사물 인터넷(IoT) 및 초미세 센서와 로봇들이 개발되면서 단지 반도체 뿐 아니라 모든 부분에서 미세화와 소형화가 진행 중에 있습니다. 미시간 대학의 연구자들은 M3(Michigan Micro Mote)라고 부르는 센서와 프로세서를 포함한 플랫폼을 만들었는데, 그 크기는 쌀알(grain of rice) 수준에 불과하다고 합니다. 연구자들은 M3를 세계에서 가장 작은 컴퓨터라고 소개했습니다.
(M3와 동전의 크기 비교 M3 with temperature sensor. Credit: Martin Vloet, University of Michigan )
(동영상)
미시간 대학의 데이빗 블라우(David Blaauw)에 의하면 M3 는 완전한 컴퓨터라고 합니다 이 말은 M3가 입력, 연산, 저장, 출력을 모두 할 수 있다는 의미입니다. 물론 현재 우리가 주로 사용하는 PC나 스마트폰에 사용된 프로세서에 비교할 수 있는 수준은 아니지만 사물 인터넷을 목표로 하는 만큼 간단한 기능만이라도 충실하게 할 수 있다면 문제될 것은 없겠죠.
한 가지 더 중요한 것은 전력입니다. 아무리 작은 칩이라도 전력 소모가 크다면 소형화는 어려울 수 밖에 없습니다. 이 마이크로 컴퓨터는 놀랄 만큼 작은 크기의 태양 전지로 작동이 가능합니다. 즉 1 제곱 밀리미터의 태양 전지에서 나오는 20nW(mW 가 아니라 nW) 의 에너지를 동력원으로 사용하며, 20nA 의 전류만으로도 대기 모드에 있을 수가 있습니다. 컴퓨터는 쌀알 만한데 배터리는 동전만할 일은 없다는 것이죠.
그런데 사실 센서 + 프로세서 + 스토리지 + 배터리 등 여러 요소를 이렇게 작은 크기의 디바이스에 밀어넣는 일은 쉬운 일이 아닙니다. 가장 합리적인 해결책은 여러 개의 다른 요소들을 수직으로 쌓아 올리는 것이죠. M3 역시 그런 방식으로 만들어졌다고 합니다.
(M3의 구조 단면도. Cross-Section of the Michigan Micro Mote Imager. )
이 적층(stack) 시스템의 한 층은 무선 통신을 위한 radio layer 입니다. 현재 기술에서는 약 2m 떨어진 지점까지 무선으로 통신이 가능하다고 합니다. 앞으로 연구 목적은 20m까지 범위를 늘리는 것으로 사물 인터넷 시대를 대비하기 위해서는 꼭 필요한 능력이기도 합니다. 작은 센서를 긴 USB 케이블로 연결하는 모습은 상상하기 힘드니 말이죠.
M3 같은 마이크로 시스템은 온도 센서 등 각종 센서와 연결되어 사물 인터넷은 물론 웨어러블 기기, 혹은 생체 내장형 기기 등에 응용될 수 있습니다. 여러 연구 기관에서 다양한 플랫폼을 개발 중에 있으므로 결국 실용화는 시간의 문제라고 생각됩니다. 이런 문명의 이기들이 더 편리한 삶, 더 건강한 세상을 만들 수 있기를 기대합니다.
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