안녕하세요? LG CNS 대학생 기자단 김용훈입니다.

버스나 지하철을 이용하면서 스마트폰으로 동영상을 시청하는 사람들을 흔히 볼 수 있습니다. 이 때 시청 용도에 맞게 화면의 방향이 바뀌는 회전 기능이 필수적이라고 할 수 있는데요. 오늘은 이 기능에 어떤 기술이 적용되었는지 알아보겠습니다.

이 기능의 원리는 움직임을 감지하는 각종 센서들의 상호작용으로 인해 구현되는 것인데요. 현재 출시되고 있는 작은 크기의 스마트폰 속에도 가속도 센서, 지자기 센서, RGB 센서 등 많은 종류의 센서가 들어있습니다.

이렇게 많은 종류의 센서 중에서 제가 소개해드릴 것은 방위 변화를 담당하고 있는 자이로 센서(Gyro sensor)입니다. 자이로 센서는 가속도 센서와 함께 동작인식을 위해 핵심적인 역할을 담당하고 있습니다.

자이로(gyro)는 라틴어로 ‘회전하는 것’ 이라는 뜻으로, 회전하는 물체의 회전각을 센서를 통해 감지한다는 의미에서 자이로 센서라고 불리게 되었습니다. 그럼 자이로 센서에 대해 자세히 알아보겠습니다.

자이로 센서란 무엇일까요?

자이로 센서의 원리를 비유하자면 회전하는 팽이를 예로 들 수 있습니다. 팽이가 회전할 때 회전축은 항상 지면과 수직방향으로 유지되는데요. 이와 유사하게 자이로 센서에도 회전 시 일정하게 유지되는 축이 존재하여, 물체의 기울기를 측정할 수 있습니다.

자이로 센서는 물체의 회전속도인 각속도의 값을 이용하는 센서이기 때문에 ‘각속도 센서’ 라고도 하는데요. 각속도는 어떤 물체가 회전 운동할 때 생기는 코리올리 힘(Coriolis Force)을 전기적 신호로 변환하여 계산할 수 있습니다. 코리올리 힘이란 운동하는 물체의 속도에 비례하며 운동방향에 수직인 힘을 의미합니다.

자이로 센서는 회전하는 물체의 회전각과 기울기 등을 알 수 있기 때문에 물체의 가속도나 충격의 세기를 측정하는 ‘가속도 센서’와 함께 사용되어 동작 인식을 효과적으로 하는 역할을 하고 있습니다.

자이로 센서를 활용한 제품들

현재 실생활에서 자이로 센서를 활용한 제품들을 많이 만나볼 수 있는데요. 그 중 대표적인 제품들을 소개해 드리겠습니다.

① 드론(Drone)

비행 중인 드론은 바람이나 공기저항이 생길 경우 자세를 잡기 힘들 수 있는데요. 이때 가속도 센서와 자이로 센서가 각각 중력가속도와 각속도를 측정하여 얼마나 기울여져 있는지 파악한 후 보정해주는 역할을 합니다.

가속도 센서는 직선 이동거리를 측정하기 때문에 바람이나 공기저항이 생길 경우 자세를 잡기가 힘들 수 있는데요. 이 때 자이로 센서가 각속도를 측정하여 얼마나 기울여져 있는지 파악한 후 보정해주는 역할을 합니다.

② 가상현실(VR)

올해 LG전자는 G5와 함께 휴대성을 강조한 가상현실 기기인 360 VR 이라는 제품을 선보였는데요. 이 제품에는 자이로 센서가 탑재되어 사용자의 얼굴 움직임에 따라서 가상현실 영상을 구현하는 역할을 합니다.

지금까지는 가상현실이 게임 산업에 집중되어 있었지만, 제조업이나 운동 경기 시청 등 점차 적용 영역을 확대하고 있는 추세라는데요. 이 때 360도 회전을 인식하거나 물체의 상태를 나타내는 것이 필수적이기 때문에 자이로 센서는 꼭 필요한 기술로 여겨지고 있습니다.

또한 센서 기술의 발전이 가상현실의 향후 성공 요소로 언급되고 있는데요. 센서 기술의 한 분야를 담당하는 자이로 센서도 광범위한 분야에 적용될 것으로 예상됩니다.

③ 퍼스널 모빌리티(Personal Mobility)

퍼스널 모빌리티는 ‘개인용 이동 수단’을 말하는 것으로, 최근 1인 가구가 증가함에 따라서 많은 관심을 받고 있는 산업입니다. 대표적인 예로 세그웨이(Segway) 또는 나인봇(Ninebot) 등에서 출시되는 1~2인용 교통 수단이 있습니다.

이 제품들에 내재된 자이로 센서가 몸을 기울이는 방향을 인식하여, 제품의 평형을 잡아주는 역할을 하고 있는데요. 이로 인해 전진과 후진은 물론 회전을 가능하게 해줍니다. 전기를 사용하기 때문에 친환경적이라는 장점이 있어서 앞으로 많은 주목을 받을 분야입니다.

④ 헬스케어 웨어러블(Healthcare Wearable)

스마트폰 혁명처럼 과학 기술의 비약적인 발전으로 웨어러블 기기에 대한 관심이 집중되고 있는데요. 산업연구원의 조사 결과에 따르면 헬스케어를 위한 웨어러블 기기 시장은 2013년 5억 달러에서 2017년 55억 달러로 10배 이상 성장할 것이라는 전망을 내놓았습니다.

현재도 주변에서 핏빗 차지HR(FITBIT ChargeHR), 샤오미 미 밴드(XIAOMI MI BAND) 등의 제품을 흔히 볼 수 있는데요. 자이로 센서가 활용되어 운동을 하거나 수면 중의 움직임을 감지하여 건강 상태를 분석하는데 많은 도움을 주고 있습니다.

이외에도 인체의 움직임을 감지하는 역할이 중요할 것으로 예상되기 때문에, 각종 웨어러블 기기에 자이로 센서는 필수적인 기술이라고 생각됩니다.

앞으로의 전망

자이로 센서는 다양한 분야에 도움을 주고 있지만, 특정 주파수 소음에 영향을 받는다는 취약점도 존재합니다. 이를 이용하여 국내 연구진이 자이로 센서를 사용하는 드론을 무력화시키는 기술을 작년에 개발하기도 했습니다.

비행 중인 드론이 공중에서 추락한다니 아찔한 일이 아닐까요? 물론 외부로부터의 드론 공격을 방어할 수 있다는 긍정적인 요소도 존재하지만, 이 부분에 대해서 확실한 논의가 이뤄져야 한다고 생각합니다.

지금까지 물체의 방위를 인지하는 자이로 센서에 대해 소개해드렸는데요.

산업통상자원부 전망에 따르면 세계 센서 시장은 2012년 796억 달러 규모에서부터 2020년 1,417억 달러까지 성장할 것이라고 합니다. 자이로 센서 또한 최신 IT 기기에 광범위하게 사용되는 경우 기술이기 때문에 지속적인 관심을 받을 것으로 예상됩니다.

자이로 센서는 이미 상용화가 많이 진행된 제품으로, 제조 단가를 얼마나 줄일 수 있는지가 관건이라고 하는데요. 자이로 센서처럼 첨단 기술의 발달로 생활에 편의를 주는 센서들이 앞으로도 많이 등장하기를 기대하겠습니다.