길을 가던 사람에게 반도체가 무엇이냐고 물어보면 많은 분이 메모리나 CPU나 그래픽 프로세서에 관해서 이야기하지요. 그런데 이러한 디지털 신호를 처리하는 반도체 말고도 열, 빛, 온도, 압력, 소리, 동작 감지, 유량, 자기력, 단맛의 정도, 가스 농도 같은 신호의 물리적인 양을 감지하거나 변화를 감지할 수 있는 반도체들도 존재합니다. 이렇듯 특수한 기능을 가지고 있는 반도체 소자를 우리는 ‘센서’라고 부릅니다.


예전부터 열과 연기를 감지하는 화재 감지기, 빛을 감지하여 주변이 어두워지면 자동으로 켜지고 밝아지면 꺼지는 가로등, 사람을 감지해서 자동으로 문을 열어주거나 현관의 전등을 켜고 꺼주는 자동 점멸등을 주변에서 쉽게 볼 수 있었고, 병원에 가면 혈압을 측정하는 혈압계, 혈당을 측정하는 측정기, 심장이 수축함에 따라 심박동과 함께 발생하는 전위차를 신체 표면에서 감지하고 기록하는 심전도기, 초음파 에너지의 세기와 반사시간을 감지하여 내부 조직의 상태를 감지하는 초음파 검사기 등, 다양한 센서를 이용해 신체의 상태를 검사할 수 있습니다.


얼마 전까지만 해도 이 센서들은 어떤 장소나 시설로 가야만 볼 수 있었는데요, 이제는 스마트폰에 다양한 센서가 내장되면서 센서를 통해 얻게 된 신호를 누구나 손쉽게 사용할 수 있게 되었습니다.


스마트폰에는 중력 센서, 가속도 진동(Accelerometer) 센서, 자이로(Gyroscope) 센서, 지자기(Magnetometer) 센서, 압력 센서, 온도 센서, 습도 센서, 빛 감지 센서, 근접(Proximity) 센서, 터치 센서, 기압계, 이미지 센서(카메라), 마이크로폰, GPS/GNSS 센서, 지문인식 센서, 적외선 센서, 자외선(UV) 센서 등이 달려있습니다.


휴대전화에 왜 이렇게 많은 센서가 달려 있을까요? 휴대용 장치인 스마트폰은 마우스나 키보드 같은 입력장치 없이도 대신해서 입력할 수단을 마련해 줘야 했습니다. 그리고 근래 들어 사용자 정보를 보호하기 위한 기능을 강화한다거나 스마트폰의 성능을 확장하고 차별화하는 데 이들 센서가 큰 몫을 담당하고 있는 것이지요.


그럼, 스마트폰에 달린 센서들이 어떤 일을 할 수 있게 해주는지 살펴보겠습니다.


LCD 모니터 표면이나 내부에 터치 센서를 부착해 스마트폰을 조작할 수 있습니다. 적외선을 활용한 근접 센서를 사용해서 통화 중에는 알아서 LCD 화면을 꺼주고, 손가락을 사용하기 어려운 상황에서는 신체 모션을 인식해서 스마트폰을 조작하게 할 수도 있게도 해줍니다.


홈 센서는 플립 커버의 개폐 상태를 인지합니다. 지문인식 센서는 소중한 개인 정보를 지키는 보안성을 높이면서도 사용에는 불편하지 않게 합니다. 현재 많은 스마트폰 업체가 이를 사용하고 있습니다.


이미지 센서는 가장 활용도가 높습니다. 우리가 스마트폰으로 셀카를 찍고 일상의 사진을 찍어 기록으로 남길 수 있는 것 외에도, 증강현실 애플리케이션을 사용해 답답한 상황에 놓이면 도움을 얻을 수 있습니다. 예를 들어, 아래 영상에서처럼 낯선 언어를 번역해서 보여주는 것이 가능해집니다.



동영상 <Introducing Word Lens for Glass>

출처 : 유튜브 (http://youtu.be/pZKWW3rzT2Q)


중력 센서, 가속도 진동 센서자이로 센서는 스마트폰이 가로로 눕혀져 있는지 세로로 세워져 있는지를 감지하고, 사진 찍을 때의 손 떨림을 감지해 카메라 이미지를 안정되게 하고, 비디오 게임에서의 움직임 감지에 사용하고, 사용자의 운동량을 모니터링하고, 잠잘 때 뒤척임을 기록해 주기도 합니다. 스마트폰으로 미니카나 헬리콥터를 무선으로 조정할 수 있는 것도 이 자이로 센서가 있기 때문입니다.


▲ <사진 1> 스마트폰으로 수면 패턴을 확인할 수 있는 애플리케이션


▲ <사진 2> 스마트폰으로 진동을 측정할 수 있는 애플리케이션


▲ <사진 3> 스마트폰으로 미니카를 무선으로 조종하기

사진 출처 : www.apptoyz.com


▲ <사진 4> 스마트폰으로 헬리콥터를 무선 조종하기

사진 출처: ardrone2.parrot.com


동영상 <Parrot AR.Drone 2.0 - Fly and Record in HD>

출처 : 유튜브 (http://youtu.be/5fwjHO6VjWw)


지자기 센서는 자기장의 방향과 세기를 측정해 나침반 역할을 하기도 하고, 금속 탐지기나 EMF 탐지기로 사용하기도 합니다.


▲ <사진 5> 스마트폰으로 금속 탐지를 할 수 있는 애플리케이션


GPS/GNSS 센서는 현재 위치를 알아내어 지도에 표시하기도 하고 목적지 안내를 해주는 내비게이션으로 사용할 수 있습니다.


마이크로폰은 소리를 전기신호로 바꿔주는 역할을 해주는 것이 주요 기능이지요. 이 신호를 이용해 주변 잡음을 줄여 통화 내용을 알아듣기 쉽게 도와주기도 하고, 음압계로 사용하거나 실내 음향을 측정할 수도 있습니다. 목소리의 떨림을 감지해 거짓말인지 탐지하는 재미난 애플리케이션도 개발되어 있습니다.


▲ <사진 6> 스마트폰으로 소리의 크기를 측정하는 애플리케이션


지금까지 스마트폰에 들어가 있는 센서의 종류와 역할, 그리고 활용의 예를 살펴봤습니다. 센서는 어떤 원리로 동작하는지 궁금하시죠? 다음 편에는 각종 센서의 원리에 대해 살펴보겠습니다.




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이제는 물건들을 계산할 시간이다. 온리코인이라는 회사는 ‘코인’이라는 디지털 신용카드를 만들었다. 크기는 일반 신용카드와 비슷하지만, 하나의 디지털 카드로 여러 장의 신용카드를 통합한 것이다. 즉, 여러 장의 신용카드를 가지고 다닐 필요 없이 하나의 디지털 신용카드가 이를 대신할 수 있다는 것이다. 이 디지털 신용카드는 등록해 놓은 여러 가지 카드 중에 원하는 것 하나를 선택해 결제할 수 있는데, 일반 레스토랑이나 매장에 있는 기존 플라스틱 신용카드 리더기를 사용해도 된다. 물론 이보다 더 발전한 기술도 있다. 2013년 핀란드에 있는 UNIGUL이라는 회사가 만든 ‘얼굴 인식 결제 기술’이다. 계산대 카메라 앞에 결제하려는 고객이 서 있으면 그 사람의 얼굴을 인식해 구매 금액을 결제하기 때문에 지갑을 꺼낼 필요가 없다. 결국은 결제하는 시간이 훨씬 빨라져 길게 줄을 서서 기다리는 일을 하지 않아도 되는 것이다.

 

▲ <사진 1> 온리코인의 코인

©onlycoin

 

그럼 우리 생활의 필수품이 된 자동차에는 어떤 최신 기술들이 적용되고 있을까. 내비게이션을 보자. 운전할 때 앞을 살펴보면서 내비게이션 화면을 확인하는 것은 그리 편리한 방법이 아니다. 이 문제를 해결하기 위해 일본의 파이오니어는 증강현실 기술을 사용했다. 2012년 일본에서 출시된 이 제품은 투명한 유리조각처럼 생긴 모니터에 내비게이션 정보를 보여준다. 자동차 앞유리를 통해 보이는 현실과 내비게이션 정보를 겹쳐서 보여주는 방식이라, 운전할 때 앞을 보면서 동시에 내비게이션 정보를 확인하는 것이 가능해졌다.

 

▲ <사진 2> 일본 파이오니어의 증강현실을 이용한 내비게이션

©Pioneer

 

항상 우리의 머리를 아프게 하는 주차는 어떠할까. 자동차가 운전자의 도움 없이 스스로 주차하는 ‘셀프 주차 기술’이 있다. 반도체 칩들이 자동차에 장착된 카메라를 통해 얻은 주차 공간과 그 주변 장애물에 대한 정보를 처리해 스스로 운전하면서 주차하는 기술이다. 그리고 주차할 때 차에 흠집이 생길까 봐 걱정하지 않아도 된다. 지난 2006년 TOYOTA의 Lexus가 적용한 기술로, 현재는 TOYOTA, Benz, BMW, Volkswagen 등의 차량에 적용하는 중이다.

 

여기서 끝이 아니다. 마치 전용기사를 둔 것처럼 자동차가 스스로 운전한다면 얼마나 좋을까. 영화에서나 있을 법한 일이라고 생각할지 모르겠지만, 이제 ‘무인 운전 기술’은 현실이 됐다. 먼저 공항 셔틀이 그렇다. 영국 히스로 공항에 있는 공항 셔틀 차량에는 운전자가 없다. 셔틀이 스스로 운행하는 것이다. 18대가 운행 중이며 한 대당 4명의 승객과 짐을 실을 수 있다. 공항 터미널에서 주차장까지 3.8㎞의 노선을 최고 속도 시간당 40㎞로 정해진 길을 따라 운행한다. 차량뿐만 아니라 운전자가 없는 공항 셔틀 기차도 이미 많이 보급되어 있다. 미국 샌프란시스코 공항, 시카고 공항, 덴버 공항 등과 캐나다 밴쿠버 공항, 토론토 공항도 이 무인 공항 셔틀 기차를 운행한다. 도시를 운행하는 전철에도 이 기술이 적용되는 중이다. 우리에게 도박의 도시로 유명한 미국 라스베이거스에서 번화가를 도는 모노레일도 무인 기차다.

 

▲ <사진 3> 영국 히스로 공항에 있는 공항 셔틀 차량

©eideard.com

 

그러면 이런 무인 기차가 외국에만 있을까? 아니다. 우리나라에도 있다. 부산 지하철 4호선이 우리나라 최초로 운전자 없이 운행됐고, 서울 지하철 신분당선이 그 두 번째다. 그렇다면 정해진 구간이 아니라 일반 도로 위를 마음대로 주행하는 자동차는 어떨까. 미국 네바다주는 지난 2011년 6월 무인 자동차를 허용하는 법안을 통과시켰고, 구글의 기술로 운전자 없이 동작하는 도요타 프리우스 자동차에 대해 처음으로 2012년 5월 운전면허증을 발급했다.

 

이번에는 ‘3D 프린터’다. 문서를 출력할 때 사용하는 일반 프린터와는 달리 물건을 만들어 내는 프린터다. 이 기술은 얼마 전까지만 해도 연구실이나 기업체, 전시회에서나 볼 수 있었다. 초기에는 신제품 모형을 만드는 데 주로 사용되다가, 얼마 전에는 실제 동작하는 자동차를 만들어 화제가 되기도 했다. 그뿐만 아니라 피자, 특이한 모양의 3차원 모양의 과자, 케이크 등의 요리 분야에까지 그 영역을 넓히는 중이다.

 

최근에 이 기술은 더욱 빠르게 발전해 가정에서 구매해 사용할 수 있는 저렴한 소형 모델의 제품들이 출시되었다. 미국 3D 프린터 회사인 3DSYSTEMS는 설탕으로 다양한 모양의 사탕을 만들어 선보였고, 올해 연말까지 음식을 만들 수 있는 레스토랑용 3D 프린터도 출시할 예정이라고 한다.

 

▲ <사진 4> 미국 3DSYSTEMS가 설탕으로 만든 사탕

©3DSYSTEMS

 

이렇듯 앞으로 몇 년 후에나 생활에 적용될 것이라고 생각했던 기술들이 벌써 우리 주위에 성큼 다가와 있다. 그리고 이런 기술의 속도는 우리가 예상하는 것보다 더 빨라질 것이다. 막연히 안 될 것이라고만 생각하지도 아직 멀었다고 말하지도 말자. 상상하는 모든 기술은 언젠가는 이루어질 테니. 게다가 그 언젠가는 우리가 생각하는 것보다 훨씬 빨리 올 것이다. 자, 이제 어떤 기술이 실현되었으면 좋을지 상상해보자.

 

 

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공상과학영화나 만화 혹은 뉴스에서나 볼 수 있었던 최신 기술들을 보며, 정말 우리 생활에서 실제로 이용한다면 얼마나 편리하고 좋을까 하고 상상해본 적이 있을 것이다. 그리고 우리는 아직 그런 기술들은 우리 생활과는 밀접하지 않다고 생각한다. 그런데 어느새 그런 최신 기술들이 우리도 모르는 사이에 바로 곁으로 성큼 다가와 있었음을 알고 있는지. 이번에는 이러한 기술들에 대해 잠시 살펴보도록 하겠다.

 

 

일상생활 속으로 들어온 ‘스마트’


먼저, 우리들의 집에 어떤 최신 기술들이 적용되고 있는지 살펴보자. 알아서 청소를 해주는 로봇청소기는 이제 더는 새로울 것이 없다. 2012년 네덜란드 필립스에서는 ‘스마트 전구’를 출시했다. 스마트 전구는 지금까지 사용해 오던 일반 전구와는 달리, 스마트폰에 전용 앱을 설치해 다양한 기능을 하게 하는 전구다. 책을 볼 때는 눈이 피로하지 않을 정도로 밝고 선명한 빛을 내고, 분위기 있게 저녁 식사를 할 때는 은은하고 포근한 빛을 낸다. 전화가 오면 깜박거려서 전화가 왔다는 것을 알리게도 할 수도 있고, 아침에 일어날 시간이 되면 꺼져있던 전구에 불이 들어와 알람 기능으로 사용할 수 있다. 그리고 이 모든 기능은 집안에서뿐만이 아니라 휴대전화 통신망을 이용해 집 밖에서도 이용할 수 있다. 2014년에는 LG와 삼성에서도 이 스마트 전구를 출시했고, 아직은 집안에서만 동작하지만 곧 집 밖에서도 동작시킬 수 있는 기능을 추가할 예정이다.

 

전구만큼이나 세탁기나 에어컨도 똑똑해졌다. 퇴근해서 집에 도착할 때쯤 세탁이 완료되도록 집 밖에서 스마트폰으로 미리 세탁기를 작동시킬 수도 있고, 마찬가지로 밖에서 에어컨을 작동시켜 집에 도착할 때에 맞춰 방 온도를 시원하게 만들 수도 있다. 주방도 예외는 아니다. 밖에서 오븐을 켜고 원하는 온도로 미리 예열시킬 수 있다. 가스레인지 위에 있는 냄비 물이 끓으면 가스레인지는 스마트폰으로 경보를 울려주고, 어떤 요리인지를 환풍기에 알려줘서 연기나 수증기량에 따라 환풍기가 돌아가는 속도를 조절해 연기를 밖으로 배출시키고 방안에 냄새가 배지 않게 한다. 이렇게 하면 환풍기가 불필요하게 많이 돌아가지 않아 전기요금도 절약된다. 이 모든 것들이 현재 판매 중인 제품들이고, 스마트폰에 있는 전용 앱으로 작동할 수 있는 것들이다.

 

▲ <사진 1> 미국 텍사스주 샌안토니오에 있는 디지털 공공도서관

©Eric Gay, Associated Press

 

이번에는 도서관으로 가보자. 보통 도서관이라고 하면 수없이 많은 책으로 가득한 모습을 떠올린다. 하지만 최신 기술을 이용한 도서관은 그런 모습이 아니다. 미국 텍사스주 샌안토니오에 있는 ‘디지털 공공도서관(Bexar County Bibliotech Library)’에는 책이 없는 대신 모니터들이 가득하다. 원하는 책을 찾기 위해 수많은 책이 꽂힌 서가를 둘러보는 것이 아니고 모니터를 통해 손쉽게 바로 찾아본다. 책을 찾거나 빌리기 위해 기다릴 필요가 없고 종이로 만든 책이 없으므로 예전처럼 햇빛이나 습도에 의해 책이 손상될 것을 염려할 필요도 없으며, 무거운 책들을 가득 쌓은 카트를 밀고 다닐 필요도 없다.

 

그럼 쇼핑몰에는 어떤 최신 기술들이 사용되고 있을까. 먼저 의류 판매장으로 가본다. 보통 의류 판매장에는 진열장에 새 옷을 입은 마네킹들이 서 있고, 안쪽으로는 옷들이 옷걸이에 걸려있거나 선반에 켜켜이 쌓여 고객이 선택해주기를 기다린다. 하지만 영국 런던에 있는 YrStore는 전혀 다른 모습이다. 마네킹과 옷걸이 대신 커다란 터치스크린 모니터들이 가득하다. 이 모니터에는 자신이 원하는 옷을 선택할 수 있는 프로그램이 열려있고, 원하는 크기와 모양, 옷에 넣을 무늬나 색, 글자 등을 고객이 직접 선택할 수 있다. 고객이 원하는 옷을 직접 디자인하는 것이다. 이렇게 선택한 정보는 매장 안쪽 컴퓨터로 전송되고 몇 분 만에 그 자리에서 만들어져 고객이 바로 제품을 사갈 수 있게 한다.

 

▲ <사진 2> LG전자의 스마트 거울

©LG전자

 

우리나라에서는 LG전자가 2014년 2월에 ‘스마트 거울(LG Board)’을 발표했는데 주로 의류 판매장에 설치될 예정이다. 이 제품은 평소에는 일반적인 전신거울이다가 옷 입어보기 기능을 선택하면 모니터 화면 역할로 바뀌며, 고객이 직접 옷을 입어보지 않고도 스마트 거울에 있는 프로그램을 통해 자신에게 어울리는지 다양한 각도로 확인할 수 있다. 화면 위에 나타나는 카탈로그로 제품 치수와 색상 확인도 된다.

 

이번에는 장난감 판매장이다. 미국 장난감 회사 레고의 판매장인 레고 스토어에는 현실 세계에 가상 현실을 접목해 다양한 정보를 제공하는 ‘증강현실 기술’이 있다. 스마트폰에 전용 앱을 내려받아 실행시키고 스마트폰 카메라로 레고 장난감 상자를 비추면, 상자 안에 있는 부품들로 조립해 완성된 모습의 3차원 이미지가 나타난다. 상자를 뜯어보기도 전에 완성된 제품이 어떻게 생겼는지를 입체 영상으로 볼 수 있다.

 

이번에는 음반을 파는 매장이다. 앨범을 비추면 짤막한 뮤직비디오가 재생된다. 지난 2012년 그룹 빅뱅의 G-DRAGON이 실제 적용하기도 했다. 쇼핑몰을 돌아다니다 보니 슬슬 배가 고프기 시작한다. 식사 준비를 위해 식료품 판매대로 가보자. 브라질에 있는 마요네즈 회사인 Hellmann’s는 소비자가 이 회사의 마요네즈 제품을 구매하면 물건값을 내고 받은 계산서에 구매한 다른 재료들과 마요네즈를 사용해서 만들 수 있는 레시피가 출력된다. 계산대에 있는 컴퓨터에 미리 다양한 레시피를 입력해 놓고 소비자가 제품을 계산하면, 그 재료를 가지고 할 수 있는 요리를 찾아 그 레시피를 계산서에 출력하는 원리다.

 

 

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또 어떤 문제가 있을까? 서로 다른 언어를 사용하는 사람들 간의 언어장벽을 예로 들어보겠다. 이 문제를 해결할 기술로는 전자기기의 자연어 인식과 동시통역 기술이 있다. 점차 다른나라들과의 교류가 잦아지고 외국 사람들과 같이 생활하는 것이 일상화되면서 언어장벽은 사람들의 깊은 고민이 되었다. 수많은 사람이 사용하는 영어의 경우, 외국어로 공부하는 데 몇 년 또는 그 이상을 투자해야만 하지만 그 정도로도 충분하지 않을 때가 많다. 이는 단순히 불편한 문제가 아니라 지나치게 많은 시간과 노력, 금전적인 투자가 있어야 하면서도 충분한 효과를 볼 수없으므로 자원의 낭비라고 할 수 있다.

 

▲ <사진1> 3차원 홀로그램 디스플레이

사진 출처 : www.stuff.co.nz

 

미래에는 이런 문제로 고민할 필요가 없어질 것이다. 우리가 일상적으로 사용하는 말을듣고 그 자리에서 동시에 통역하는 기술이 나올 것이기 때문이다. 전자제품들이 사람들의 일상언어를 인식하기 때문에 이전처럼 통역기에 대고 내가 하는 말을 또박또박 천천히 말해야 할 필요가 없다. 말을 하자마자 그 자리에서 곧바로 통역을 해주기 때문에 통역기나 전자사전을 이용함으로써 허비되는 시간이 없어져 훨씬 빠르고 자연스러운 의사소통을 할 것이다. 따라서 외국어를 공부하기 위해 투자해야 했던 많은 시간과 비용을 다른 곳에 활용할 수 있게 된다.

 

이번에는 어떤 장소로 이동하는 데 걸리는 시간이 너무 길다는 문제에 대해 생각해 보자. 교통체증에 의한 것도 있지만 이동 거리보다 속도가 너무 느리기 때문인 경우가 대부분이다. 만일 해외여행을 간다고 하면, 드넓게 펼쳐진 백사장 너머로 파랗게 펼쳐진 바다와 열대 해변에서 보낼 휴가를 생각하면 가슴이 설레다가도 거기까지 가기 위해 타야 하는 비행기와 그 안에서 보내야 하는 긴 시간을 생각하면 머리가 아파진다. 밀폐된 비행기 안에서 적게는 몇 시간에서 길게는 10시간 이상 앉아있어야 한다는 것은 정말 고통스러운 일이다.

 

▲ <사진2> 진공관 열차 가상도

 사진 출처 : www.dialaflight.com

 

결국은 비행기보다 훨씬 더 빠른 교통 수단이 필요한데, 이를 위한 기술 중 하나가 진공관 열차다. 기찻길을 만드는 것처럼 해저에 터널을 뚫어서 지구 반대편까지 연결하고 터널 안 공기를 제거해, 그 터널을 통해 열차를 운행하는 것이다. 지하철과 비슷한 개념이지만 훨씬 더 많은 기술과 비용이 필요하다. 중력에 의한 자유낙하의 원리를 이용하기 때문에 지구 중심으로 갈수록 열차 속도가 점점 더 빨라졌다가 중심을 통과하면 속도가 점점 줄어드는 원리를 이용하고, 이때 고속주행 중 열차가 받는 공기저항을 최소화하기 위해 터널 안의 공기를 제거한다. 이럴 경우, 현재 비행기가 사용하는 연료 일부만을 사용하면서도 최고 속도는 시속4,000마일(시속 6,437km, 현재 일반 여객기는 최고 시속 약 950km) 이상을 낼 것으로 예상한다. 그렇게 되면 해외여행을 위해 오랜 시간을 답답한 비행기 속에서 보내지 않아도 된다.

 

이번에는 우주여행이다. 아직 우주여행은 연구 목적이 대부분이고 거대한 규모의 우주선을 발사하는 과정을 거치는 비용이 막대할 뿐만 아니라 사고의 위험도 따른다. 하지만 미래에는 지구와 우주에 떠 있는 우주정거장을 연결하는 엘리베이터가 만들어질 것이다. 여기에는 매우 강하고 가벼운 탄소나노튜브가 사용되어 마치 고층 아파트 엘리베이터를 타는 것처럼또는 도시를 매일 운행하는 지하철을 타는 것처럼 우주정거장까지 연결된 엘리베이터를 타고 우주여행을 가게 되는 날이 올 것이다. 그렇게 되면 극소수의 특별한 훈련을 받은 사람들에게만 가능했던 우주여행이, 가족이나 연인과함께 저녁을 먹으며 우주정거장 창문을 통해 지구를 바라보는 우주여행으로 탈바꿈할 것이다.

 

▲ <사진3> 우주정거장까지 가는 엘리베이터

www.space.com

 

미래 기술들이 실현되기 위해서는 물론 다른 많은 관련 기술들의 발전이 뒷받침되어야한다. 또한, 대부분 전기 에너지를 사용하는 기술이기 때문에 그 많은 전기 에너지를 공급할 기술도 필요하다. 그리고 기술 자체가 실현 가능한지보다는 그 기술이 경제성 있는지가 더 무게 있게다뤄질 것이다. 이러한 미래 기술들이 분명 우리 삶을 편리하게 해주겠지만, 삶의 질을 높여줄지는 곰곰이 생각해 봐야 한다. 아름다운 환경을 보호하면서 많은 사람에게 더 나은 삶을 제공해줄기술들이 우리 앞에 펼쳐지기를 기대해본다.

 

 

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우리의 미래 사회는 어떤 모습일까? 하루가 다르게 빠른 속도로 발전하는 과학기술의 발전이 우리 생활을 얼마큼 편리하게 바꿔줄 수 있을까? 그 옛날 사람들이 상상했던 모습들이 하나둘 현실로 다가온 것처럼, 미래 사회도 우리가 지금 상상하는 모습대로 될지도 모른다. 이제 어떤 기술들이 현실로 다가올지를 생각하기보다는, 우리가 어떤 기술이 실현되기 원하는지를 상상해 보자.

 

지금까지 새로운 기술들은 주로 우리가 안고 있는 문제들을 해결하기 위해 만들어져 왔다. 따라서 미래 기술은 우리가 지금 안고 있는, 또는 앞으로 안게 될 문제들을 해결하는 기술이 될 가능성이 높다. 그렇다면 현재 우리에게는 어떠한 문제들이 있을까?


먼저 자동차에 의한 교통사고다. 수십 년 동안 자동차는 신기한 물건에서 부의 상징으로, 그리고 이제는 우리 생활에서 없어서는 안 될 생활필수품이 됐다. 하지만 제한된 공간에서 자동차의 수가 폭발적으로 증가함에 따라 교통사고 수도 같이 증가하고 있고, 인명과 재산 피해는 심각한 수준에 이르렀다. 그럼 미래의 자동차에서는 어떤 기술이 이러한 문제를 해결해줄 수 있을까? 교통사고는 운전자의 운전 능력과 주변 환경, 예를 들어 주간 운전인지 야간 운전인지 맑은 날씨인지 비바람이 몰아쳐서 앞이 잘 보이지 않는 상황인지와 주변에 주행 중인 차들이 얼마나 많은지에 따라 사고가 발생할 확률이 달라진다. 게다가 운전자가 아무리 조심하더라도 다른 차에 의해 사고가 일어날 수도 있다.

 


▲ <사진 1> 소통하는 자동차들의 모습

사진 출처 : www.geeksandbeats.com

 

만약 운전 중인 자동차들끼리 서로 소통하고 거기에 알맞게 운전을 해준다면 어떨까? 자동차들이 서로 위치와 속도, 방향 등의 정보를 주고받음으로써 사고를 일으키지 않고, 차량 간 거리와 속도를 자동차 스스로 판단해서 운전하며, 사방에 자동차들이 너무 가깝게 다가왔을 때는 경보를 울리는 동시에 자동차가 스스로 안전한 거리를 유지해서 사고를 막는 기술처럼 말이다. 이러한 기술은 현재 안전을 위해 모든 자동차가 의무적으로 안전띠를 설치하는 것처럼, 도로에 주행 중인 모든 차량에 의무적으로 장착되어 교통사고 수를 눈에 띄게 줄여줄 것이다.

 

이번에는 디스플레이 기술이다. 지금도 우리 주변에는 컴퓨터, 스마트폰, 텔레비전, 지하철역 안내 모니터 등 많은 종류의 디스플레이 제품들을 볼 수 있다. 하지만 현재 주로 사용되는 액정 디스플레이는 액정 크기와 화소 수에 따라 화면의 크기와 화질이 결정되고 대부분 평평한 모양의 고정된 형태를 보이고 있기 때문에, 이렇게 다양한 환경에서 이용하기에는 제약이 많다. 휘어지는 디스플레이와 3차원 디스플레이 기술이 나왔긴 하지만, 아직 약간 휘었다는 느낌이 들 정도고 충분하지 않은 화질과 장시간 이용 시 어지러움을 느끼는 등 여러 제한이 있는 상태다.

 

미래에 사용하게 될 디스플레이 기술들은 이러한 제약으로부터 훨씬 자유로워질 것이다. 거실 탁자는 커다란 모니터처럼 스마트폰이나 태블릿PC 속 사진이나 동영상을 무선으로 전송해 재생하고, 주방 조리대도 디스플레이를 사용해 레시피나 뉴스를 띄워 놓고 요리할 수 있을 것이다. 냉장고 문에는 냉장고 안에 넣어둔 식품 정보를 표시하고, 인터넷 접속을 통해 뉴스나 날씨 등을 확인하고, 방과 거실 창문과 욕실 거울, 자동차 유리창, 비행기 유리창에도 마찬가지로 모두 디스플레이를 활용하게 된다. 그리고 이러한 기술들에는 휘어지는 디스플레이 기술과 홀로그램 기술이 포함될 것이다. 공상과학영화에서 주로 봤던 3차원 홀로그램 기술은 현재 디스플레이에서 반드시 필요한 액정 디스플레이처럼 디스플레이 패널 없이 만져도 느껴지지 않을 정도로 아주 작은 물방울을 공중에 분사해 스크린 위에 3차원 영상을 만든다. 그리고 이 기술을 활용해 다른 나라에서 일하는 사람들이 마치 옆에 있는 듯 화상통화를 하거나, 학교에서 멀리 떨어져 사는 오지의 학생들이나 자연재해 등으로 갑자기 교육을 받을 수 없게 된 학생들이 마치 한 교실에 앉아 공부하듯 가상 현실 교실에서 함께 토론하며 공부할 수도 있다. 사용자가 현실 세계에 있다고 느낄 만큼의 고품질 가상 세계에서 게임을 즐기는 것은 기본이다.

 


▲ (사진 2) 주방에 있는 조리대 디스플레이

사진 출처 : www.inventinginteractive.com

 

다음은 전자제품의 충전 문제다. 기술이 빠르게 발전하면서 휴대용 전자제품 수가 엄청나게 늘어났다. 대표적인 것이 휴대전화와 태블릿PC, 노트북과 같은 휴대형 컴퓨터와 요즘 수요가 늘어가는 전기 자동차다. 그리고 이 제품들의 특징은 모두 배터리를 사용한다는 것이고, 배터리는 저장된 전기를 모두 사용하고 나면 꼭 충전해야 한다는 문제점을 안고 있다. 눈부시게 빠른 속도로 발전해 온 전자제품 기술보다 배터리 기술의 발전 속도는 상대적으로 느려서, 충전할 곳을 찾아 전원 콘센트에 연결해야만 하는 불편함이 존재한다. 특히, 전기 자동차와 같이 대용량 배터리를 사용하는 경우는 말할 것도 없다. 충전할 장소가 턱없이 부족하다는 것 이외에도 충전하는 데 걸리는 시간이 너무 길다는 문제도 있다.

 

미래에는 무선충전을 이용한 고속충전 기술이 일반화될 것이다. 무선충전 기술은 전선이 필요 없으므로 더는 기다란 전선이 달린 전원 플러그를 가지고 다닐 필요가 없다. 도시 곳곳에 설치된 무선 충전기를 이용하기 때문에 걸어 다니거나 차로 이동하는 중에도 충전할 수 있다. 그리고 오랜 시간 동안 기다릴 필요 없이 몇 분 만에 충전이 가능할 것이다. 사용한 전기요금을 어떻게 내야 하는지는 걱정하지 않아도 된다. 각 제품에 내장된 개인 인증장치로 집계돼 개인이 사용한 만큼에 해당하는 전기요금이 자동으로 청구된다. 전기 자동차도 마찬가지다. 주차장 바닥에 설치된 무선충전 시설로 주차하며 충전할 수도 있고, 도로에 매립된 무선충전기를 통해 주행 중에도 충전하기 때문에 따로 충전소를 들르거나 충전하는 동안 기다려야 하는 불편을 겪지 않아도 된다.

 

 

 

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미래를 주도할 반도체


앞으로 반도체는 어떠한 모습으로 우리 곁으로 다가올까. 먼저 아이들이 공부하는 교실로 가보자. 아이들은 이제 가방 안에 무거운 교과서를 넣지 않는다. 태블릿PC로 교과서를 대체하는 기술은 미래가 아니며, 이미 일부 학교에서는 사용 중이다. 대신 미래에는 각각의 아이들에 대한 전자 신상명세서, 즉 일종의 데이터베이스 같은 것이 있다. 여기에는 기본적인 개인정보뿐만 아니라 아이의 학습 이력에 대한 정보와 잘하고 부족한 부분들을 분석한 결과를 바탕으로 만들어진 맞춤형 교과과정이 제시되고, 그에 필요한 학습 내용도 같이 제공하며, 동시에 이러한 정보는 선생님에게도 전달되어 어떤 아이에게 어떤 내용의 학습이 필요할지를 알려준다. 마치 개인교사를 두는 것과 같다고 볼 수 있다.

 

이번에는 상점으로 가보자. 상점에 들어서면 자동으로 소비자를 인식하고 지금까지의 소비패턴을 분석한 데이터를 바탕으로 관심상품이 진열된 통로와 정확한 진열장소까지 안내한다. 해당 통로에 있는 진열대를 따라 펼쳐진 상품들을 쭉 둘러보고 있으면 진열대에 있는 모니터를 통해 제품에 대한 설명이 나온다. 하지만 그 내용도 단순한 상품정보가 아닌 그 진열대를 지나는 소비자가 관심 있어 하는 상품에 대한 맞춤정보다. 예를 들어, 특정 성분에 알레르기가 있는 사람에게는 이 제품에는 그 알레르기 성분이 들어있지 않다는 정보를, 가격에 민감한 사람에게는 동일 제품군들과의 가격비교표를 보여주는 것이다.

 

 

이제 우리가 사는 도시를 둘러볼 차례. 월요일 저녁이라서 그런지 도로에 자동차가 많다. 들어오고 나가는 차선 중 유독 나가는 차선이 더 막히기 시작하자, 나가는 차선의 수가 자동으로 늘어나고 교통 체증은 줄어들기 시작한다. 그리고 목적지에 도착한 차들은 주인이 차에서 내리자 스스로 지정된 장소에 주차한다. 길을 건너기 위해 건널목에서 신호를 기다린다. 이때 지나가는 차량 수와 기다리고 있는 사람 수를 분석하던 신호등은 빨간 불을 초록 불로 바꿔준다. 사람들이 모두 건너자 다시 빨간 불로 바뀐다. 집으로 가는 길, 주택가 골목에는 쓰레기가 다른 날에 비해 많이 쌓였다. 이사한 집이 있는 모양이다. 얼마 지나지 않아 그 정보를 전달받은 청소차가 곧장 그것을 거둬 간다.

 

 

놀라운 기술들의 향연이 바로 이곳에


자, 정말 미래에는 다양한 형태의 반도체들이 이렇게 편리한 세상을 만들어줄 수 있을까. 사실은 아니다. 이렇게 쉽게 생각할 수 있는 것보다는 훨씬 놀라운 기술들이 우리 생활을 전혀 다른 모습으로 훨씬 더 편리하고 쾌적하게 만들어줄 것이기 때문이다. 어릴 적에 본 만화영화에서는 꿈같은 미래기술들이 많이 소개되었다. 그리고 우리끼리 이렇게 말한다. “만화잖아!” 즉, 실현 가능성이 적다는 말이었다. 하지만 우리 미래에 어떤 기술이 펼쳐질지 알고 싶다면 만화를 보라. 왜냐하면 그 모습을 현실에서 곧 보게 될 테니 말이다. 옛날 만화에 나왔던 자동문을 이제는 어디서나 볼 수 있게 된 것처럼.

 

 

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반도체! 과거의 반도체는 뭔가 특별하고 비싼 가격 때문에 좀 동떨어진 것이라는 인식이 있었는데, 지금은 우리 곁에서 자연스럽고 친숙한 존재가 되었다. 나아가 이제 반도체는 우리 생활 속에 아주 스며들어왔기에 미처 주위에 있었는지조차 알아채지 못하고 지낼 때가 많아졌다. 더 이상은 새로운 것이 아니라는 인식 때문일 것이다. 그러면 반도체가 과거에는 어떤 역할을 해왔는지, 지금은 어떤 모습으로 우리 곁에 있으며, 또 앞으로는 어떤 모습으로 변해갈지 점점 궁금해진다.


가까운 과거의 반도체


역사가 아주 오래된 것은 아니지만, 제일 먼저 우리에게 다가온 반도체는 군사용 컴퓨터를 통해서였다. 군사와 보안이라는 말 그대로 뭔가 비밀스럽고 다가가기 조심스러운 느낌의 물건이었고, 실제 가격에서도 우리가 손쉽게 이용하고 사용할 수 있는 수준도 아니었다. 따라서 우리에게는 그저 특별한, 그리고 먼 발치에서 바라볼 수밖에 없는 그런 존재였다. 두 번째는 기업용 컴퓨터였다. 용도는 다르지만 전문적인 업무용이었고, 마찬가지로 가격 면에서도 일반인들이 사서 사용할 수 없는 고가 제품이었다.

그리고 세 번째가 개인용 컴퓨터. 그렇다. 우리에게 새로운 세상을 열어준 제품이다. 저렴한 가격은 아니었지만 입학이나 졸업식 같은 날에 특별한 선물로는 더할 나위 없는 존재였다. 이것으로 게임이나 채팅을 하고 여행 가서 찍은 사진들도 보고 학교에 제출할 보고서도 작성하는 등 점점 시간이 갈수록 모든 집에 한 대쯤은 있는 그런 필수품이 되었다.


현재를 이끄는 반도체


그렇다면 현재의 반도체는 어떤 모습일까? 우선, 우리가 사용하고 있는 반도체는 크게 여섯 가지로 분류된다. 첫 번째는 자료 처리 분야로 자료를 계산하고 저장하는 것이다. 두 번째는 통신 분야로 집이나 사무실에서 사용하는 유선전화와 사람들이 들고 다니는 휴대전화를 예로 들 수 있다. 세 번째는 가전 분야로 여기에 태블릿PC와 게임콘솔이 포함된다. 네 번째는 산업 분야고, 다섯 번째는 차량 분야, 그리고 여섯 번째는 군사 분야다. 그중에서도 우리 생활과 가장 밀접한 관계가 있는 것으로는 휴대전화, 태블릿PC, 게임콘솔, 자동차 등을 들 수 있겠다.


먼저 스마트은, 본래 단순히 전화통화를 하고 문자메시지를 보내고 사진을 찍기 위해 주로 사용하던 휴대전화에서 이제는 그 성능이 월등하게 좋아져 쓰임새 역시 몰라보게 달라졌다. 실제로 요즘 사용하는 스마트폰은 그 옛날 데스크톱 컴퓨터보다 수십 배 이상의 성능을 가진다. 인터넷 검색이나 게임, 동영상, 영화와 음악 감상, 날씨 등의 생활정보는 물론 카카오톡과 같은 SNS, 온라인 뱅킹과 같은 금융서비스, 외국어 강의수강 등이 사람들이 스마트폰을 가지고 가장 많이 하는 일들이다. 이런 기본적인 용도 외에도 모바일 비행기 탑승권을 받아 공항에서 항공사 카운터에 들르지 않고 바로 보안 검색대로 향할 수도 있으며, 플라스틱 형태의 멤버십 카드들도스마트폰에 넣어 더는 거추장스럽게 가지고 다닐 필요가 없다. 자기가 하루 동안 몇 보나 걸었는지, 등산했을 때 얼마나 높은 곳을 오르내렸는지도 확인할 수 있다. 또한, 스마트폰에 장착된 카메라는 그 화질이 좋아진 데다가 항상 가지고 다니는 휴대전화 기기에 장착되어 있어서 굳이 부피가 큰 디지털카메라를 챙길 필요도 없다. 이렇게 고성능 반도체를 모아놓은 스마트폰은 우리 생활을 다양한 모습으로 바꿔놓았다.

태블릿PC도 그렇다. 기존 데스크톱 컴퓨터의 기능을 가지고 있으면서도 여기에 휴대성이라는 커다란 장점을 더한 덕분에, 집에서 데스크톱 컴퓨터를 켤 일이 없어진다. 스마트폰과 마찬가지로 고성능 반도체들로 구성되며, 전원선 없이 배터리를 사용하기 때문에 침대에 누워 커다란 화면으로 영화를 감상할 수 있고 파일로 만들어진 책을 읽을 수도 있다. 외출할 때도 가벼운 무게 덕분에 묵직한 노트북을 들고 다니는 것과는 다른 편안함을 즐길 수 있다. 

다음은 게임콘솔. 예전 모델처럼 별 특별할 것 없는 화질에 간단한 내용의 게임들만을 나열했던 게임기들을 기억할 것이다. 하지만 지금 모델들은 주로 아이들이 소비자였던 그것과는 정말 수준부터가 다르다. 마치 극장에서 영화를 보는 듯한 고화질은 물론이거니와 다양한 게임을 구축하고 있으니. 비록 가격이 저렴하지는 않지만 구매력 있는 어른들의 마음마저 뺏어버린 제품이라 할 수 있다. 그리고 이러한 고성능 제품을 만들어 내기 위해 게임콘솔 내부에는 첨단기술로 만들어진 반도체 제품들이 빼곡히 자리한다.

마지막으로 자동차를 예로 들 수 있다. 요즘의 자동차는 단순한 운송수단이라기보다는 움직이는 하나의 커다란 컴퓨터라 보아도 된다. 자동차의 기본 기능인 엔진을 동작시키는 것이 모두 반도체를 통해 이루어진다. 연료가 얼마나 남았는지, 남은 연료로 얼마나 더 갈 수 있는지, 타이어에 바람은 충분한지부터 시작해서, 주차할 때 주변 장애물과 부딪히지는 않을지, 주행 중 속도를 조정하는 것도, 옆 차선에 있는 차와 충돌사고가 나는 것을 방지하는 것도, 갑자기 차선으로 뛰어든 사람과의 충돌을 막는 것도, 모두 자동차에 장착된 반도체를 통해 이루어진다. 최근에는 물건을 들고 트렁크를 열 수 없을 때 차 밑으로 발을 내밀면 트렁크가 열리는 것도 있다는데, 모두 반도체 기술을 이용한 덕분이다.

 


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