[e테크]미세전자기계 시스템[MEMS]-`작지만 거대한` MEMS 뜬다

미크론급 칩 크기의 매우 작은 미세전자기계시스템(MEMS:Micro Electro Mechanical System)이 10여년간의 잠복기를 거쳐 지난 90년대 초부터 부상하고 있다. 반도체, 기계, 재료, 전자 등 각종 공학기술이 종합된 공학기술의 집합체인 MEMS에는 현재 주로 센서, 밸브, 노즐 등이 있으며 지금까지는 이를 대량 사용하는 분야가 그리 많지 않았지만 앞으로 18개월 안에 엄청난 종류의 새로운 제품이 양산될 것이며 기존 제품뿐 아니라 다양한 새로운 제품이 나와서 앞으로 5년 안에 관련업계의 판도가 크게 달라질 것이다.

　2005년까지 전세계 MEMS시장 규모는 현재의 거의 4배로 확대될 것이며 그 중에서 지난 2000년에 대량 생산을 기록했던 센서시장 규모가 오는 2005년에 가면 액추에이터(actuator:전자장치에서 전기 에너지를 기계적인 동작으로 변환하는 부분) 시장에 뒤지게 돼 상위 10대 응용분야가 바뀌게 될 것이다. 특히 지난 2000년 전체 MEMS시장의 1%에도 미치지 못하던 통신장비용 MEMS시장은 오는 2005년까지 전체시장의 3분의 1 가까이로 성장할 것으로 예상된다.

　MEMS는 기본적인 집적회로(IC:Integrated Circuit)와 유사한 생산과정을 거치며 대부분의 제품에는 작동 부품이 있고 실리콘을 소재로 주로 사용한다. 작동 부품이 있어야 기계장치의 범주에 포함시킬 수 있다고 주장하는 일부 견해도 있으나 카너스 인스탯는 비록 작동 부품이 없다 하더라도 기계적 기능을 수행하면 기계장치로 간주한다.

　기본적으로 MEMS는 센서와 액추에이터로 구분된다. 센서는 물체의 환경을 변경하지 않고 그 상태를 측정하는 것으로 압력, 온도, 가속도, 유체의 흐름 등을 측정하거나 특정 화학 혼합물을 검출한다. 이 중 주로 많이 사용되는 것은 가속도와 압력 센서지만 20여종의 다른 MEMS센서가 개발된 상태다.

　이에 비해 액추에이터는 작동 부품이 있거나 없거나 관계없이 물체의 환경과 상호 작용하면서 거기에 어떠한 형태의 동작을 제공하거나 영향을 준다. 노즐은 작동 부품이 없는 액추에이터에 속하며 빛의 방향을 바꿔주는 배열된 거울 등은 작동 부품이 있는 액추에이터다. 이밖에 다양한 종류의 액추에이터가 있는데 그 중에서 잘 알려진 것은 마이크로 노즐, 마이크로 거울, 펌프, 밸브, 릴레이 등이다.

　이처럼 MEMS는 그 종류가 다양하고 광범위해서 어느 면에서는 ‘마이크로시스템’이라고 부르는 것이 더 타당할지도 모른다. 그러나 업계 일각에서는 ‘MEMS’가 더 알아보기 쉽고 기억하기도 쉽다고 주장하고 있다.

　IC와 마찬가지로 MEMS를 생산할 때에는 리소그래피, 화학 식각 등의 기술을 채용한다. 하지만 IC생산과정과 다른 점은 더 두꺼운 필름과 깊은 식각기술을 사용한다는 것이다. 소재로는 주로 실리콘을 사용하고 있지만 플라스틱, 금속, 유리 등도 사용할 수 있다.

　MEMS의 사용 분야는 의약, 통신, 교통, 산업, 가전, 농업 등 광범위하다. 센서는 의료기기, 자동차, 가전, 생산공정 제어, 공조시스템 등에 사용되며 채널/노즐은 의료장비, 가전, 항공, 업무용 시스템, 환경 감시 시스템 등에 채용되는 한편 배열된 거울과 액추에이터는 이들 부문 외에 통신분야에 사용된다. 일부 제품은 이미 대규모 시장을 형성하고 있고 많은 새로운 제품들이 부상하고 있다.

　세계 MEMS시장은 오는 2005년까지 2000년 규모의 3배 이상 성장할 것으로 전망된다. 세계 MEMS시장은 지난 2000년 32억2950만달러에서 오는 2005년에는 112억7250만달러로 성장할 것으로 예상된다. 분야별로는 소비성 전자제품용 MEMS가 지난 2000년 4억4440만달러에서 오는 2005년에는 22억8320만달러, 업무/산업용 제품은 15억8070만달러에서 37억3950만달러, 의료기기용 제품은 2억2910만달러에서 8억3840만달러, 통신기기용 제품은 2530만달러에서 33억1500만달러, 또 기타 부문은 9억5000만달러에서 10억9640만달러로 각각 증가할 것으로 보인다.

　소비성 전자제품 부문에서 이미 성숙돼 있는 잉크젯프린터용 MEMS시장은 앞으로 지속적인 성장을 이룩하는 반면 가전 및 장난감부문 시장은 2005년까지 느린 속도로 성장하다가 그 이후부터는 빠르게 성장할 것으로 예상된다. 특히 전자부문 시장은 2004년 이후부터는 현재의 10배의 성장을 기록할 것으로 보인다. 자동차산업 부문에서는 사용하는 MEMS센서의 종류와 범위가 더욱 다양해질 것으로 보인다. 산업부문에서는 제품별로 소규모 시장을 형성할 것이나 생산공정 제어와 감시 시스템용 MEMS의 수요는 앞으로 5년 동안 꾸준히 성장할 것이다. 또 의료기기부문의 MEMS 수요도 계속 증가할 것으로 예상된다. 통신분야에서는 광 네트워크용 MEMS가 크게 늘어날 것으로 보인다. 통시부문에 사용되는 MEMS는 모두 가격이 높다. 앞으로 생산량이 늘어나면 가격이 내려가겠지만 그래도 어느 정도 높은 가격을 유지하게 될 것이다.

　지난 2000년 MEMS의 업무용 및 산업용 분야 판매는 전체시장의 거의 절반을 차지했으나 2005년이 되면 MEMS시장은 소비전자제품용, 업무/산업용 및 통신용 제품으로 거의 3등분 될 것이다. 기존 MEMS제품 시장이 확대되고 있는 가운데 새로운 제품들이 부상하고 있다. MEMS센서가 더 다양한 응용 제품에 채용되는 한편 액추에이터는 점차 핵심적인 역할을 담당해 나가고 있어서 앞으로 5년 동안 MEMS산업이 크게 발전할 것으로 보인다.