mecㆍviewer v1.5 :: 다이오드를 이용한 열유속 센서 및 열유속 측정 방법.pdf

【별표 제1호_상용화 대상 기술 조사표】

상 용 화 대 상 기 술 조 사 표

연구자

고주용 / 발사체연구소 (사업단/센터/실) 발사체연구1부

기술명(국문)

다이오드를 이용한 열유속 센서 및 열유속 측정 방법

기술명(영문)

Heat flux sensor and measurement method using diode

기술개요

열전도율, 밀도 및 비열을 알고 있는 매질 양단의 온도를 측정한 후 푸리에
법칙(Fourier's law)을 이용하여 열의 흐름인 열유속을 측정하는 방법으로
매질 양단의 온도차를 전압으로 출력해 그 값을 열유속 값으로 교정하여 사
용하는 방법을 이용함. 기존 열유속 센서 중 많은 영역에서 사용되고 있는
것이 써모파일(Thermopile)인데 이는 열전쌍의 기전력이 ㎶로 작기 때문에
이를 수십에서 수백가닥으로 연결시켜 출력 값을 증폭시키는 방법을 적용하
고 있어 제작에 어려움이 있으며 이 경우에도 출력값은 mV 값의 단위임. 본
기술은 다이오드의 온도특성을 이용하여 두 개의 다이오드 사이에 발생하는
전압차를 확인하고, 열유속 센서에 작용된 전압에 대응되는 열유속을 확인하
는 다이오드를 이용한 열유속 센서를 제공하는 것으로 다이오드의 경우에는
출력전압이 최소 수 ㎷에서 크게는 V 단위까지 출력이 가능하여 잡음(noise)
대비 출력 신호값이 커서 측정의 정확도를 높일 수 있음.

기술동향

국내

국내에서는 표준과학연구원을 비롯하여 한국센서연구소가 운용될 만큼 센서
에 대한 관심과 연구개발 상용화의 단계가 급격하게 진행되고 있음. 특히
IoT 및 AI, 자율주행, 스마트기기의 발달로 생체인식, 이미지, 터치, 움직임
등에 대한 개발이 활발하게 이루어지고 있음. 다만, 열유속 센서같이 전통적
인 센서의 경우에는 대부분 해외의 검증된 제품을 사용하고 있는 실정임

해외

미국, 독일 및 일본, 프랑스 등의 선진국에서는 전통적으로 에너지 산업에 대
한 중요성을 인식하여 열유속 센서에 대한 개발이 잘 진행되어 왔음. 현재에
는 열유속 센서들에 대한 기술은 실제 센서가 적용되는 부품 및 제품에 탑재
하는 방식의 기술이 개발되고 있는 상황이나 현재까지는 기존의 검증된 제품
을 적용하고 운용하는 것이 주된 상황임

시장동향

국내

전세계적으로 센서의 위상과 중요성이 높아지면서 국내에서도 센서에 대한
연구 및 관심이 높아져고 있으며 통계청 자료에 따르면 20년에는 117.1억달
러에서 2030년에는 656.6억 달러로 연평균 18.8%의 성장이 예상되고 있으
며 이 중에서 열유속 센서가 속한 온도관련 센서의 시장은 약 3% 정도를 점
유하고 있음

해외

전세계적으로 IoT, 무인이동체와 같은 4차 산업혁명과 더불어 인공지능인
AI와 같은 소프트링크의 발전과 더불어 센서는 이러한 시장의 핵심적인 키
워드를 점하고 있으며 Industrial Sensors Market, 2019의 자료를 보면 열
유속센서와 동일한 범주에 해당하는 온도관련 센서의 세계 시장은 2018년
28억 7,310만 달러(약 3.83조)였고, 2023년에는 35억 2,490만 달러(4.73조)
에 이르러 5% 이상의 성장률을 보이고 있음

활용방안

본기술로 개발된 열유속 센서는 다이어드의 특성상 출력전압을 기존보다 수십
에서 수백배 높일 수 있으므로 아주 작은 크기의 센서를 만들 수 있어 다양한
곳에 적용할 수 있고 S/N(신호대비 노이즈)이 높아 원거리 측정에 유리