 연구용 목적으로 설계됐음. 워싱턴대가 설계한 이 잠수함은 심해에서 수개월간 수온측정, 다른 해양원소측정 등의 임무를 수행할 수 있음. 솔로트렉은 따뜻하고 얕은 지역에서 깊이에 따라 더 차가운 깊은 바다로 움직일때의 온도변화를 이용함. 무게 87.5kg의 이 로봇 시스템은 부표 제어와 과학적, GPS 및 통신기기도 가동 하면서 수심 500m까지 300번이상, 다이빙 할 수 있음

23 ㅇ 기타 지역 [표 7 : 기타 지역 소방로봇] 국가 명 칭 적 용 비 고 상해 소방과학 연구소 (중국) LT-50 ㆍ실외 화재 진압용, K3, K4의 종류를 보유 ARMTEC사 (브라질) Bombeiros ㆍ폼제너레이터 내장 ㅇ 소방 로봇 관련 국내 외 기관 기업 현황 [표 8 : 소방 로봇 기업 현황] 회사명 (국가) Singer Associates (오스트리아) 제품 내용 Luf60 - 무게:2118kg - 크기:2300*1850* 속도:40km/h - 경사도등판:30도 - 구동 : 엔진 - 소화기능 : 미스트 송풍방식(소화노즐부착 가능) 사진 동경소방서 (일본) Rainbow 5 - 무게:4150kg - 크기:3875*1800* 구동:엔진 - 소화기능:전동식 소화노즐 QIANG SHI (중국) JMX-LD50 - 무게:1500±30kg - 크기:2340*1060* 속도:2.8km/h - 수직장애물:160mm - 경사도등판:30도 - 구동:엔진 - 소화기능:전동식 소화노즐

24 회사명 (국가) MEGATEC (미국) West Yorkshire Fire & Rescue Service (영국) 제품 내용 FFR-1 - 무게:980kg - 크기:1620*1140* 속도:4km/h - 수직장애물:200mm - 경사도등판:30도 - 구동:배터리 - 소화기능:전동식 소화노즐 FIRE-SPY - 무게:1500±30kg - 크기:990*685* 속도:6km/h - 구동:배터리 - 소화기능:전동식 소화노즐 사진 국외 원자력 로봇의 개발 현황 ㅇ 프랑스 - 프랑스는 국영전력회사인 프랑스전력공사(EDF)와 다국적기업인 AREVA, 국가연구소인 프랑스 원자력청(CEA)를 중심으로 원자력 관련 로봇/자동화 기술을 지속적으로 개발해 옴 - 법적 규제요건에 해당하는 증기발생기 검사/보수, 원자로 용기 검사/보수 기술들은 자체 개발하여 활용중이며 기타 검사/보수 기술은 필요에 따라 자체 개발/사용함 년에 Groupe-Intra 를 설립하여 24시간 이내 대응 가능한 비상대응 체계 구축을 위한 로봇들 을 개발하였으며 관련 인원의 지속적 교육을 실시하고 있음

25 [그림 8 : 프랑스 원자력 사고 비상대응 체계] [그림 9 : 실내 비상대응 로봇(프랑스)]

26 [그림 10 : 실외 비상대응 로봇(프랑스)] 년대까지는 기술개발이 활발했으나 이후 원자력 활용 기피, 로봇/자동화 장비 판매보다는 서비스 제공의 고부가 가치 등으로 인해 기술개발이 활발하지 못한 실정임 - 하지만 1999년 일본 JCO 핵임계 사고시 일본에서 비상대응 체계를 구축하기 위해 프랑스 기술을 일부 도입했을 정도로 고방사선 작업용 로봇기술은 높은 수준임 - 전세계적인 녹색에너지로서의 원자력 이용 확대에 따라 원전수출과 연계하여 다시 연구개발을 활성화하고 있으며, 최근 일본 후쿠시마 원전 사고에도 불구하고 연구개발에 지속적인 투자를 할 것으로 전망됨 ㅇ 일본 - JCO 임계사고( 99) 이후 원자력시설 재난 극복을 위한 로봇을 개발하였음 - 주요 개발 기술은 원자력시설 재난 대응을 위한 협소통로, 계단 이동 가능한 이동 기술, 정보수집/전송 기술과 안전한 고속조작을 위한 자율제어 기술 등을 개발하였음

27 (a)smert-m (b) SMERT-K (c) MARS-A (d) MENHIR (e) MARS-T (f) SWAN [그림11 : 일본 원자력 사고 대응 로봇] - 후쿠시마 원전 사고 시에는 일본에서 개발된 원자력 사고 대응 로봇이 현장에 투입되었다는 보고는 현재 없음 ㅇ 미국 년 펜실베니아주 Three Mile Island 원자력발전소에서 방사능 누출 사고가 발생했을 때 투입된 몇 가지 로봇들의 활약으로 로봇 공학의 사회 기여 가능성을 훌륭히 입증한 계기가 되었음 (a)pioneer (b)houdini [그림 12 : 미국 원자력 사고 대응 로봇]

28 - 현재 미국에서는 원자력시설 사고시 정보 수집 중심으로 로봇 적용성 연구를 수행하고 있음 - 로봇 단독이 아닌 작업자와 공동수단으로서 로봇 활용성을 분석 하는 연구가 수행중에 있음 - 최근 후쿠시마 원전 사고시에 군용으로 개발된 Packbot사의 irobot과 Honeywell사의 T-Hawk 로봇을 투입하여 후쿠시마 원전 외부 영상 및 내부 영상 획득에 사용되었음 [그림 13 : 후쿠시마 원전에 사용된 로봇]

29 III. 향후 전망 전망 ㅇ 오늘날과 같은 산업화 및 정보화 사회에서의 재난은 인명 피해, 재산 및 사회기반시설의 손실로 인하여 국가적 사회적으로 장기 적인 어려움을 겪게 되며, 그 영향력이 사회전반에 미치게 됨 ㅇ 이에 따라, 재난환경에 대비한 향후 정부의 재난관리 정책방향은 재난 관리 인력과 장비의 전문 고도화를 서둘러야 할 것이며, 재난 발생시의 위기관리능력 배양과 병행하여 선진국 수준으로 국민안전의식 강화가 필요가 있음 ㅇ 단기적으로는 일본의 지진 해일 등의 대응용 로봇이 화두이나, 장기적으로는 광범위한 측면에서 재난대응로봇에 대한 신규정책 아이템이 필요한 시점임 향후 대응 방안 ㅇ 재난대응 로봇 개발은 장기적으로 꾸준히 다양한 재난에 대비할 수 있도록 노력이 필요하며, 전략적으로 진행할 필요가 있음 - 재난 상황에 대처할 수 있는 다양한 재난대응용 로봇 개발 - 재난대응 로봇의 현장 적용을 위한 성능 향상 ㅇ 또한, 재난대응 용 로봇의 범위를 확대하여 에너지와 로봇의 개념을 결합한 에너지 로봇 분야의 적극적인 연구개발이 요구되고 있는 시점임 - 지하공동구 유지보수 및 화재 진압 로봇 - 배전선로 활선 작업 로봇 및 송전선로 유지보수 로봇 - 해상 풍력 발전 설비 유지보수를 원격 조작 로봇 - 원전 화력발전 석유비축시설 등 기간시설 감시경계 및 재난 상황 초등 대응 로봇 - 해저자원 탐사로봇 및 수중작업 로봇

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31 KEIT PD ISSUE VOL 11-3 이슈 2 NFC 국내외 동향 및 발전 방향 강민수 RFID/USN PD

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33 2. RFID/USN NFC 국내외 동향 및 발전 방향 NFC 정의 o NFC는 13.56MHz 대역의 근거리 무선 통신 기술을 의미하고 13.56MHz 대역의 주파수를 사용하여 기존의 RFID 기능과 NFC가 장착된 전자기기간 통신을 제공하는 기술 국내외 동향 o 지식경제부는 모바일 RFID, NFC 및 USN 통합을 통해 물류 유통과 지불결제 시장의 활성화 및 다양한 응용 서비스 개발을 통해 신시장 창출 및 RFID 산업에 새로운 패러다임 제시 o 방송통신위원회는 지불/결제 시장 중심의 NFC 응용 서비스를 위해 제도, 인증, 표준 등의 분야에 노력 중 o 이동통신사 및 신용카드사는 신용카드의 대안으로 스마트폰 중심의 NFC 기반 스마트 지갑 사업을 추진하고 있으며 산업 활성화를 위하여 긴밀한 협조 중 o 미국의 AT&T와 Verizone, T-Mobile USA 등 주요 이동통신사업자는 Isis 라는 모바일 전자결제 합작사를 설립하여 NFC 관련 사업을 추진 중이며 2012경에 가시적인 NFC 서비스 출시 예정 o 애플사의 아이폰 5에도 NFC 기능이 기본 탑재 될 것으로 추정되며 향후 NFC 시장의 급격한 성장이 예상 추진전략 o 모바일 지불 결제와 모바일 물류 유통 서비스의 글로벌 주도권을 확보하기 위해서는 - 산업표준을 대체할 수 있는 국제표준 개발로 로얄티 문제 해결 - 기술개발을 통해 모바일 서비스에 관련 특허 선점 - 모바일 RFID/NFC 서비스 활성화를 위한 법 제도 개선 - 대국민 홍보를 통해 RFID에 대한 신뢰도 및 인식 제고

34 І. 개요 ㅇ NFC는 13.56MHz 대역의 근거리 무선 통신 기술을 의미하는 용어로 기기간 통신 및 무선 인식(RFID) 기능을 제공 ㅇ NFC는 13.56MHz 대역의 주파수를 사용하여 기존의 RFID 기능과 NFC가 장착된 전자기기간 통신을 제공하는 기술 ㅇ NFC는 통신을 위해 [표 1]과 같이 3개의 무선 통신 mode를 지원 동작 모드 [표 1 : NFC에서 사용하는 무선 통신 기술] ISO/IEC ISO/IEC ISO/IEC 기기간 통신 (NFCmode) 리더/태그간 통신 (PCD1mode) 리더/태그간 통신 (VCD2mode) 전력 공급 능동 및 수동 수동 수동 통신 범위 10cm 10cm 1m 데이터 속도 106, 212, 424kbps 106kbps 26kbps 이하 1 PCD: Proximity Coupling Device 2 VCD: Vicinity Coupling Device ㅇ NFC 1) 는 [그림 1]과 같이 mode switch 기능을 제공하고 있으며 [표 1]에 정의된 NFC mode, PCD mode 및 VCD mode 중에서 한가지 모드를 선택하는 절차를 정의(ISO/IEC 21481) [그림 1 : NFC 기술 요소 (출처: NFC Forum)] 1) NFC : Near Field Communication

35 II. 산업 동향 1. 국내동향 지식경제부 ㅇ 900MHz 모바일 RFID 기술 개발 및 상용화에 투자하여 USIM에 내장이 가능한 모바일 RFID 전용 Reader Chip 개발을 통해 휴대 단말에서 실장 시험 및 다양한 응용 서비스 활성화 토대를 마련 ㅇ 모바일 RFID용 네트워크 구조에 대한 표준(OIS 2), ODS 3), ORS 4) 표준 등)과 RFID 태그 ID에 대한 국내/국제 표준화를 통하여 응용 서비스 시장 확대를 위한 기반 구축 ㅇ 13.56MHz NFC 기술은 900MHz보다 기술적 난이도가 높지 않아 업체들이 비교적 용이하게 개발 가능 ㅇ 그러나, NFC 기술은 그 동안 특정 분야 중심으로 개별적인 응용 서비스를 개발하여 응용서비스 간 연동문제가 존재하며 응용 서비스 단계의 표준 기술도 다소 부족 ㅇ NFC 응용 서비스 인프라 확대를 위해 NFC 관련 표준화 및 단말 소프트웨어 플랫폼 표준화, 보안 프레임워크 개발, 서비스 네트워크 구조 정의 진행 중 ㅇ 현재, 900MHz 수동형 RFID와 13.56MHz NFC 기술을 통합하는 리더 칩 개발 사업과 응용 서비스 확대를 위한 모바일 RFID 존 사업, 각종 RFID 및 NFC 기반 응용 서비스 사업 및 표준화 사업 추진 중 ㅇ 국내용 규격은 ETRI와 BC카드가 정부 지원사업으로 공동 개발 중 2)OIS(Object Information Service) : 객체의 정적, 동적 정보 서비스 3)ODS(Object Directory System) : 모바일 RFID 서비스를 위한 디렉터리 시스템 4)ORS(OID Resolution Server) : OID(객체식별자:Object IDentification) 해석 서버

36 ㅇ 모바일 RFID와 NFC, USN과의 통합을 통해 기존 물류 유통 중심의 수동형 RFID 시장과 지불/결제 중심의 NFC 시장 중심에서 탈피, 산업과 일반 사용자들에게 편의를 제공할 수 있는 다양한 응용 서비스 개발을 지원하며 시장 확대 및 산업 활성화 노력 방송통신위원회 ㅇ NFC 기반 모바일 스마트 라이브 서비스 활성화 계획 을 발표 (2011년 3월)하고 NFC 시장 확대 및 관련 산업 육성 추진 ㅇ 특히, 이동통신사업자와 기존 스마트카드 제조사, 그리고 신용 카드 사업자, 통신과금서비스 제공자 등이 주축이 된 'Grand NFC Korea Alliance'를 구성(2011년 4월)하여 NFC 응용 서비스 활성화 노력 ㅇ NFC 응용 서비스 확대를 위해 제도 개선, 인증 체계 마련, 표준 개발 등 NFC 기반 응용 서비스 활성화 추진 ㅇ NFC 응용 서비스 시장 확대를 위해 NFC 기반 모바일 단말기 결제 서비스, 사용자 인증 기반 응용 서비스, NFC 태그 기반 응용 서비스 개발 추진 ㅇ 또한, 모바일 신용카드 이용 고객의 선택권 확대 및 카드사, 모바일 결제 관련 업계의 혼란을 축소를 위한 방안 마련 ㅇ NFC 협의체와 공동으로 2015년까지 스마트 결제 인프라를 전체의 70%까지 구축 계획 통신사 사업 추진동향 ㅇ SK텔레콤은 일본의 이동통신사인 KDDI, 소프트뱅크 모바일과 협력하여 NFC 기반 한/일 공동 모바일 결제 상용화 추진 ㅇ 이를통해, 한일의 3사 고객들이 상대 국가에서도 사용하던 휴대폰 그대로 모바일 결제와 모바일 쿠폰 등 모바일 금융 서비스 이용 가능

37 ㅇ 또한, SK텔레콤은 NFC 기반 모바일 신용카드, 교통카드, 쿠폰, 멤버십 등을 담은 모바일 지갑(Mobile wallet) 서비스를 개발을 통해 기존의 지불/결제 외에 광고/모바일 커머스 서비스로 확대할 계획 ㅇ KT에서는 롯데카드 및 롯데마트와 협력하여 NFC를 기반 모바일 결제 서비스 추진 ㅇ 전국 롯데마트에서 신용카드 없이 NFC기반 스마트폰을 이용하여 모바일 쿠폰을 사용 및 멤버십 포인트 적립/사용 가능하고 롯데 신용카드를 이용한 결제 서비스 제공 예정 ㅇ 마트 매장 내 부착된 태그를 통해 NFC 스마트폰으로 다양한 이벤트 정보도 조회 서비스 제공 예정 ㅇ KT는 BC카드를 인수함으로써 모바일 카드 사업에 본격적으로 진출할 것으로 예상 ㅇ LG U+에서는 범용가입자인증칩(USIM)을 탑재하지 않은 스마트폰이나 일반 휴대폰에서도 NFC 응용 서비스를 이용할 수 있도록 메모리카드 (마이크로 SD카드)를 이용해 NFC를 사용할 수 있는 기술 개발 완료 ㅇ 이를 통해 LG U+ 가입자들에게 다양한 NFC 응용 서비스 및 NFC 서비스 활성화를 위해 인프라 확대 및 모바일 금융 결제 서비스 제공 예정 신용카드사 사업 추진동향 ㅇ 현재 국내 신용카드는 마그네틱 방식으로 사용하고 있으며 년간 2,000억 정도의 로열티가 지불 되고 있음 ㅇ EMV 규격은 산업계 표준으로써 전세계적으로 사용 EMV : Europay, Master card, Visa card

38 ㅇ 비접촉식 교통카드(ISO14443 PICC:Proximity Integrated Circuit Card)를 기반으로 교통요금 결제 및 비접촉 신용카드(RF-EMV) 등의 소액결제가 보편화 되면서 SIM/USIM과 연계 사용할 수 있는 NFC 상용화 진입 단계 ㅇ 하나SK카드, 삼성카드, 신한카드 등 신용카드사에서는 이동통신 사업자와 함께 NFC 기반 모바일 신용카드 결제, 모바일 쿠폰 서비스 등에 대해 많은 관심을 가지고 이에 대한 상용화 추진 중 2. 국외동향 ㅇ 미국의 AT&T와 Verizone, T-Mobile USA 등 주요 이동통신사업자는 Isis 라는 모바일 전자결제 합작사를 설립하여 NFC 관련 사업을 추진중이며 2012경에 가시적인 NFC 서비스 출시 예정 ㅇ Paypal 등 미국의 지불/결제 관련 서비스 업체들도 NFC 기술 잠재력에 대해 많은 관심을 보이며 적극 대응 중 ㅇ 유럽의 경우, 전통적인 스마트카드 칩 개발 업체인 NXP와 STMicroelectronics 등이 NFC용 칩을 개발하여 시판 중 ㅇ T-Mobile과 Vodafone, KPN 등 이동통신사업자들도 ING 등 유럽의 주요 은행과 함께 2012년을 목표로 네덜란드에서 모바일결제 서비스 제공을 위한 NFC 인프라 구축을 추진 중 ㅇ 구글의 안드로이드 2.3 버전인 진저브래드에 NFC를 위한 응용 API가 기본으로 탑재됨에 따라 최근 출시된 안드로이드폰 (삼성 전자의 갤럭시 S2 등)에는 NFC 태그를 읽는 리더 기능과 카드 에뮬레이션 기능이 제공 - NFC 포럼에 Google과 같은 플랫폼과 서비스 사업자가 참여함으로써 기술 위주에서 서비스와 연동되는 부분까지 표준화 영역으로 확대될 가능성 증가

39 ㅇ 또한, 구글은 모바일 결제 회사인 제타와이어 인수를 통해 NFC 응용 서비스 시장 진출을 추진 중 ㅇ 애플사의 아이폰 5에도 NFC 기능이 기본 탑재 될 것으로 추정되며 향후 NFC 시장의 급격한 성장이 예상

40 III. 기술 동향 1. 국내동향 ㅇ 엠텍비젼은 NFC controller IC인 AMEE의 개발 완료(2010년 9월) 및 양산(2011년 4월)하고 스마트폰용 NFC에 중점을 두면서 동시에 컨슈머와 자동차용 NFC 솔루션을 2011년도에 순차적으로 선보일 예정 ㅇ 케이비티와 유비벨록스는 NFC USIM을 개발 완료하여 각각 KT와 SKT에 공급 중. 케이비티의 경우 삼성전자의 갤럭시S2에 NFC USIM칩 공급 중으로 갤럭시S2가 SK텔레콤 뿐 아니라 KT통신에서도 가입 가능 [그림 2 : 유비벨록스의 SKT용 NFC USIM (NFC-U01)] ㅇ 솔라시아는 SK C&C와 166.7억원 규모의 SK텔레콤 고객용 NFC 범용가입자인증모듈(USIM, 유심) 공급 ㅇ 3ALogics는 NFC 리더칩을 2009년부터 판매, 2011년초 NFC 태그칩 개발을 완료하고 시험중 ㅇ 삼성전자는 NFC Controller IC 개발 발표(2010년말)

41 [그림 3 : 삼성 NFC controller IC (S3FHRN2)] 2. 국외동향 ㅇ NXP사는 2010년 2월 NFC controller 기능을 하는 PN544 칩을 양산하여 판매중으로, 삼성, Nokia를 비롯한 NFC 포럼에서 활동하는 단말기 회사들을 중심으로 PN544 칩 탑재 단말기 판매 예정 ㅇ 삼성-구글의 Nexus S 모델의 경우 NFC controller IC인 PN544와 Secure Element인 SmartMX가 Embedded 된 PN65N가 탑재되었으며, Nokia의 C7이나 삼성의 Galaxy S2에도 PN544 칩을 내장 [그림 4 : NXP(PN65N) in Nexus S] ㅇ STmicro 사는 최근 NFC controller IC인 ST21과 USIM 보안을 지원하는 smart card IC인 ST33을 출시. ST33은 두 개의 IC를 SiP 형태로 NFC total solution 제공

42 ㅇ 또한 STmicro사는 Gemalto와 새로운 파트너쉽을 체결하여 NFC 관련 서비스와 솔루션을 개발, 공급할 예정 ㅇ 양사는 모바일 애플리케이션용으로 설계된 ST마이크로의 보안 ST33 EAL5+ 칩셋, Gemalto의 보안 운영체제, 모바일 단말 소프트웨어, 신뢰기반서비스관리(TSM), 보안 개인화 서비스 등을 기반으로 다양한 패키지 솔루션을 개발할 계획 [그림 5 : STmicro사의 NFC IC 제품 현황 (출처 : STmicro)] ㅇ Inside Contactless는 NFC controller IC인 MicroRead와 Infineon사의 SE를 통합하여 Securead 라는 NFC Total solution 출시 ㅇ 특히, 다양한 플랫폼에서도 사용할 수 있는 Open NFC를 무료로 제공하여 칩벤더와 상관없이 사용할 수 있는 NFC API를 제공 ㅇ 스마트카드 제조업체인 G&D (Giesecke & Devrient GmbH)와 오베르튀르 테크놀러지스 (Oberthur Technologies S.A.) 그리고 칩 공급업체인 인피니언 테크놀러지스는 차세대 스마트 카드 기반 교통 애플리 케이션을 위한 새로운 보안 솔루션을 공동 개발 중

43 [그림 6 : Inside Contactless사의 NFC IC 제품 현황] ㅇ Renesas 사는 업계 최초로 NFC 및 보안 기능을 포함한 스마트폰용 micro controller 인 RF21S을 출시(2010년 12월). 2011년 3월부터 개당 5달러의 가격으로 샘플 공급

44 IV. 표준화 동향 ㅇ NFC 기술의 표준화와 응용 서비스 확대를 위해 NFC 포럼 설립(2004년). 미국, 유럽, 일본 등 전세계 주요 이동통신 서비스사와 주요 반도체 업체, 인터넷 업체, 서비스 업체 등이 가입하여 NFC 기술에 대한 통신 표준과 보안 표준, 응용 서비스 참조 모델 등을 개발. 국내에서는 삼성전자와 LG전자가 핵심 주도 회원사로 활동 ㅇ ISO/IEC JTC1/SC17/WG7에서 20년간 신용카드 국제표준화가 진행되었고 이동통신 업제들의 경우 SIM/USIM과 연계된 NFC, IPCD (Interactive Proximity Coupling Device), Active PICC 등 다양한 기술이 상용화 및 국제표준 기반 제정 추진 ㅇ NFC와 관련된 표준은 NFC Forum 표준과 ISO/IEC JTC 1 표준으로 구성 (특정 기술을 선택하는 절차와 관련된 표준은 ISO/IEC JTC 1의 표준에만 정의) 분류 표준명 상태 일자 Data Exchange Format Technical Specification NFC Forum Tag Type Technical Specifications Record Type Definition Technical Specifications [표 2 : NFC Forum 표준 현황 (출처: NFC Forum)] NFC Data Exchange Format (NDEF) Technical Specification Adopted 24-JUL-2006 NFC Forum Type 1 Tag Operation Specification Adopted 9-JUL-2007 NFC Forum Type 2 Tag Operation Specification Adopted 9-JUL-2007 NFC Forum Type 3 Tag Operation Specification Adopted 16-AUG-2007 NFC Forum Type 4 Tag Operation Specification 2.0 Adopted 18-NOV-2010 NFC Record Type Definition (RTD) Technical Specification NFC Text Record Type Definition (RTD) Technical Specification C URI Record Type Definition (RTD) Technical Specification NFC Smart Poster Record Type Definition (RTD) Technical Specification NFC Generic Control Record Type Definition (RTD) Technical Specification NFC Signature Record Type Definition (RTD) Technical Specification Adopted Adopted Adopted Adopted Adopted Adopted 24-JUL JUL JUL JUL MAR NOV

45 Reference Application Technical Specifications Protocol Technical Specifications 분류 표준명 상태 일자 NFC Device Internal Technical Specifications Certification Documents NFC Forum Connection Handover 1.2 Technical Specification Personal Health Device Communications Technical Specification NFC Logical Link Control Protocol (LLCP) Technical Specification NFC Logical Link Control Protocol (LLCP) version 1.1 (includes Service Discovery Protocol Technical Specification) NFC IP Binding Technical Specification Adopted Requirements Approved Adopted Stable Draft Requirements Approved 7-JUL SEP DEC FEB OCT-2007 NFC OBEX Binding Technical Specification Requirements Approved 5-OCT-2007 NFC Digital Protocol Technical Specification Adopted 17-NOV-2010 NFC Activity Technical Specification Adopted 18-NOV-2010 NFC RF Analogue Technical Specification NFC Simple NDEF Exchange Protocol (SNEP) Technical Specification NFC Controller Interface (NCI) Technical Specification Requirements Approved Requirements Approved Requirements Approved 18-SEP MAR AUG-2008 NFC Forum Device Requirements Adopted 24-OCT-2010 Device Test Application Specification for NFC Digital Adopted 27-OCT-2010 Protocol and NFC Forum Type 1/2/3/4 Tags [표 3 : NFC 관련 ISO/IEC JTC 1 표준 현황] ISO/IEC JTC 1 표준 ECMA 1 International 표준 ISO/IEC 18092, Information technology exchange between systems Near Field Protocol (NFCIP-1) Telecommunications and information Communication Interface and ECMA-340 ISO/IEC 14443, Identification cards Contactless integrated circuit(s) cards Proximity cards ISO/IEC 15693, Identification cards Contactless integrated circuit(s) cards Vicinity cards ISO/IEC 21481, Information technology exchange between systems Near Field (NFCIP-2) Telecommunications and information Communication Interface and Protocol-2 ECMA ECMA: European Computer Manufacturers Association

46 Ⅴ. 추진 방향 ㅇ 지식경제부 기술표준원의 NFC 관련 특허 현황 조사에 따르면 'NFC' 키워드로만 3,923개의 특허 등록으로 지적 재산권 확보에 주력 일본:86%(2,193개), 한국:912개, 미국:445개, 유럽:187개, 중국:136개 - 글로벌 영향력을 갈수록 확대하고 있는 구글, 비자카드, 마스타카드 등 미국 공룡 기업들도 NFC 기술을 응용한 모바일 거래 시장에 참여, 유관 특허들을 대량 출원하는 사례 증가 - 특히, 필립스, 일본이 보유한 NFC 핵심 특허를 소니 등 굴지의 다국적 기업들이 다수 보유하고 있음 - 향후 국내 휴대폰제조사 및 모바일 결제 참여 사업자와 분쟁 시 정부차원에서 원활한 중재 필요 ㅇ 국제적으로 통용되는 산업표준으로 인해 국제표준 제정에 대한 관심이 낮지만 향후 모바일 지불 방식에 대한 로열티 문제를 해결 방안 모색 - 모바일 지불이 활성화 된다면 상대적으로 마그네틱 신용카드 시장이 줄어들 것이고 이에 현재 지불되는 로열티는 점차 줄어 들 것으로 예상 ㅇ 신속한 법 제도 정비, 기술개발, 산업활성화를 위해 지식경제부, 방송통신위원회, 이동통신사, 신용카드사 등 내부조직들의 전략적인 공조 체계 확립 필요

47 Ⅵ. 시사점 ㅇ 삼성과 비자는 2012년 런던올림픽에서 6만 곳 이상에서 NFC 결제가 가능하도록 추진 중 ㅇ 추세를 볼 때 NFC는 모바일 결재 분야에서는 경쟁자가 없는 유일 한 기술로 채택될 가능성이 매우 높음 ㅇ 따라서, 이를 대비한 국내 기술 및 표준 개발이 매우 시급하고 특히, 국내 환경을 고려한 국내표준의 개발 및 국제표준으로의 반영이 절실히 요구 ㅇ Defecto Standard(실제적 표준)으로 인해 국제표준 제정에 대한 관심이 낮지만 향후 모바일 지불 방식에 대한 로열티 문제를 해결을 위해 우리나라의 주도적인 활동 필요 마그네틱 카드 사용을 위해 년간 약 2,000억원 지불 ㅇ 국내에서 많은 연구가 진행되고 관련 특허를 비교적 많이 보유하고 있는 모바일 RFID 분야와 NFC를 연계한 새로운 서비스 분야의 기술 개발 및 표준화를 통해 관련 특허 확보 노력이 필요 ㅇ 시장의 주도로 NFC는 곧 우리 곁에 다가올 것으로 보임. 모바일 RFID 기술 개발을 주도해 온 한국으로써는 위기로 느껴질 수도 있으나, 모바일 매체와 지불결제 매체를 통합하는 국제표준 제안과 기술 개발을 통해 별도의 교통카드나 비접촉 신용카드를 휴대하지 않고 이동통신 단말기를 통해 소액결제, 교통요금 결제를 가능케 하는 새로운 고부가가치 신시장 창출과 국제표준 및 기술 선도 가능

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49 KEIT PD ISSUE VOL 11-3 이슈 3 Digital Holography 기술 동향 및 전망 윤명현 홈/정보가전 PD

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51 3. 홈/정보가전 Digital Holography 기술 동향 및 전망 Holography 특징 및 현황 ㅇ 실사 기반의 입체상을 재현하여 관찰자에게 자연스러운 입체감을 제공 함으로써, 기존 스테레오 방식의 입체영상 표현 한계를 근원적으로 해결할 수 있는 궁극적인 입체영상 기술 ㅇ 현재 일반화된 양안시차의 원리를 이용한 3D와 달리 눈의 조절(수정체의 초점 맞춤)에도 모순이 없는 입체감 구현 가능 ㅇ 홀로그래피 시장은 15~ 20년 연간(CAGR) 104.7% 성장할 것으로 예측 ㅇ 일본, 독일, 미국이 기술을 선도하고, 한국은 선도국가들을 추격하는 단계 국내외 연구개발 동향 ㅇ 일본 : 3D TV시장 이후의 홀로그램 산업을 선점하려는 전략 추진 - 16년까지 홀로그램 장비 개발에 45억$ 투자(NHK) - 22년 월드컵 유치 위한 Holo-TV 방송계획을 발표하고 기본 원리 테스트 완료 ㅇ 유럽 : FP프로그램에서 개발된 기술을 부분별로 상용화 추진 - 04년부터 FP6의 3D TV 프로젝트에서 홀로그래피 기술개발 시작 - FP7의 Real 3D 프로젝트에서는 디지털 홀로그래피의 전 분야에 대한 핵심 기술개발 추진 중 ㅇ 미국 : 홀로그램 융합산업의 기초원천기술 확보 추진(대학ㆍ민간 중심) ㅇ 국내 : 홀로그램 정보획득 프로세싱 기술 및 디스플레이 소자 등 관련 기초연구 추진 정부지원 전략 및 향후계획 ㅇ 15년까지 무안경 3D TV 시대 개막을 위해 R&D에 집중, 미래 3D 핵심기술인 홀로그램 경쟁력 확보를 위한 투자도 병행 ㅇ 지경부, 문화부, 방통위 등 관계 부처가 소관분야 기술 개발을 추진, R&D의 유기적 연계를 강화함으로써 시너지 효과 극대화 - 지경부ㆍ문체부 : 향후 10년 뒤에 디지털 홀로그래픽 기술의 상용화를 목표로 1단계( 11~ 13) 사업 추진 예정

52 І. Holography 개요 1. 개념 및 정의 Hologram = Holos(전체) + Gramma(메시지) Hologram : 간섭파 형태로 물체의 영상이 기록된 사진 필름 Holography : 간섭파 형태로 기록된 데이터를 복원하여 입체영상으로 재생하는 기술 ㅇ 실사 기반의 입체상을 재현하여 관찰자에게 자연스러운 입체감을 제공함으로써, 기존 스테레오 방식의 입체영상 표현 한계를 근원적으로 해결할 수 있는 궁극적인 입체영상 기술 ㅇ 홀로그래피는 실사로부터 반사 또는 회절(diffraction)되어 전파되는 빛의 분포를 기록 및 재현하는 기술로, 1947년 Denis Garbor에 의해 발명 (1971년 노벨상 수상) [그림 1 : 홀로그래피에 의한 3D 영상의 기록 및 재생]

53 2. 홀로그래피 특징 획득 데이터 처리 디스플레이 시스템 깊이정보 카메라 집적영상 카메라 3차원 정보 홀로그램(CGH) 생성 실사영상 홀로그램 데이터 (3차원정보/CGH) 압축 부호화 홀로그래피 3D 디스플레이 시스템 다시점 카메라 3D 모델링 홀로그램 데이터 다중화 광변조 핵심부품 [그림 2 : 디지털 홀로그래픽 3D 시스템 개념도] ㅇ 현재 일반화된 양안시차의 원리를 이용한 3D와 달리 눈의 조절 (수정체의 초점 맞춤)에도 모순이 없는 입체감 구현 가능 ㅇ 디지털 홀로그래피는 광전자기기와 컴퓨터를 이용하여 홀로그램을 생성/재생하는 방식으로 홀로그래픽 입체영상 기술을 구현하는 핵심 기반 기술임 [표 1 : 홀로그래픽 핵심기술] 디지털 홀로그래픽 획득, 생성 및 복원 기술 다중 디지털 홀로그램 획득 기술 다시점/초다시점/집적영상 기반 생성기술 디지털 홀로그램 화질 향상 기술 디지털 홀로그램 3차원 공간 복원 기술 디지털 홀로그램 신호처리 기술 홀로그래픽 기술 기반 외곡 보정 기술 디지털 홀로그램 트랜스코딩 기술 3차원 공간정보 정의 및 정보 최소화 기술 홀로그래픽 토모그래피 기술 디지털 홀로그래픽 디스플레이, 기록 기술 디지털 홀로그램 공간광변조 기술 자연색 홀로그램 광원 및 광학계 기술 디지털 홀로그래픽 광학 엔진 기술 고속/고휘도 디지털 홀로그램 기록 기술

54 ㅇ 디지털 홀로그래픽 3D 영상 시스템을 구현하기 위한 핵심기술은 크게 획득, 생성 및 복원 기술, 신호처리 기술, 디스플레이, 기록 기술로 구분 ㅇ 실시간 홀로그래픽 디스플레이를 구현하기 위해서는 고밀도, 고속 응답의 광변조소자와 같은 재료/소자 분야에서의 해결책이 요구됨. 또한 제작 현장에서 레이저를 사용하기 곤란하므로, CGH (Computer Generated Hologram) 기술, 동영상 촬영 기술의 확립이 요구됨 3. 홀로그래피 응용분야 ㅇ 홀로그래피 기술은 완벽한 입체영상을 제공하지만, 아직까지 실용화 및 상용화를 위한 모델이 제시되지 못하고 있음 ㅇ 홀로그래픽 기술은 현실과 가상의 구분이 어려울 정도로 현실감이 뛰어나며, 2D 영상산업과 스테레오 3D 영상산업에 비하여 광범위한 응용이 가능함 - 방송/통신 : 홀로그래픽 TV/DMB/Phone - 엔터테인먼트 : 홀로그래픽 게임/가상세계/쇼핑 - 광고/전시 : 박물관 유물전시, 디지털 사이니지, 문화예술공연 - 정보가전기기 : 전자액자, 전자책, 전자테이블, Telepresence, 홈씨어터 - 오피스 : 화상회의, CAD, 건축설계 - 교육훈련 : 비행 시뮬레이션, 군사작전 훈련 - 의료 : 원격수술, 수술 시뮬레이션

55 [그림 3 : 홀로그래피 응용 분야] ㅇ 미래 3D 영상기술은 스마트TV, 양안식 3DTV, UDTV 등을 거쳐서 최종적으로 홀로그래픽 TV로 진화할 것으로 예측되며, 향후 10년 이후에 도입 전망 [그림 4 : 디스플레이 기술의 발전 방향] ㅇ 홀로그래픽 카메라, 홀로그래픽 현미경, 홀로그래픽 프린터, 홀로그래픽 디스플레이 등의 3D 영상시스템은 향후 5년 이후에 도입 전망

56 II. 시장 및 특허동향 1. 시장 경쟁력 ㅇ 홀로그래피는 완벽한 입체영상을 제공하지만, 아직까지 실용화 및 상용화를 위한 모델이 제시되지 못하고 있음 ㅇ 특히, 디지털 홀로그래픽 기술은 이론적인 면에서는 비약적인 발전을 거듭하고 있음에도 불구하고, 물리적인 측면에서 상용화 수준의 전자식 홀로그래픽 디스플레이 실현에는 아직 큰 한계가 존재함 ㅇ 2010년 11월 <네이처>지에 발표한 나세르 페이검바리언 교수 연구팀에 의하면, 10년 내로 안방의 3D 비디오 스크린에 완전한 홀로그램을 구현할 수 있을 것으로 예측하고 있으며, 홀로그램 관련 시장 규모도 2022년 경에는 홀로그래픽 콘텐츠, CAD 시스템, TV, 부품까지 포함하여 약 40억 달러 이상의 규모로 성장할 것 으로 전망되는 등 장기적인 성장성은 밝다고 할 수 있음 ㅇ 홀로그래픽 디스플레이 실현 기준으로 본격적인 상용화 시기는 2020년으로 예상되나, 디지털 홀로그래픽 응용 기술 및 유사 홀로그램 기술을 활용한 상용화는 2015년부터 가능할 것으로 전망 2. 시장규모 및 성장률 예측 ㅇ 디지털 홀로그래픽 3D 원천기술이 적용되어 생산하는 제품군으로 정보가전을 선정하였으며, 구체적으로 디지털 홀로그래픽 3D 기술이 적용되는 분야는 3D 디스플레이, 3D 콘텐츠, 홀로그램 기술 등이 포함된 3D 서비스 플랫폼 시장을 참조

57 ㅇ 세계 정보가전 시장은 2009년 2조 2,678억 달러로 홈네트워크 분야에서 홈플랫폼 장비에 이어 두 번째로 큰 비중을 차지하고 있으며, 연평균 25.6%의 높은 성장률과 함께 2014년에는 7조 951억 달러로 성장하여 홈네트워크 시장에서 가장 큰 비중을 차지할 것으로 전망 ㅇ 세계 시장과 동일한 추세로 국내 시장의 경우에도 홈네트워크 분야에서 홈플랫폼 장비 시장과 더불어 정보가전 시장이 가장 큰 규모의 시장을 형성할 것으로 보여, 2009년 2조 2,678억원에서 연평균 25.6%의 성장률을 보이며 2014년 7조 951억원으로 지속적 으로 크게 성장할 것으로 전망 (단 위 : 억원, 원 /$ : 1, 100 ) 구분 CAGR 정보가전 국내 22,678 28,213 37,864 52,328 61,856 70, % 국외 717, ,292 1,297,604 1,801,250 1,953,798 2,060, % 출처 : I T R&D 발전전 략, , K EIT 3. 시장점유율 및 총매출액 예측 ㅇ 예상시장 점유율 (3D 시스템 시장에서의 홀로그래픽 3D 시스템 점유율 추정) 구분 홀로그래픽 3D 시스템 점유율 2.4% 3.1% 4.6% 6.9% 10.6% 15.6% * 3 D 디 스 플 레 이 사 용 화 시 점 기 준 으 로 평판 디스플레이 시장에서의 3D 디스플레이의 점유율 변화 추이를 기준으로 정보가전 시장에서의 홀로그래픽 3D 시스템 시장 점유율을 추정 ( 홀로그래픽 상용화 시점인 2015년부터 연차별 적용)

58 ㅇ 평판 디스플레이 시장에서의 3D 디스플레이의 점유율 추이 (단위 : 억달러) 구분 평판 디스플레이 1,000 1,120 1,180 1,210 1,250 1,300 3D 디스플레이 D 점유율 2.4% 3.1% 4.6% 6.9% 10.6% 15.6% * 출처 : I nsi gt h Med i a ( ), 산 업연구 원 ( ) ㅇ 예상시장 총매출액 (단위 : 억달러) 구분 CAGR 정보가전 시장규모* 2,393 2,956 3,650 4,508 5,568 6, % 3D 시스템 점유율** 15.6% 17.8% 20.3% 23.1% 26.3% 30% - 3D 시스템 시장규모 ,042 1,467 2, % 홀로그래픽 3D 시스템 점유율 (3D시스템 기준) 2.4% 3.1% 4.6% 6.9% 10.6% 15.6% - 홀로그래픽 3D 시스템 시장규모 % 현가계수*** (할인율 10% 적용) 68.3% 62.1% 56.5% 51.3% 46.7% 42.4% - 현가 매출액(현재가치) % 출처 : 디지털 홀로그래피 기획위원회 기획보고서 * 정보가 전 시 장 CAG R ( '09 ~ '14 )을 2015~ 2020년까지 적용 하여 추정 ** 정보 가전 시장에 서 3 D 시스 템 점 유율을 2020년 3 0%로 가정 후 연단위 환산 ** * 할 인율을 10%로 가 정하여 미래 가치를 2011년 기준의 가치 로 환 산하기 위한 계수 4. 특허 동향 ㅇ 디지털 홀로그램 3D 시스템 원천기술개발 분야의 출원인별 핵심 특허수는 일본이 37건으로 가장 많은 비율을 차지하고 있고, 다음 으로는 독일과 미국이 각 18건의 특허 출원 ㅇ 한국의 경우 10건의 핵심특허를 출원하였고, 영국은 3건, 캐나다 2건, 유럽연합 2건의 특허 출원

59 ㅇ 디지털 홀로그램 3D 시스템 기술 분야의 경우 일본, 독일, 미국이 기술을 선도하는 것을 알 수 있으며, 한국의 경우 선도국가들을 추격하는 단계인 것으로 판단됨 [그림 5 : 출원인 국가별 핵심특허 건수] ㅇ 국내기업과 해외기업의 출원을 비교하면, 해외기업이 전체 핵심 특허 95건 중에서 85건을 출원하였고, 한국기업이 10건의 특허를 출원하였음 [그림 6 : 디지털 홀로그래픽 3D시스템 분야 출원인 TOP 10] ㅇ 디지털 홀로그래픽 3D 시스템 분야의 경우 Metrologic Instruments가 95건으로 가장 많은 출원을 보이고 있고, 다음으로는 SONY가 83건의 출원을 보이고 있으며, 독일의 Seereal Technologies와 일본의 FUSI가 각 48건과 46건의 특허를 출원하였고, 한국의 삼성전자가 30건의 특허 출원

60 III. 국내외 연구개발 동향 일본 : 3D TV시장 이후의 홀로그램 산업을 선점하려는 전략 유럽 : FP프로그램에서 개발된 기술을 부분별로 상용화 추진 미국 : 홀로그램 융합산업의 기초원천기술 확보 추진 1. 일본 ㅇ 3DTV 시장 이후의 홀로그램 산업을 앞당기고 선점하려는 전략 추진 - 일본은 3DTV 시장 장악을 선포하였으나, 한국이 주도하는 추세 - 이에 따라 Hologram TV로 시장을 개척하고 세계시장 주도를 예고 ㅇ NHK는 Integral 3DTV 기반으로 2016년까지 홀로그램 장비 개발에 45억$ 투자계획 발표( ) 년 월드컵 유치를 위해 Table 형태의 Holo-TV 방송계획을 발표하고 현재 기본 원리 테스트를 마침 [그림 7 : NHK의 Integral 3DTV]

61 ㅇ 일본 총무성 산하 NICT에서는 RGB 8K 4K급 SLM을 이용한 고해상도 full-color 홀로그래픽 디스플레이 시스템 개발 - NAB 2009에서 실시간 홀로그램 비디오 시연 [그림 8 : NICT의 Digital Holography 시연영상] ㅇ 스쿠바대는 회절근사치를 이용하여 크기의 구면 홀로그램 제작 ㅇ 니혼대는 컬러 홀로그래픽 디스플레이 기술, 원통형 홀로그래픽 기술 및 프린지 프린팅 기술과 AOM과 LCD 방식을 이용한 홀로그램 동영상 재생시스템 구축 ㅇ 치바대학은 간략화된 알고리즘을 FPGA 기반 플렛폼에 구현하여 HD급 디지털 홀로그램을 실시간으로 생성할 수 있는 시스템 개발 [그림 9 : 치바대학 HORN-6 시스템 및 홀로그램 영상]

62 2. 유럽 ㅇ 2004년부터 FP6의 3D TV 프로젝트에서 홀로그래피 기술개발을 시작하였으며, FP7의 Real 3D 프로젝트에서는 디지털 홀로그래피의 전 분야에 대한 핵심 기술개발 추진 중 [표 2 : FP7 Real 3D 프로젝트별 예산 ] Project Budget (Euro) D Media : Spatial sound and vision 15.2M REAL 3D : Digital holography for 3D and 4D real-world objects' capture, processing, and display 5.8M HOLOMOBILE : Digital holographic applications for mobile devices 0.15M HOLOVISION : Holographic 3D visualization, development of the next generation holo-display based on emerging optical and opto-electronic technologies 3.0M HELIUM3D : High efficiency laser-based multi-user multi-modal 3D display 4.2M HOLONICS : Holographic and action capture techniques 4.0M COHERENT : Collaborative holographic environments for networked tasks collaborating from a distance in virtual 3-D 3.8M ㅇ 터키의 빌켄트(Bilkent) 대학은 SLM 기반의 홀로그램픽 디스플레이 시스템과 원형 스크린을 이용한 체적형(volumetric) 홀로그래픽 디스 플레이 시스템을 개발하였음 [그림 10 : 터키 빌켄트대학의 LED 칼라 홀로그래픽 3D 영상] ㅇ 독일의 SeeReal사는 2007년 세계 최초로 20인치 홀로그래픽 프로토타입 디스플레이 장치인 VISIO20 을 개발

63 [그림 11 : SeeReal VISIO20 홀로그래픽 디스플레이 시스템] ㅇ 헝가리의 Holografika사는 다수의 프로젝터를 동시에 홀로그래픽 스크린에 투사하여 연속적인 3차원 영상을 재생할 수 있는 시스템 개발 ㅇ 영국의 QinetiQ는 홀로그램을 순차적으로 OASLM에 축소 기록하는 방식으로 고해상도 홀로그램 입체영상을 재생할 수 있는 Active Tiling형 디스플레이 시스템 개발 [그림 12 : QinetiQ의 Active Tiling 기반 홀로그래피 디스플레이 시스템] ㅇ 스위스의 Lyncee Tec.는 세포에 대한 디지틸 홀로그램으로부터 3차원 정보 추출 및 컴퓨터 그래픽 모델을 만들 수 있는 홀로그래픽 현미경 개발 [그림 13 : Lyncee Tec.의 Holographic Microscope]

64 3. 미국 ㅇ MIT 미디어랩은 AOM(Acouto-Optic Modulator) 방식을 이용하여 홀로그램 동영상 재생 시스템인 HoloVideo' 개발했으며, 홀로그 래픽 스테레오그램, 햅틱 홀로그램 등 홀로그래피 응용분야 연구 [그림 14 : MIT의 HoloVideo] ㅇ 버지니아 공대는 광테헤로다인을 통해 레이저들이 만드는 간섭 무늬를 Mhz 대의 전기신호로 바꾸어 저장하여 고해상도 CCD 없이도 효과적으로 홀로그램 저장할 수 있는 광스캔 홀로그래피 기술 개발 ㅇ 애리조나 대학교는 2010년에 기록/재생 반복이 가능한 포토폴리머 (Photo-Polymer)를 이용하여 홀로그래픽 동영상을 초당 2회 구현하는 기술을 개발 [그림 15 : 애리조나대학의 포토폴리머 기반 홀로그래피 동영상] ㅇ 남가주대학교(USC)에서는 홀로그램 분산기가 붙어 있는 거울이 회전하면서 입체영상을 만들어내는 "Interactive 360 light field display" 시스템을 개발

65 [표 3 : 국외 홀로그래피 기술 개발 현황] 국가 기관 내용 다채널 AOM 광학변조기와 LCD를 이용한 5인치급 디지털 홀로그램 동영상 재생 MIT 미디어랩 시스템인 'HoloVideo'를 개발했으며, 홀로그램 데이터 처리 방법론, 햅틱을 이용한 홀로그램 인터랙션 등 디지털 홀로그램 관련 기초 연구를 수행 중 미국 NSIC DARPA 지원 하에 홀로그램을 이용한 차세대 대용량 저장장치를 개발하기 위해 광굴절 저장물질을 개발하는 산학연 컨소시엄 형태의 대형 국책 프로젝트인 PRISM(Photorefractive Information Storage Materials)과 시스템 및 관련 부품을 개발 하기 위한 HDSS(Holographic Data Storage System)를 수행 중 버지니아 공대 레이저빔이 생성하는 간섭무늬를 전기신호로 변환 및 저장해, 고해상도의 CCD 카메라 없이 효율적으로 홀로그램 데이터를 획득할 수 있는 광주사 홀로그래피 (Optical Scanning Holography) 기술을 개발 게이오대학 레이저 집광과 공기 중의 플라즈마 생성을 통해 점(flashpoint) 단위공간 영상의 실험적인 생성에 성공 NTT 홀로그램 대용량 저장장치에 대하여 연구가 진행 중임 일본 동경대 2009년 Touchable 홀로그램 초기 연구결과물을 시연하여, 사용자와 인터랙션이 가능한 홀로그램의 개발 가능성을 시사 지바대 LED 광원을 이용하여 실시간으로 컬러 홀로그램 영상 복원이 가능하도록 FPGA 기반의 컬러 홀로그래픽 디스플레이 장치를 개발 NHK HD급 공간광변조기(SLM)를 이용해 고해상도 홀로그래픽 디스플레이를 개발 빌켄트대학 (터키) 유럽 7개국이 참여하는 FP7의 Real3D' 프로그램읕 통하여, 디지털 홀로그래피의 신호처리 및 디스플레이 기술 개발을 주도 유럽 (프랑스 영국 이탈리아 스위스) 항공용의 자동 물체인식장치 자동 물체추적 장치 공장 자동화용 형상인식 장치 에 응용이 가능한 초고속 홀로그래픽 디지털 광상관기 및 대용량 저장장치 개발 을 위하여 BRITE-EuRAM 프로젝트를 수행중

66 4. 국내 ㅇ 홀로그램 관련 학문적인 연구수행을 위주로 실험실 수준의 연구가 진행됨 - 고전적인 아날로그 방식의 홀로그램은 위변조 방지용과 포장지 등의 용도로 기술이 확보되어 있음 ㅇ 홀로그램 정보획득 프로세싱 기술 및 디스플레이 소자 관련 기초연구 수행 - (KIST) 현미경을 이용한 실제 영상 및 디지털 홀로그램 영상 결합 및 표현기술 개발 중 - (광운대) 다시점 카메라를 이용한 홀로그래픽 비디오 기술 및 GPU를 이용한 고속 CGH 생성 연구 진행 중 - (충북대) 홀로그래픽 데이터 압축 기술 연구 진행 중 - (서울대) 렌즈 어레이를 이용한 집적영상기술 기반 디스플레이 연구 수행 - (ETRI) 실사영상의 컬러 디지털 홀로그래픽 영상 구현 연구 수행 - (KETI) Floating 홀로그램 기반의 인터랙티브 시스템 기술개발 진행 중 [표 4 : 국내 홀로그래피 기술 개발 현황] 기관 서울대 광운대 세종대 충북대 KIST ETRI 내용 공간 광변조기를 원통형 구조의 어레이로 배열하여 홀로그램 복원시 시야각을 넓히는 연 구를 진행 중 동영상 표준 코덱을 이용한 디지털 홀로그램의 압축방식, 고속 CGH 생성기술, 디지털 홀 로그램의 보호 및 보안 기술, 컬러 홀로그래픽 디스플레이 기술 등의 전반적인 기술개발 을 진행 중 광 주사 홀로그래피를 이용해 실제 물체의 복소수 홀로그램을 추출하는 홀로그램 정보 추출 기술, 추출한 복소수 홀로그램을 변환해 데이터 량을 줄이는 디지털 변환 처리 기 술, 쌍영상 잡음 없이 원하는 복원 기술을 진행 중 직접 광학계를 이용해 촬영한 객체의 요소영상을 합성하여 객체의 홀로그램 생성하는 연 구를 진행 중 홀로그래픽 스크린 시스템 및 홀로그램 데이터 입출력 시스템을 개발 3D 방송과 홀로그래픽 시스템 연구

67 IV. 정부지원 전략 및 향후계획 2015년까지 무안경 3D TV 시대 개막을 위해 R&D에 집중, 미래 3D핵심기술인 홀로그램 경쟁력 확보를 위한 투자도 병행 지경부, 문화부, 방통위 등 관계 부처가 소관분야 기술 개발을 추진, R&D의 유기적 연계를 강화함으로써 시너지 효과 극대화 산 학 연 전문가와 관계부처가 공동으로 참여하여 3D산업 통합 기술 로드맵 마련( 10.12) ㅇ 산업적 파급효과가 크고 국가적 차원의 지원이 필요한 3D제품을 Top Brand로 선정하고, 이에 대한 핵심 기술을 도출 구분 분야 핵심기술 3D 카메라 다안식 일체형 3D 카메라 기술 등 기기/ 무안경 2D/3D 겸용 단말기 2D/3D 겸용 필터 기술 등 장비 홀로그래피 시스템 디지털 홀로그래피 처리 기술 등 3D 원격의료 통합서비스 의료용 고해상도 입체 카메라 기술 등 무안경 방식 대형 3D 옥외광고 시스템 다시점 무안경식 3D옥외영상광고기술 등 융합 전장모사 기반 3D 군사훈련 시스템 3D 모의 군사 훈련 기술 등 서비스 원격 실감각 전송기반 3D훈련시뮬레이터 다중실감 공간인지 3D시뮬레이션 사용자 인터랙션 기술 등 3D City 통합설계 시스템 3D City 모델링 기술, 건물 소방/방재 등 콘텐츠 3D 영상 제작 고속 입체 렌더링 기술 등 오감 체험형 4D 오감 체험형 감각 인터페이스 기술 등 방송 안경식 3D 서비스 스테레오 3D 영상 부호화 기술 등 서비스 무안경식 3D 서비스 무안경 3D 방송품질평가 및 인증기술 등 지경부는 2011년 산업융합원천기술개발 사업에서 신규사업(3차원 공간 정보 획득 및 재현을 위한 디지털 홀로그래픽 3D 영상 시스템용 원천기술 개발) 추진예정 ㅇ 향후 10년 뒤에 디지털 홀로그래픽 기술의 상용화를 목표로 1단계 사업 추진 문화부는 2011년 콘텐츠산업기술지원 사업으로 디지털 홀로그래픽 (DH) 콘텐츠 기반 기술 개발 (3년, 11년 20억) 사업 추진예정

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69 KEIT PD ISSUE VOL 11-3 이슈 4 X-ray 검사 시스템 기술 현황 및 전망 한만철 IT융합 PD

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71 4. IT융합 X-ray 검사 시스템 기술 현황 및 전망 개요 ㅇ X-ray 검사 시스템은 자동차 부품이나 전자부품 등에서 제품 내부에 존재하는 납땜의 품질, 접합 부위의 견고성, 결함의 유무 등을 검증하기 위해 X-선을 발생시켜 제품 내부의 정보를 획득하고 판독하는 비파괴 검사 시스템임 - 고해상도 고에너지 X-선 발생장치, 대면적의 detector 기술, 고속 3차원 X-ray 영상 판독 기술, 운영 SW 기술, 플랫폼 제작 기술 등으로 구성 필요성 ㅇ 실시간 전수 검사가 가능한 X-ray 검사 시스템은 다양한 생산 현장에서 널리 사용될 전망이며, 최근 3차원 데이터를 기반으로 하는 진보된 X-ray 검사 장비에 대한 시장요구 증대 ㅇ 선진국에서도 관련 기술개발이 활발히 진행되고 있는 초기 산업이고, 관련 국내기업도 사업화 경험을 보유하고 있어 국내 기업의 기술경쟁력을 제고한다면 비파괴 검사분야의 새로운 방향 제시 및 해외 시장 개척 가능 국내외 기술현황 ㅇ (국내) (주)쎄크가 225KV급 X-ray 검사장비의 상용화에 성공하고 450KV급 등 후속연구를 진행중이며, 서울대학교 등에서 영상 분석 기술을 보유하고 있으나 Detector 기술은 해외에 의존 ㅇ (국외) 독일, 일본, 영국 등 선진국에서 X-ray 검사장비 관련 기술을 선점한 가운데 고가로 판매중이며, 고해상 고성능의 검사장비 출시를 위한 연구개발이 활발히 진행중 기대효과 ㅇ (기술측면) 3차원 투과영상 제품 검사 관련 핵심 요소기술의 국산화를 통해 우리나라도 X-ray 기술 분야 선두그룹으로 진입 가능 ㅇ (산업측면) 태동기 산업인 산업용 CT 초기시장 선점이 가능하고, 전수검사 지원으로 자동차/의료/기계 등 관련 산업의 품질 경쟁력 제고 가능

72 І. X-ray 검사 시스템의 개념 및 구성 1. 정의 ㅇ 제품 결함 검출을 위해 사람의 직접 관찰 또는 비전 기반 결함 검사 방법 등을 이용한 외부 검사가 많이 시행되고 있으나, 자동차 부품 이나 전자부품 등과 같이 제품 내부에 존재하는 납땜의 품질, 접합 부위의 견고성, 혹은 결함의 유무 등을 검증하기 위해서는 제품의 내부정보가 필수적이며 X-선을 이용하여 이러한 내부 정보를 획득하고 판독하는 기술 ㅇ X-ray 검사시스템의 핵심 기술 - 고해상도(μm급 focal-spot size) X-선 발생장치, 대면적 및 고속 detector, 정밀한 manipulator 설계, 제작 등 하드웨어 기술 - 고속, 고해상도 영상처리 및 판독, 검출 기술 - CT 재구성 및 대용량 3차원 데이터 분석, 가시화 기술 - 인체에 유해한 방사선(X-선) 차폐 기술(1μSV/h) - X-선 발생장치(90~450kV) 유지보수 및 서비스 기술 [그림 1 : X-ray 검사 시스템 및 영상 예]

73 ㅇ X-ray 검사시스템을 위한 SW기술로는 영상획득 SW, 대용량 볼륨 재구성 및 가시화 SW, image processing SW, 역설계 데이터 생성 SW 기술이 필요 - 검사 시스템의 실시간 연동화를 위해서는 GPU 활용 기술이 필요하며, 개발 플랫폼과 제품 생산라인과의 연동을 위하여 결함 정보/추세 등의 DB 서비스 기술이 필요 [그림 2 : X-ray 검사 시스템의 구성] 2. X-ray 검사 시스템 특징 및 기본 구성 ㅇ 3차원 투과 영상 기반 제품 검사 플랫폼 기술과 관련 중요 핵심 기술은 X-선 발생장치 및 검출장치로 구성된 초고속 극정밀 CT 기술과 비전기술 및 생산현장 DB 연동 기술을 포함한 소프트웨어 기술로 구성됨 ㅇ 초고속 극정밀 X-선 기술 - X-선 및 CT 검사에서의 분해능은 X-선 발생장치에서 방출되는 X-선 광원의 size와 detector cell의 size 및 확대율로 결정됨

74 - 측정 대상물의 크기와 재질에 따라 필요한 방출 X-선의 에너지 변경을 위해 발생장치에서 사용되는 가속전압은 20~450kV 사이의 전압을 가변시켜 사용 - 현재 20~160kV, 1μm급 focal-spot size 사양의 X-선 발생장치가 국내기술로 상용화되어 있으며, 20~225kV, 5μm급은 개발이 완성 단계에 있고, 40~450kV, 400μm급도 개발 진행중 - 컨테이너나 보안용으로 사용되는 1~10MV급 X-선 발생장치는 선형가속기(LINAC)를 사용 - 선형가속기는 전자를 가속시키는 방식으로, 정전방식과 RF 가속 방식으로 나누어지며, 2MV급 이상의 에너지는 RF 가속방식으로만 가능(현재 국산화가 진행 중임) ㅇ X-선 Detector 기술 - X-선 검사 장치에 사용되는 detector는 선형과 평면형으로 구분되며, 대량의 정보를 고속으로 획득하기 위해 평면형 사용이 대세 - 평면형 detector는 진공관 방식인 I.I(Image Intensifier, 4/6")와 반도체인 CMOS, TFT 기술을 사용한 FPD(Flat Panel Detector)로 구분 - X-선 detector는 X-선을 가시광선으로 변환시키는 물질인 신틸 레이터(scintillator)를 사용하는 간접방식과 X-선 에너지로 유리된 전자/정공을 전류로 변환하는 직접방식으로 양분되며, 간접방식이 주로 사용됨 * CdTe를 검출물질로 사용하는 직접방식 detector도 개발되어 있으나 성능 대비 가격 및 대면적화 어려움으로 사용실적 미흡 - X-선 detector 사용의 문제점은 가격과 크기이며, 일본 및 프랑스산 I.I(전량수입)의 경우 4/6 가 1,000만원 부근이고 일본, 미국 수입 FPD는 면적대비 가격이 I.I 기준 2~3배에 근접 - 최근에 FPD 국산화가 진행되었다고 발표되었으나, 아직 국내 시장에서는 구입불가

75 ㅇ X-ray 검사 시스템 소프트웨어 - 초기의 2차원 영상처리 및 판독 수준에서 CT, DTS(Digital Tomosynthethesis) 기술을 활용한 3차원 측정 및 분석 기법으로 진화하고 있으며, CT 기법을 이용하여 대상물 내부를 3차원 데이터로 재구성한 후 이를 가공, 분석하여 검사 및 측정에 활용 - 소형제품인 반도체, SMT(Surface Mount Technology), PCB 제조공정의 실시간 전수검사를 위한 고속 X-선 검사장비의 국내 개발사례가 있으며, 현재 생산라인에 적용 - 자동차 부품 정도의 중형제품 대상인 X-선 CT 검사장비도 국내 제작이 가능 - 연구 분석용 고분해능 고정밀 X-선 CT 검사장비는 현재 산업융합 원천기술개발사업의 연구과제 기술개발 진행중 - 대용량 데이터의 고속 처리를 위해 GPU(Graphic Processing Unit)를 사용한 병렬처리 기법은 실용화 단계임 [그림 3 : X-ray 검사 시스템의 사용 용도]

76 II. X-ray 검사 시스템 기술의 출현 배경 및 필요성 1. 출현 배경 ㅇ X-ray 검사 시스템은 측정 대상물의 내부구조 및 결함을 측정하고 검출하는 장점을 기반으로 비파괴검사 부분에서 널리 사용 - X-선 기술의 희소성, 고가의 부품가격, 데이터 처리 미흡 등으로 사용영역이 제한되었으나, 산업부품들의 소형 집적화 추세로 내부 검사 필요성 및 부품 신뢰성을 위한 CT 검사요구 증대 - X-선 검사장비 보급률은 최근 10년 동안 북미/EU/아시아지역에서 꾸준히 상승하고 있으며, 특히 2~3년 전부터 실용화된 GPU의 사용으로 대용량 데이터의 고속 계산이 가능하게 되어 CT 기술의 실시간 사용이 가능 ㅇ X-ray 검사 시스템의 적용 사례 - SMT, PCB 제조라인 검사기술에서 기존기술인 camera를 사용하는 AOI(Automatic Optic Instrument) 장비는 제품의 표면만을 검사할 수 있어 내부검사가 가능한 AXI(Automatic X-ray Instrument) 장비로 보완 추세 [그림 4 : AOI, AXI 검사영역 (SMT)] ㅇ 향후 5년의 시장예측에 따르면, 북미, EU, 아시아시장에서 지금의 전자(Electronics) 부문보다 자동차(Automotive), 항공/방산(Aerospace

77 and Military), 발전(Power Generation) 부문에서 보다 성장하는 시장 수요가 예견됨 [그림 5 : AXI develop strategy (SMT)] 2. 현황 및 필요성 ㅇ 국내 3차원 투과영상 기반 제품 검사 시장은 이제 태동 단계이나 국내는 이와 관련된 기술 부재로 진입 장벽을 내세운 외국 선진 회사들에 의한 불평등 계약과 경쟁이 존재 ㅇ 이의 중요한 원인으로는 이 분야에 대한 핵심 요소기술을 국내 에서 확보하지 못한 때문이며, 3차원 투과영상 기반 제품 검사와 같은 유망기술을 확보할 수 있는 정책적 지원이 필요 ㅇ 향후 5년 내에 3차원 투과영상 기반 제품 검사 기술은 생산 공정에 널리 이용될 전망으로, 이에 필요한 X-ray CT 요소, 장비제조 기술 및 응용 SW 기술의 개발을 통해 국내 및 세계시장을 선점할 경우 막대한 수출 및 수입 대체 효과 기대 ㅇ 단, 기술의 특성이 X-ray 기술, 정밀 기계 제어 기술, IT 기술 등 다양한 기술의 융합 분야이고 많은 투자가 소요되므로 민간 기업이 독자적으로 기술 개발에 뛰어 들기에는 부담이 있는 분야임

78 ㅇ X-ray 검사 장비가 확대 적용되려면 전자동화 검사기능이 필요하나 2차원 영상으로는 깨끗한 화질을 보증할 수 없어 정밀 측정에 한계가 있으므로 CT 기법 활용이 필수적임 - CT 기법 도입에는 각종 계산의 증가로 측정시간이 길어진다는 문제점이 따르므로 생산라인에 적용할 수 있는 고속 CT 검사 장비의 개발이 선행되어야 함 ㅇ 생산라인에 적용 가능한 고속 CT를 사용한 X-ray 전수 검사 장비는 선진국에서도 개발 진행중인 단계 - 국내에서도 소형 반도체 chip을 검사 대상으로 하는 CT X-ray 전수 검사 장비를 개발 적용한 사례가 있으나, 시장요구에 부응하기 위해서는 자동차 부품과 같이 중형 이상의 대상물을 자동으로 측정, 검사, 판정하는 고속 CT X-ray 전수 검사 장비의 개발 필요

79 III. X-ray 시스템 기술 산업 동향 1. 시장 규모 및 성장률 ㅇ (세계시장) 산업용 X-ray 검사시장은 PCB/SMT 제조, 전자 및 자동차 부품, 비파괴검사, 항공/우주/방위 산업 중심으로 꾸준한 성장세를 이어가고 있음 [표1 : X-ray 검사 시스템 시장규모] (단위 : 백만 $) 구분 시장규모 출처 : Frost & Sullivan, 2010 ㅇ 2010년 X-ray 검사 관련 시장은 북미, EU, 아시아시장을 포함하여 세계 시장 규모는 약 347.6M USD($) 로 추산 - 부품, 완성품의 내부검사 요구의 증대에 따라 기존의 표면검사로 해결할 수 없는 문제가 수반됨에 따라, X-ray 검사 시장은 점차 확대 추세 ㅇ 투자비용이 줄어들고, 검사기 투자에 대한 전반적 재검토가 이루어 지면서 X-ray 검사기 신규장비 투자 및 새로운 시장으로의 X-ray 검사기 기반 확대 - 항공 및 군사(방위산업) 분야에서 높은 수준의 안전기준에 따르기 위한 고정밀 설비가 요구되므로 향후 몇 년간 X-ray 검사 설비의 수요가 유지될 것으로 전망 - 새롭고, 효율적이며, 빠르면서도 신뢰성 있는 검사 및 고해상도 이미지 획득, 유지보수 등의 혁신적인 방법들이 이러한 X-ray 검사시장을 창출할 것으로 예상됨

80 ㅇ (국내시장) 국내에서는 선진국의 제품이 시장을 주도하고 있지만 점차 국내 제품이 확산될 것으로 예상 - 현재는 자동차 부품 공장을 비롯하여 전자부품 생산 업체에서 산업용 CT의 도입을 검토하고 있는 도입기라고 볼 수 있으나 2015년 정도에는 성장기에 이를 것으로 예상 - 국내 X-ray 검사 시스템에 대한 시장 요구가 빠르게 확산될 것으로 전망되고, 해외 X-ray 검사 장비 수요도 꾸준히 증가되고 있으므로 관련 국내기업 환경도 성장세를 탈 전망 2. 시장구조 및 경쟁현황 ㅇ 산업용 X-ray 검사제품은 세계 시장을 주도하는 선진기업이 합병을 통하여 시장 점유율을 높이고 있으므로 국내 기업의 기술경쟁력 강화 시급 ㅇ 적용시장이 전통적인 기계 산업에서 반도체 산업 및 식품 가공 산업으로의 확대가 이어지면서 다양한 성능과 정밀도를 요구하는 제품에 대한 수요욕구가 증대 ㅇ 현 시점에서는 산업용 CT 시장의 경쟁은 그리 치열한 정도는 아니지만 앞으로 시장 규모의 성장과 함께 점점 치열한 상태로 변해갈 것이 확실하므로 이에 대한 대비가 필요 * 세계 X-ray 업체 및 점유율 : GE Inspection Technologies (30.4%), YXLON (19.0%), Varian (7.3%), Nordson DAGE (6.0%), Others (37.3%) * 국내 X-ray 업체 : Choongwae Medical Corporation, Listem, Sec Co Ltd, Poskom Co. Ltd, Mediana Co. Ltd, JPI(Jungwon Precision Ind Co Ltd), Xavis Co. Ltd, Hanlim Medical Equipment Co Ltd, COMED Medical systems CO Ltd, KOSTEC Co. Ltd, NAMBUK MEDNICS CO.. LTD, SITEC MED. CO.LTD, Dongmun Co. Ltd, Genoray Co. Ltd, Gmedi CO. Ltd, SHIN WOO PRIME CO. LTD, TESCO, CMP Trading CO. LTD, Jejoong Medical Co Ltd

81 IV. 국내외 기술 개발 현황 및 경쟁력 1. 기술 개발 현황 해외 동향 (가) X-ray 검사 시스템 하드웨어 기술 ㅇ 현재 µ-focus X-ray tube는 225kV/3mA(675W), focal spot size 5μm 급이 세계 최고수준 ㅇ 독일, 영국, 일본 등에서 160kV,225kV/3mA/5μm급의 µ-focus open tube와 450kV/10mA/0.4mm 급의 mini-focus close tube를 생산중 ㅇ 독일 RayScan, Carl Zeiss, 미국 BIR, 일본 Shimadzu 등에서 대형, 정밀 연구용 CT scanner (장비오차 수 μm 급) 개발하여 전 세계에 판매 중 (나) X-ray 검사 시스템 소프트웨어 기술 ㅇ 고속 CT 재구성 및 가시화를 위한 GPU 기반 병렬 알고리즘 및 최적화 기술은 의료용 CT업체를 중심으로 활발히 상용화가 이루어져 왔으며, 최근 산업용 CT에 응용하는 추세 ㅇ 상용화 시스템에 있어 대용량(4GB 이상) 볼륨의 GPU 기반 3차원 가시화 기술은 초당 2-3 frame 수준 ㅇ 산업용 CT의 in-line 검사를 위한 영상보정(image compensation) 및 결함화소(artifact) 저감 기술은 독일 프라운호퍼 연구소 등에서 연구되고 있으나 아직 상용화가 되지 않음 ㅇ 2000년대에 들어서면서 미국, 독일의 프라운호퍼 연구소, 일본의 현물 융합형 엔지니어링 전문 위원회 등 학계와 관련 기업을 중심으로 섬유소재 및 복합재료 분야, 자동차의 casting 부품검사, 우주선

82 및 항공기 부품의 결함해석, 역 공학 설계, CAD 도면 자동생성 등의 연구가 진행 ㅇ 부품별 결함 검출 및 분석 기술은 독일의 VGstudio 및 미국 Xview 등의 상용화 제품이 있으며, 대당 1억원의 고가에 판매 ㅇ 역공학을 위한 CAD 데이터 추출 및 메모리 절약 기술은 일본의 홋카이도 대학교의 Kanai 교수 연구팀에서 활발히 연구 ㅇ 역공학을 위한 볼륨데이터 처리(CAD 모델 추출, CAE를 위한 메쉬 생성)에 대해서는 일본의 Riken 연구소에서 활발히 연구 국내 동향 (가) X-ray 검사 시스템 하드웨어 기술 ㅇ 국내 기업으로는 (주)쎄크가 독보적으로 관련 기술개발과 표준형 X-ray 검사장비의 다양한 제품 라인업에 성공하고 국내 판매 및 해외 수출 중 - 160kV Micro-focus Open Tube 및 HVG(High Voltage Generator), Controller 양산 중 - 225kV Micro-focus Open Tube 및 HVG, Controller 기술 개발에 성공하였고, 450kV 기술 연구 중 - 또한 CT 재구성 기술의 상용화에 성공하고 이를 적용한 고속 In-Line 검사 장비를 개발하여 반도체 생산라인에서 가동 중 ㅇ (주)3Dii에서는 대용량 데이터의 가시화 프로그램을 개발하여 상용화에 성공하여 판매 중 ㅇ 이외 고속 X-ray scan 관련 기술의 산업용 CT가 생산라인에 적용된 예는 전무한 실정

83 (나) X-ray 검사 시스템 소프트웨어 기술 ㅇ 서울대학교 그래픽스 연구실은 nvidia사에서 개발한 고성능 저가 GPU를 이용하여 볼륨재구성, 볼륨가시화, 영상처리 기술의 가속화에 대한 연구 진행 - 대용량(4GB 이상) 볼륨의 GPU 기반 3차원 가시화 기술은 기존 상용화 제품보다 빠르게 3차원 가시화 수행 구현 - CT 재구성 후 영상보정 및 artifact 저감 기술은 서울대학교 의과 대학 영상의학팀에서 세계적 수준의 artifact 저감 기술을 확보 ㅇ 서울대학교 정보기술연구실에서는 추출된 3차원 메쉬들을 하나의 메쉬로 registration하는 기술에 있어 미국의 Stanford 대학교의 기술을 개선하여 세계적 수준의 기술을 확보하였고, 볼륨데이터로 부터 feature(특징 형상 정보)를 빠르고 효과적으로 구하는 방법 개발 ㅇ 서울대학교에서 기술을 이전받고 창업한 (주)쓰리디산업영상에서는 영상 가시화 소프트웨어, 적층 반도체 결함 검출 소프트웨어, 2차원 영상 관리 및 처리 소프트웨어, Ball Void(납땜결함) 검출 소프트웨어, Mesh 추출 모듈 등의 초기 모델 개발 완료 VXMesh VXRing [그림 6 : X-ray 검사 시스템 소프트웨어 예 ((주)쓰리디산업영상)]

84 2. 기술 수준 분석 ㅇ X-ray 검사 시스템 하드웨어의 발전은 선진국 내 기업들이 선도 - GE(미국), RayScan, Carl Zeiss(독일), Hitachi(일본) 등 선진기업에서 3차원 내부 측정을 위한 산업용 CT 장비가 개발되어 시판중이고 대당 10억 이상의 고가로 판매중 - 초고속 극정밀 CT 기술은 국내기업 중 (주)쎄크, (주)자비스, 테크 밸리(주) 등에서 진행하여 왔으나 산업용 핵심부품인 µ-focus X-ray source는 (주)쎄크에서만 개발에 성공 - 수입한 일반 유리재질의 벌브(X-ray tube)에 외장을 씌운 일반 X-ray source는 여러 국내업체에서 개발에 성공하였으나 영상 해상도 품질이 낮아 산업용으로는 사용이 어려운 실정으로 X-ray source 및 산업용 CT의 자체 제조기술을 확보한 외국 업체들의 강세가 예상 ㅇ X-ray 검사 시스템 소프트웨어는 전 세계적으로 독일, 미국을 중심으로 상용화가 이루어지고 있음 - 3차원 투과영상 기반 제품검사 시스템을 개발하는 회사는 국내에는 존재하지 않으며 해외에는 독일의 Volume Graphics사가 전세계 시장을 장악 - 국내의 CAD 데이터 추출 및 메모리 절약 기술은 laser 스캐너를 이용한 제품만이 발표되어 있으며, CT로부터 볼륨 데이터를 추출하여 역설계를 지원하는 제품은 전무 ㅇ 선도국과의 기술수준 격차 - X-ray 검사 하드웨어 시스템의 기술격차는 3-4년, 소프트웨어 기술은 2-3년 차이가 나는 것으로 예상됨

85 [표 2 : 기술 수준 및 격차] 관련 기술 분야 기술 선도국 및 기업/연구소 기술격차(년) 상대적 수준(%) 제품 신뢰성 검사를 위한 SW 기술 프라운호퍼연구소(DE), 어도베시스템(US), 마이크로소프트(US), 닌텐도(JP), GE(US), 쎄크(KR) 2-3년 70~80% CT Scanner 제조 기술 캐논(JP), 히타치(JP) 2-3년 70~80% X-ray Source 개발 및 생산 기술 하마마츠포토닉스(JP), 페인포커스(DE), GE 메디컬(US) 4~5년 40~50% 출처 : 기술기획위원회(KEIT, 2010)

86 V. 활용방안 및 기대효과 1. 활용방안 ㅇ X-ray 검사기술은 주로 자동차 부품과 전자부품의 전수검사 라인에 적극 활용 가능함 - 자동차 부품 생산 라인의 투과영상 기반 3차원 전수 검사에 활용하여 국내 자동차 산업의 경쟁력 향상에 기여 - 핸드폰을 비롯한 전자 부품들의 투과영상 기반 3차원 전수검사가 가능해짐에 따라 우리나라 전자산업의 경쟁력 향상에 기여 ㅇ 비파괴 검사 분야의 새로운 방향을 제시하여 CT를 이용한 비파괴 검사분야의 기술 수준 향상이 기대됨 - 우리나라의 비파괴 3D 전수검사 기술 제고를 통해 국제 경쟁력을 갖는 기업 육성 가능 ㅇ 이와 함께 새로이 나타나는 전수검사 분야에 대한 연구 주도권을 갖게되어 앞으로 더욱 다양한 분야 제품에 대한 3D 전수검사에 대한 연구가 활발해질 것 임 2. 기대효과 기술적 측면 ㅇ 3차원 투과영상 기반 제품 검사 관련 IT 기술 및 측정/분석, CAD, Reverse Engineering 관련 소프트웨어의 국산화 달성 ㅇ 대형 피사체 X-ray 3D 전수검사를 위한 국내의 CT 관련기술 및 중대형 피사체용 고속 inline형 장비 기술 및 생산라인 DB 연동 기술이 개발되어 대형부품의 전수검사가 가능 ㅇ CT 장비의 핵심요소인 X-ray tube 기술을 확보

87 경제, 산업적 측면 ㅇ 산업용 CT 분야에서 태동기를 맞이하고 있는 X-ray 검사 시스템의 빠른 기술 수명 주기를 감안하면 3~4년 이내에 산업 기반 기술로 안착되어 우리나라도 이 분야의 선두그룹으로 진입 가능 ㅇ 본 기술을 이용하여 우리나라 중요 산업 분야의 부품 품질을 획기적으로 높일 수 있음 ㅇ 관련 기술의 확대로 국내 부품/제조 산업의 선진화를 선도하고, 시급한 정밀부품산업의 성장을 지원하며 3차원 투과영상 기반 제품 검사 기술을 선진시장에 수출할 수 있는 기반이 됨

88 VI. 정책적 시사점 및 추진 방안 ㅇ 3차원 투과 영상 기반 제품 검사 플랫폼 기술과 관련된 중요 핵심 기술인 SW 기술 및 생산현장 DB 연동 기술을 포함한 IT기술과 초고속 극정밀 CT 기술 등이 융합되어 산업적 파급효과가 큼 ㅇ X-ray 영상 검출 시장에서 산업용 X-ray 시장의 성장속도가 기존의 의료기기 시장을 추월하고 있는 점을 감안하면 세계시장에서의 산업용 X-ray CT 시장은 지속적으로 성장할 것으로 예측 가능 ㅇ 또한 SMT 검사기 시장이 확대 되고, PCB 상 각종 부품의 장착 여부를 정확하고 신속하게 3차원적으로 판단할 수 있는 검사 장비의 개발 및 수요가 급증하고 있어 이에 대한 국내 관련 산업이 신속히 대응할 수 있는 여건 필요 1. X-ray 검사 시스템 원천기술 확보 ㅇ X-ray 검사 시스템의 기반이 되는 CT 분야 핵심기술 확보 시급 - 산업용 CT 장비 및 X-ray 비파괴 검사 장비 개발 분야 - 225kV 및 450kV급 X-ray 발생장치 및 관련 부품의 국산화 ㅇ GPU 기반 영상 재구성 및 가시화 프로그램, 결함 검사 프로그램 개발을 통한 IT/산업/의료 등 관련 기술 분야와의 융합 확산 기 술개발을 추진하여 기술경쟁력 확보 추진 - 데용량 데이터의 실시간 3차원 재구성 기술 - 결함 자동 검출을 위한 다양한 영상처리 기술 등 ㅇ 생산라인과의 통합 플랫폼 개발을 통한 실시간 부품 전수 검사 실현 - 실시간 제품 검사 구현을 위한 시스템 구성 기술 - 생산라인 연계 시스템 구축 및 제어 기술 등

89 2. 상용화 추진 전략 상용화 추진의 필요성 ㅇ 다양한 생산현장에 적용하여 생산성과 품질 향상에 크게 기여하고 기술적 파급효과가 큼 ㅇ 본 기술 관련 국제 경쟁력을 갖춘 특화된 기업을 양성한다면 해외 기술 종속성 탈피를 통한 로열티 저감 및 역공학 등 타 산업 발전에도 기여 가능 상용화 추진 방향 ㅇ 기술 수명 주기가 빨라지는 추세를 감안하여 3-4년 이내에 산업 기반 기술로 조기 안착 추진 필요 ㅇ 완제품에서 측정한 3차원 정보를 설계에 피드백하여 설계와 생산된 제품 사이의 오차를 최소화 하는 패키지 상용화 추진 ㅇ 현재 추진중인 R&D 과제 및 관련 기업의 기술역량을 결집하여 해외 전략 수출 모델화 개발 추진 필요

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91 KEIT PD ISSUE VOL 11-3 [부 록] IT분야 주요 이슈 및 타 산업과 융 복합 필요 사항 KEIT IT기술분야별 PD실 디지털TV/방송, 홈네트워크/정보가전, 차세대이동통신, BcN, 반도체, 디스플레이, LED/광, SW, 차세대컴퓨팅, 지식정보보안, IT융합, RFID/USN, 표준

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93 기술분야 DTV/방송 1. 최근 주요 이슈 지상파 DMB 유료화 추진 검토( 11.5 ~ ) ㅇ 만성적자에 시달리고 있는 DMB 서비스 업계의 적자해소를 위해 정부나 제조사들에게 DMB 개통비 부과를 요구 - DMB 기능의 스마트폰이나 내비게이션을 구매하는 소비자에게 DMB 개통비를 일시불이나 또는 장기 할부로 부과하는 방식 검토 TV 화이트 스페이스를 이용한 무선 브로드밴드(Super wifi) 사용 검토( 11.4 ~ ) ㅇ 방송의 디지털화로 잔여 대역의 활용 가능 ㅇ 미국, 유럽, 일본 등에서 표준화 및 활용 추진 중 ㅇ 방통위에서 모델 발굴 추진 스마트TV 시대를 넘어 소셜TV로 ㅇ 양방향 맞춤서비스 TV의 진화 ㅇ TV와 social network 서비스의 결합 ㅇ 삼성전자, 모토롤라 및 미 방송국 등에서 제품 및 서비스 제공 2. 타 산업과 융 복합 필요 사항 '디지털 TV/방송 분야의 명칭 변경 추진 ㅇ 방통융합, 뉴미디어, 스마트미디어 등 급변하는 방송기술 Trend를 반영

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