최근 ICT(Information and Communication Technology)를 중심으로 사람․사물․공간이 인터넷으로 연결되는 초연결 사회로의 진입이 시작되면서 네트워크에 접속된 디바이스가 급격히 증가할 것으로 전망되는 가운데 스마트 디바이스 초기시장 선점을 위한 글로벌 주도권 경쟁이 가속화되고 있다.

글로벌 기업과 유망 스타트업들의 웨어러블․사물인터넷(IoT) 디바이스 제품 출시가 잇따르고 있는 데다 다양한 산업분야의 기업들이 스마트 디바이스 분야로 진출하고 있으나 우리나라는 이 같은 세계적인 패러다임 변화에의 대응이 미흡한 실정이다. 스마트폰 시장을 제외한 주요 부품 및 새로운 디바이스 개발을 위한 핵심 기술과 산업경쟁력이 아직 부족하고, 중소·벤처기업의 디바이스 개발 인프라 및 투자 환경도 열악해 다품종·소량 생산 중심의 시장 환경 변화에도 취약하다.

이에 정부는 스마트 디바이스 산업 육성을 통해 국가 전략산업 경쟁력을 강화하고자 작년 5월에 「차세대 스마트 디바이스 코리아 2020」, 올 3월 ｢K-ICT 전략｣과 「제조업 혁신 3.0 전략 실행대책」을 마련한 데 이어 지난 9월 미래부와 산업부가 공동으로 「K-ICT 스마트 디바이스 육성방안」을 발표하였다.

스마트 디바이스 산업은 개인의 창의적인 아이디어가 제품화와 창업으로 연결되고 다양한 서비스에 활용될 수 있는 신산업 분야로, 정부는 이번 K-ICT 육성방안을 통해 창조경제의 기반을 다지고 핵심성과들을 달성해 새로운 미래성장동력으로 이끌어나갈 계획이다.

디바이스를 넘어선 디바이스

스마트 디바이스는 PC, 스마트폰 등과 같은 단말기(디바이스)를 넘어 IoT 환경에서 정보통신서비스를 이용자 간 또는 사물 간 전달하는 지능화된 단말을 포괄적으로 지칭한다. 즉 WiFi, 블루투스, LTE 등 각종 통신기술을 이용한 음향기기, 헬스케어, 영상기기, 구동기기 같은 다양한 단말기기와 그 제어기기를 이른다. 웨어러블 기기, 스마트 가전, 디지털 사이니지, 증강현실기기 등 다양한 형태의 제품들이 스마트 디바이스에 포함된다.

디바이스는 특징에 따라 1·2·3세대로 구분할 수 있는데, 스마트 디바이스라 함은 3세대 디바이스를 일컫는 것이다. 1세대는 PC, 노트북, 유선전화기 등 단순연결 위주의 디바이스이며 2세대는 스마트폰, 태블릿PC, 피처폰 같은 서비스 위치 제약을 벗어난 보다 똑똑해진 디바이스를 말한다. 여기서 더 나아가 디바이스와 디바이스 또는 디바이스와 주변 환경이 상호 연동하여 실감·지능·융합형 서비스 제공이 가능한 것이 3세대 디바이스로 스마트워치, 가상현실글라스, IoT 기반 스마트 칫솔 등이 있다.

스마트 디바이스는 센싱, 프로세싱, 통신 등의 기능을 바탕으로 헬스케어, 가전, 의료, 교통, 안전, 교육, 편의, 완구 등 다양한 분야에 확산되고 있으며 그 기능이 더욱 다변화되고 고성능화됨에 따라 수많은 종류의 스마트 디바이스 제품들이 등장하여 개인의 삶과 사회를 지능화할 것으로 보인다.

현재는 2세대 디바이스가 성숙기로 접어드는 한편 3세대 디바이스가 부상하는 초기단계로 약 4.7년 후가 되면 성숙기에 접어들 것으로 전망(디바이스 관련 종사자 및 산·학·연 전문가 53명 설문조사(205.6.15∼6.26, IITP))되며 2세대 디바이스인 스마트폰과의 연동 범위 확장에 따라 웨어러블 디바이스, 사물인터넷(IoT) 디바이스 등으로의 진화가 예상된다.

디바이스 산업의 패러다임 변화

디바이스 산업은 그 패러다임이 ‘인터넷→모바일→디바이스/개체(things)/센서’로 진화하면서 연결대상이 ‘사람+사물+공간’으로 확대되어 디바이스·개체·공간의 스마트화를 기반으로 새로운 가치를 창조하는 초연결 시대로 진입하고 있다.

2000년에는 PC에 기반한 고정 인터넷을 통해 사람과 사람을 연결했다면 2010년에는 스마트폰과 모바일 인터넷으로 사람과 사물을 연결하는 시대였다. 그리고 앞으로 5년 뒤인 2020년에는 사람과 사물을 넘어 공간까지 연결하는 초연결 시대가 본격 열릴 것이며 웨어러블 디바이스와 스마트 개체들(things), 스마트 공간(sensor)이 이를 가능케 해줄 주역들이다.

디바이스 산업이 스마트폰 중심에서 다품종 소량의 디바이스 3.0으로 패러다임이 변화함에 따라 제품 수명 주기가 기존에 비해 짧아져 중소․벤처기업 위주의 창의성과 콘텐츠, 서비스 중심으로 산업 특성이 바뀌어가면서 수평적 생태계가 형성되고 있다.
또한 오픈소스HW, 3D프린팅 등 새로운 생산방식도 등장해 아두이노, 라즈베리 파이 등 오픈소스HW를 이용하여 개인이나 커뮤니티를 중심으로 창의적인 디바이스를 구현하는 사례가 확산되고 있으며, 3D프린터를 활용한 시제품 제작 등 개인 맞춤형 생산이 확대되는 추세다.

국내외 스마트 디바이스 시장 동향

최근까지 국내 ICT 시장을 주도해온 PC, 스마트폰 등 주력 디바이스 시장의 성장세가 올해 들어서면서부터 둔화되고 있으며, 개인용 컴퓨터(PC) 시장의 비중 감소가 예상되는 가운데 태블릿PC도 성장세가 둔화되는 단계에 진입했다.

세계 스마트폰 시장 또한 2015년부터 실질적인 저성장 국면에 접어들며 선진시장 및 중저가 기반의 신흥시장도 포화상태에 이르고 있는 상황이다. 2011년만 해도 51.7%의 높은 성장률을 보인 스마트폰 시장은 2013년에는 21.3% 성장에 그쳐 절반 이상 꺾였으며 올해는 8.9%, 2017년엔 5.1%로 큰 성장세 하락이 예상된다(IDC 2013).

이에 따라 웨어러블, 사물인터넷 등 새로운 스마트 디바이스 시장에 대한 기대감이 높아지고 있다. 글로벌 제조사와 스타트업들은 웨어러블 스마트 기기 및 사물인터넷 관련 제품과 서비스를 앞 다투어 출시하는 등 고성장이 예상되는 스마트 디바이스 초기시장 선점을 위한 주도권 경쟁을 가속화하고 있다. 아직은 초창기 단계지만 향후 스마트 디바이스 관련 글로벌 시장 규모가 급속하게 확대될 것으로 전망되면서 디바이스에 탑재되는 스마트 센서 등 부품도 급성장이 예상된다.

1․2․3세대 디바이스별로 2014년부터 2108년까지의 시장현황 및 전망(IDC, SA)을 살펴보면 스마트폰과 태블릿PC는 꾸준한 성장세를 이어가 각각 5.2%, 7.3% 증가하지만 1세대 디바이스인 PC는 해마다 수요가 줄어 2018년이 되면 2.0% 감소한다.

반면 3세대 디바이스 시장은 급격히 성장할 것으로 전망되는데, 웨어러블 디바이스의 경우 올해 92억 달러 규모에서 2018년에는 238억 달러로 79.0%의 가장 높은 성장률을 보일 것이 예상된다. 특히 올해의 웨어러블 디바이스 시장은 2014년보다 4배나 껑충 뛸 것으로 조사돼 올해를 기점으로 2018년까지 호황을 이어간다는 전망이다.

IoT는 매년 30% 이상 수요가 늘면서 3년 뒤엔 127억 달러로 시장 규모가 확대되고, 센서도 평균 28.6%의 증가율을 보이며 248억 달러 규모의 시장을 형성하리라 보고 있다.

주요국의 스마트 디바이스 정책 현황

세계 주요국들은 스마트 디바이스 산업의 중요성을 인식하고 스타트업의 성장을 뒷받침할 수 있도록 디바이스 제조 생태계 조성 및 활성화에 집중 지원하는 방향으로 정책을 추진하고 있다.

<미국> 오바마 대통령은 제조업 분야에 5년간 총 5억3,000만 달러(한화 약 5,578억 원)를 투자하는 내용의 행정명령을 작년 9월에 발표했다. 이 중 약 1억3,000만 달러는 중소기업의 신기술을 활용한 신제품 개발에 지원한다. 스타트업 지원을 위해서는 관련 규제 완화 및 용이한 자금 조달 등을 위한 ‘잡스법(Jump start Our Business Startups Act, 2012.4.5)’을 추진하고 있다.

<중국> 최초의 경제 특별구역인 심천(深圳)을 중심으로 스마트 디바이스 제작 생태계를 집중 지원하고 있다. 중국은 전 세계 휴대폰 생산의 약 50%를 담당하는데, 이 가운데 70%가 심천에서 제작된다. 심천은 스마트 디바이스 제작을 위한 인프라(공장 및 시설 등)가 밀접해 있어 자체 공장이 없는 스타트업들에게 최적의 환경을 제공한다.

<유럽> 유럽위원회는 ‘스타트업 유럽 파트너십(SEP)’을 통해 스타트업들의 멘토링, 투자자 연계 및 글로벌화 등을 지원하고 있다. 이전까지는 스타트업과 엑셀러레이터, 대기업 간 원활한 연계 및 교육, 창업 등을 위해 대학 중심의 지원이 추진되었다.

<영국> 기업혁신기술부(BIS) 산하 기술전략위원회의 ‘이노베이트 UK’가 디지털경제 전략의 일환으로 IoT 스타트업 지원 프로그램을 운영하고 있다. 디지털경제 전략(Digital Economy Strategy)은 2015~2018년까지 3년 동안 혁신적인 사업에 총 1억2천만 파운드(연3,000만 파운드)를 투자할 예정으로, 혁신적인 IoT 프로젝트를 선보인 7개 스타트업을 선정하여 총 100만 파운드(한화 약 17억 원) 및 멘토링·투자자 연계 등을 지원한다.

국내 스마트 디바이스 산업 육성책

우리나라는 스마트폰 시장을 제외한 주요 부품 및 새로운 디바이스 개발을 위한 핵심 기술 경쟁력이 부족하고 중소·벤처기업의 디바이스 개발 인프라와 투자 환경도 낮은 상황이다. 이에 정부는 지난 9월 22일 「K-ICT 스마트 디바이스 육성방안」을 발표하고 스마트 디바이스 산업 활성화와 글로벌 시장 선점을 위해 2019년까지 약 4,200억 원을 투자하여 다음의 4대 과제를 중점 추진함으로써 스마트 디바이스 글로벌 스타기업을 300개로 확대해나가기로 했다.

4대 과제별 주요 내용은 다음과 같다.

▲ 10대 스마트 디바이스 부품·모듈 및 융합제품화 기술개발 : 국내 기업의 성장성과 경쟁력 등을 고려하여 선정한 10대 스마트 부품·모듈 기술을 개발하고 스마트 센서의 핵심 성능(초절전, 초소형, 고감도 등) 구현을 위한 공정기술 및 회로 설계기술을 개발·보급하여 중소·벤처기업의 기술경쟁력을 높인다. 또한 패션, 안전, 의료 등 타 산업 분야의 유망기업 제품에 센서·IoT 등 스마트 기술을 접목하도록 기술개발을 지원하여 새로운 부가가치를 창출하고 전통 제조 기업이 스마트 디바이스 기업으로 사업영역을 확대하도록 유도한다.

▲ 스마트 디바이스 제품화 지원 : 판교, 대구 등 7개 지역의 K-ICT 디바이스랩 등 지역거점 제작 인프라를 상호 연계하여 중소·벤처기업뿐만 아니라 일반인에게 제품 개발 시 상품성, 디자인 등을 구현·검증할 수 있는 공통 시설·장비 및 작업공간을 제공한다. 또한 개인의 창의적인 제품이 사업화와 창업으로 연계될 수 있도록 제품기획, 온·오프라인 멘토링, 전문 코디네이터 지원 등 다양한 서비스를 지원한다.

▲ 신시장 창출 및 판로 개척 : 스마트 시티(가전·홈, 자동차, 에너지 등), 헬스케어 등 파급효과가 큰 분야에 IoT 실증 모델을 적용하여 공공분야에의 활용을 촉진하고, 기업의 지속성장을 위해 대기업(유통망 지원)과 창업기업(제품·서비스 개발) 간의 상호 네트워크를 구축한다. 주요 글로벌 전시회(CES, MWC 등) 및 투자유치전을 지원하며 코트라 등을 활용한 우수 스마트 디바이스 스타트업의 수출컨설팅 및 해외 수요처를 발굴한다.

▲ 디바이스 창작문화 확산 : 대학 ICT 연구센터 및 산업전문인력 역량강화 사업을 통해 웨어러블·임베디드 SW, IoT 단말기술 등 스마트 디바이스 분야의 석·박사급 전문인력을 820여명 양성한다. 또한 예비창업자와 일반인을 대상으로 디바이스 제작, 디자인 등 교육 프로그램을 제작·보급하고, 다양한 융합제품 개발을 위한 오픈소스를 제공해 디바이스 제작문화 확산 및 저변 확대를 위해 노력한다.

10대 스마트 디바이스 부품․모듈 기술

‘K-ICT 스마트 디바이스 육성방안’을 통해 중점적으로 추진하게 될 10대 스마트 디바이스 부품․모듈 기술 개발에 대해 살펴본다. 정부는 개발된 이들 부품․모듈을 적용해 스마트 디바이스의 상용화를 촉진하고 연계 서비스를 확산해나간다는 전략이다.

<나노-IoT 모듈> 인간 오감의 정보수집 영역을 온 세상으로 넓힐 수 있는 나노 크기의 디바이스를 기반으로 하는 나노 사물인터넷 기술을 개발한다. Invisible 나노 IoT 구현을 위해 소비전력, 크기, 속도, 감도 등의 성능에서 극한에 도전하여 혁신적인 발전을 할 수 있는 IoT기반 나노 크기 화학/바이오/물리 센서기술을 개발하는 것이 목표로 2018년까지 기반기술을, 2020년까지 현장 실증 적용 상용화 기술을 확보한다.

<생체신호 측정 모듈> 주변의 유해물질 및 인체상태 정보를 수집하고 이에 따른 신체․심리상태를 측정 및 모니터링하는 모듈 기술을 개발한다. 실시간 유해가스 측정, 자세 흔들림 측정, 심박수·체온 측정 등을 위해 유해물질 측정/생체신호 측정/흔들림 측정 센서가 적용된 모듈 및 이에 소요되는 핵심 소재, 부품 및 알고리즘 등을 개발하는 것이 목표로 2020년까지 각종 생체신호 측정 모듈과 기반 소재기술 확보 및 이를 상용화한다.

<광/이미지 센서 모듈> 영상신호를 통해 실시간으로 위험물과 재난 조기 탐지가 가능한 이미지 센서 모듈 기술을 개발한다. 반도체 기술을 기반으로 하는 이미지 센서와 영상분석 알고리즘 기술, 각종 센서의 융복합화를 통해 실시간 주변 상황을 인지하는 시스템 집적화 및 응용기술을 개발하는 것이 목표로 2017년까지 반도체 기반 이미지 센서 기술을, 2020년까지 실시간 영상분석 및 탐지 기술을 확보한다.

<웨어러블 디스플레이 모듈> 다양한 감각융합 멀티미디어 영상 구현을 위한 UHD급 디스플레이 및 AR 실현 웨어러블 글라스/스마트 렌즈 기술을 개발한다. 스마트 글라스에 적용 가능한 초소형/저전력 소모 UHD급 디스플레이와 AR 콘텐츠 구현이 가능한 웨어러블 글라스 플랫폼 및 안구 착용형 웨어러블 스마트 렌즈를 핵심적으로 개발하는 것이 목표로 2018년까지 디스플레이․AR 글라스 핵심기술을, 2020년까지 웨어러블 글라스 및 안구 착용형 웨어러블 스마트 렌즈 기술을 확보한다.

<HUD-AR 마이크로 모듈> HUD-AR(Head-Up-Display with Augmented Reality) 구현을 위한 증강현실 기반의 HUD-AR SoC 개발 및 영상센서, 위치센서, HUD-AR SoC 통합 마이크로 모듈을 개발해 차세대 핵심 산업인 무인자동차 구현에 활용하는 것이 목표다. 2018년까지 기반기술을, 2020년까지 마이크로 모듈 상용화 기술을 확보한다.

<스마트 생체인증 모듈> 사용자 편의성이 강화된 비접촉 방식기반의 생체 정보를 이용하는 스마트 인증 모듈을 개발한다. 자연스러운 상태에서 적외선 및 이미지 센서를 활용한 사용자 홍채 영상 획득기술, 특징 코드 추출 및 비교 판단 기능을 수행하는 인식 알고리즘 및 병렬처리 최적화 기술을 개발하는 것이 목표로 2018년까지 기반기술을, 2020년까지 스마트기기 적용 상용화 기술을 확보한다.

<웨어러블 BAN 통신 모듈> 웨어러블 컴퓨터, 웨어러블 센서 디바이스 등 급증하는 다양한 웨어러블 디바이스들을 저전력으로 연결하는 통신 부품을 개발한다. BAN 기술의 파급력을 높을 수 있는 저전력, 고속 On-Body 통신 핵심 기술을 확보하는 것이 목표로 2018년까지 BAN 기술을 통합할 수 있는 Cognitive 단말 및 알고리즘 기술을 확보한다.

<LPWA 통신 모듈> 차세대 IoT 통신 네트워크 구축을 위한 초저전력 광역 통신 모듈을 개발한다. LTE evolution 기반 저전력 IoT 통신 기술을 개발하여 기존 광역 네트워크와 호환되는 환경을 제공하는 것이 목표로 2018년까지 Sub-GHz대역 LPWA 부품기술을 확보하고 2020년까지 상용화를 추진한다.

<무선충전 및 에너지 하베스팅 모듈> 무선충전기 위에서의 충전 기능뿐만 아니라 생활 속 에너지를 수집하고 이를 충전할 수 있는 기술을 개발한다. 웨어러블 디바이스에 적용 가능한 직물형 무선충전 기술 및 RF, 태양광, 압전 등을 이용한 에너지 하베스팅 기술이 적용된 모듈을 개발하는 것이 목표로 2018년까지 기반기술을, 2020년까지 웨어러블 디바이스 적용 상용화 기술을 확보한다.

<RF 동작인식 모듈> RF를 기반으로 고해상도 근거리 인지용 사용자 제스처 인식 기술을 개발한다. RF 주파수(2.4GHz, 10GHz, 24GHz, 77GHz)를 이용하여 다양한 동작 인식이 가능한 사용자 제스처 인식 모듈을 개발하는 것이 목표로 2018년까지 기반기술을, 2020년까지 스마트 디바이스 적용 상용화 기술을 확보한다.

<자료: 미래창조과학부․산업통상자원부 2015년 보도자료, (사)스마트디바이스산업협회 홈페이지>