반 기 보 고 서

                                 (제 22 기  반기)

【 대표이사 등의 확인 】

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I. 회사의 개요

1. 회사의 개요

가. 연결대상 종속회사 개황
- 당사는 보고서 제출일 현재 해당사항이 없습니다.

1) 연결대상 종속회사 현황(요약)

2) 연결대상회사의 변동내용

나. 중소기업 등 해당 여부

- 당사는 중소기업기본법 제2조 및 중소기업기본법 시행령 제3조에 의한 중소기업에 해당됩니다. 또한 당사는 보고서 제출일 현재 벤처기업육성에 관한 특별조치법 제 25조의 규정에 의하여 벤처기업에 해당합니다.

다. 회사의 주권상장(또는 등록ㆍ지정)여부 및 특례상장에 관한 사항

라. 회사의 법적ㆍ상업적 명칭
- 당사의 명칭은 "주식회사 삼영에스앤씨"라고 하고, 영문으로 "SAMYOUNG S&C CO., LTD."라고 표기합니다.

마. 설립일자
- 당사는 2000년 6월 12일에 설립되었으며, 2021년 5월 21일에 기업공개를 실시하였습니다.

바. 본사의 주소, 전화번호 및 홈페이지

사. 주요 사업의 내용
- ㈜삼영S&C는 그린뉴딜의 근간인 환경, 에너지 효율, 건강과 관련된 온도, 습도, 미세먼지, 가스 등 센서와 그 응용제품을 생산하는 회사로서, 기초 소자를 만드는 소재 합성, 자체 MEMS 반도체 공정에서부터 SIP (System In Package) 형태의 칩형 온습도센서 HumiChip®의 양산과 대량 Calibration, 이를 이용한 트랜스미터 완제품에 이르는 일괄 공정을 수행 할 수 있는 핵심 인력과 원천기술, 양산 능력을 보유하고 있는 환경센서 개발, 제조 전문업체입니다. 또한 당사는 이러한 환경 센서 들을 정밀하게 Test하고 검ㆍ교정 할 수 있는 국제 수준의 측정 기술과 설비도 함께 갖추고 있으며 신규사업으로, 당사가 개발, 생산하는 센서등을 이용하여 보급형, 정밀 공기질 측정기등을 판매하는 디바이스 사업부문에 현재 역량을 집중하고 있습니다. 사업 관련하여 기타 자세한 사항은 동 보고서의 「II. 사업의 내용」을 참고하시기 바랍니다.

아. 신용평가에 관한 사항
- 당사는 보고서 제출일 현재 해당사항이 없습니다.

2. 회사의 연혁

가. 회사의 연혁 (최근 5개년)

나. 회사의 본점소재지 및 그 변경
- 당사는 공시대상기간동안 변경이력이 없습니다.

다. 경영진의 중요한 변동
- 당사의 공시대상기간동안 변경 이력은 다음과 같습니다.

라. 상호의 변경
- 회사의 명칭은 "주식회사 삼영에스앤씨"라고 하고, 영문으로 "SAMYOUNG S&C CO., LTD."라고 표기합니다.
- 당사는 공시대상기간동안 변경이력이 없습니다.

마. 회사가 화의, 회사정리절차 그 밖에 이에 준하는 절차를 밟은 적이 있거나 현재 진행중인 경우 그 내용과 결과
- 당사는 보고서 제출일 현재 해당사항이 없습니다.

바. 회사가 합병등을 한 경우 그 내용
- 당사는 보고서 제출일 현재 해당사항이 없습니다.

사. 회사의 업종 또는 주된 사업의 변화
- 당사는 보고서 제출일 현재 해당사항이 없습니다.

아. 그 밖에 경영활동과 관련된 중요한 사항의 발생내용
- 당사는 보고서 제출일 현재 해당사항이 없습니다.

3. 자본금 변동사항

< 자본금 변동추이 >

4. 주식의 총수 등

< 주식의 총수 현황 >

가. 자기주식 취득 및 처분 현황
- 2020년 7월 16일 액면분할 당시 자기주식이 96,750주 추가되어 현재 107,500주의 자기주식을 보유하고 있으며, 공시서류 작성기준일이 속하는 사업연도 중 자기주식 취득 및 처분현황은 없습니다.

나. 종류주식 발행현황
- 당사는 보고서 제출일 현재 해당사항이 없습니다.

5. 정관에 관한 사항

가. 정관의 최근 개정일
- 당사의 최근 정관 개정일은 2021년 3월 19일입니다.

나. 변경된 정관의 이력

II. 사업의 내용

1. 사업의 개요

㈜삼영S&C는 그린뉴딜의 근간인 환경, 에너지 효율, 건강과 관련된 온도, 습도, 미세먼지, 가스 등 센서와 그 응용제품을 생산하는 회사로서, 기초 소자를 만드는 소재 합성, 자체 MEMS 반도체 공정에서부터 SIP (System In Package) 형태의 칩형 온습도센서 HumiChip®의 양산과 대량 Calibration, 이를 이용한 트랜스미터 완제품에 이르는 일괄 공정을 수행 할 수 있는 핵심 인력과 원천기술, 양산 능력을 보유하고 있는 환경센서 개발, 제조 전문업체입니다. 또한 당사는 이러한 환경 센서 들을 정밀하게 Test하고 검ㆍ교정 할 수 있는 국제 수준의 측정 기술과 설비도 함께 갖추고 있으며 신규사업으로, 당사가 개발, 생산하는 센서등을 이용하여 보급형, 정밀 공기질 측정기등을 판매하는 디바이스 사업부문에 현재 역량을 집중하고 있습니다.

< 현재 회사가 영위하고 있는 사업 >

당사는 20년 이상 센서의 소재와 소자 기술 그리고 이를 교정 및 양산 할 수 있는 기반 기술을 보유 하고 있는 국내 유일의 환경 센서 전문 업체입니다. 다양한 특허 보유 및 특화된 기술로 지속적인 연구 개발 및 양산 투자를 통해 연구 인프라를 구축 하였으며, 센서 소자에서 응용 모듈까지 다양한 형태의 제조 기술과 양산 및 교정 장비를 보유 하고 있으며, 온습도 센서를 비롯해 먼지센서를 결합한 공기질통합센서 노드와 트랜스 미터와 같은 통합 환경 종합 솔루션 개발을 통한 인텔리전트 센싱솔루션을 추구 하고 있습니다. 당사가 영위하고 있는 주력 사업은 아래와 같습니다.

2. 주요 제품 및 서비스

가. 주요 제품의 기능, 용도 특징

1) 습도센서

습도는 공기중 존재하는 수증기의 양으로 상대습도와 절대습도로 구분됩니다. 이중 상대습도는 습도의 표시방법 중에서 가장 널리 사용되는 단위로 기상 예보의 자료뿐 아니라 산업, 연구, 의료, 농작물 등 많은 부분에서 활용되고 있습니다.

습도센서는 습도 변화에 따라 아날로그 신호 (용량, 저항)을 출력하는 상대습도센서와, 상대습도소자와 집적회로(IC)를 패키징하여 온도와 상대습도를 디지털 신호로 출력하는 (칩형)온습도센서로 분류되는데. 상대습도센서는 습도 측정시 별도의 온도센서를 통해 온도 보상을 해야 하며, 칩형 온습도센서는 IC의 내장된 온도센서를 활용하여 온도 보상된 습도값을 직접 출력하게 됩니다.

당사는 습도센서 전문 업체로 두 제품을 모두 양산하고 있으며, 지속적인 연구 개발을 통해 고객들에게 다양한 측정 솔루션을 제공하고 있습니다.

(1) 상대습도센서

상대습도센서는 센서의 출력 신호 및 방식에 따라 전기 저항식 습도센서와 정전 용량식 습도센서 그리고 결로 예지센서로 구분됩니다.

전기 저항식 상대습도센서는 수분의 양에 따라 전기저항 특성이 변하는 원리를 적용한 제품으로 고습 특성이 안정하며, 제조가 용이하고 가격 경쟁력이 우수합니다. 최근 칩형 습도센서와 정전 용량식 상대습도센서의 가격 인하로 예전보다 수량이 줄어들었으나 가습기, 냉장고 등의 가전과weather station 시장에서는 여전히 선호도가 높은 제품입니다.

<전기 저항식 습도센서 센서 구성도와 대표 제품>

전기 저항식 습도센서는 일반적으로 사용온도 범위가 좁고 (0~60℃) 수침 특성이 취약하고, 가격이 저렴해 저정밀 저신뢰성 센서로 인식되고 있으나, 당사 전기 저항식 습도센서는 자체 기술을 통해 직접 합성한 감습재를 적용하여 타사 제품에 비해 넓은 사용 온도 범위(-20~85℃)에서 사용 가능하고, 수침 특성에서 경쟁사 제품보다 우수한 특성을 보입니다. 이러한 신뢰성 검증을 통해 냉장고 에어컨 같은 특수 가전이나 산업용에도 적용된 최초의 센서입니다.

정전 용량식 습도센서는 수분의 양에 따른 정전 용량 특성의 변화 원리를 적용한 제품으로 칩형 온습도센서(HumiChip®)의 기반이 되는 당사의 대표적인 상대 습도센서입니다. 전세계적으로 정전 용량식 습도센서를 제조 판매하는 업체는 극히 제한적인 상황입니다. 엔지니어링 폴리머 소재와 반도체 공정을 통해 센서의 사용 온도 범위가 넓고 신뢰성이 강한 특성이 있는 특성이 있는 제품입니다.

<정전 용량식 상대습도 센서의 구성도와 당사 제품>

본 센서는 습도 변화에 따른 선형성(linearity)이 좋아 고객이 직접 calibration을 쉽게 진행 할 수 있으며, 재 교정(Re-calibration)이 가능해 계측기, transmitter 등 산업용 측정에 적용되고 있습니다. 당사는 정전 용량식 상대습도센서의 원자재인 폴리머의 합성 기술과 공정 기술을 기반으로 센서 성능을 최적화 하기 위한 공정 기술을 보유하고 있어, 경쟁 제품에 비해 응답 특성과 히스테리시스 특성이 우수하다는 장점이 있습니다.

결로 예지 센서는 습도 변화에 따른 저항 특성 변화를 이용한다는 점에서는 전기 저항식 상대습도센서와 유사하나 본 센서는 특정 고습 구간에서 저항의 변화가 급격하게 나타나면서 결로 발생 여부를 사전에 예방할 수 있도록 설계된 센서입니다. 이에 본 센서는 습도 모니터링이 아닌 결로 방지를 위한 시스템ON/OFF 센서로 사용됩니다.

<결로 예지 센서의 구성도와 당사 제품>

(2) 칩형온습도센서

정밀한 상대습도의 측정은 정밀한 온도 측정이 동반되어야 합니다. 당사 칩형 온습도센서인 HumiChip®은 정전 용량형 습도센서 소자와 ROIC(Read-out Integrated circuit)를 패키징하여 제작한 디지털 온습도센서로서 당사는 HumiChip®을 이용하여 미국 Ford 자동차 공조 장치 제어용 센서를 양산하고 있으며, 산업, 의학, 가전등 여러 분야에서 적용범위를 확장해 가고 있습니다.

HumiChip®은 당사가 가지고 있는 상대습도 센서의 제조 기술이 모두 집대성된 제품이라고 할 수 있는데, HumiChip®에 적용되는 습도센서 소자는 정전 용량식 상대습도센서 소자로 상용ROIC와 전문 패키징 업체를 통해 칩형 센서로 제작되며, 이후 자체 개발한 자동화 인라인 설비를 통해 calibration되어 양산과정을 거치게 됩니다.

형상 및 주요제원	구성 기술	기술설명
. ㆍ 크기: 4×6×1㎜ ㆍ 정확도: ±1,2,3%RH ㆍ 전원: +3.3~+5Vdc ㆍ 동작온도: 40~+125℃ ㆍ 출력: 디지털(I2C),            아날로그(PDM) ㆍ AEC-Q100 grade1	습도센서	폴리이미드 계열의 고분자 감습재를 합성하고, 이를 반도체 공정을 이용하여 박막으로 제작하여 정전 용량식 (capacitive type) 습도센서 소자 적용 ㆍ 감습재 합성 및 박막 공정 설계 : 자체 보유 ㆍ 박막 공정 실행
	ROIC	감습막에서 발생하는 정전용량 신호의 변화를 정밀하게 측정하여 디지털 값으로 변환해 주며, 센서 오프셋, 감도 및 온도 드리프트에 대한 디지털 보정을 위해 보정 계수 및 보정 알고리즘을 저장하고 실행할 수 있도록 비휘발성 메모리 및 신호처리 프로세스가 내장된 집적회로 ㆍ 보정 계수 및 알고리즘 설계 : 자체 보유
	페키징	감습막과 ROIC를 PCB 위에 고정하고 와이어 본딩 (wire bonding)으로 상호 연결한 후, 오픈 윈도우 타입의 칩 케이스를 덮어 반도체 칩화 하는 공정기술 ㆍ 유동/열해석 시뮬레이션 및 구조 설계 : 자체 보유
	센서교정기술	ㆍ 양산형 고정밀 calibration 설비 개발 및 운용 기술 ㆍ Customized calibration 레시피 및 플로우 설계 : 자체 보유 ㆍ In-line 교정 환경 제어기술
(용어설명) ㆍ RH(Relative Humidity) : 상대 습도 ㆍ ROIC(Read-Out Integrated Circuit): 판독 집적회로는 검출소자에서 발생하는 미소 아날로그 신호를 신호처리에 적합하도록 증폭 및 변환해주는 회로소자 ㆍ PCB(Printed Circuit Board): 인쇄회로기판

제품의 특징은 아래와 같습니다.

▶  넓은 범위에서의 정밀한 온습도 측정

당사의 초창기 모델인 전기 저항형 상대습도센서는 고습 구간에서는 높은 정밀도를 보이나, 극 저습 구간등에서는 특성 및 회로 구현에 어려움을 겪었으나. 이러한 부분들을 개선하기 위해 당사는 정전 용량식 상대습도센서를 개발하였고, 측정 기술 연구를 통해 센서 특성에 대한 정확한 분석으로 calibration된 chip형 온습도센서까지 개발하였습니다.

당사의 Chip형 온습도센서의 사용 온도 범위는 -40~125℃로 대부분의 타사 온습도센서 사용 범위와 동일하나, 타사 제품대비 2배 이상의 정밀도(max accuracy <±0.5℃)를 시현하는 데 이러한 정확한 온도 구현은 정확한 습도 측정의 기반이 됩니다

또한 당사의 HumiChip®은 자체 기술의 소재 소자 제조 기술을 기반으로customized calibration 기술을 통해 경쟁업체 제품보다 우수한 성능의 제품을 양산하고 있습니다. 글로벌 센서 업체 역시 고성능 센서에 대한 제품을 출시하고 있으나, 제품 선별을 통해 동일 제품을 선별하여 판매하는 방식으로 고정밀calibration 기술을 통해 고성능을 달성하는 당사의 제품과는 차이가 있습니다. 습도 사양의 범위를 비교하면, HumiChip®이 보다 광범위한 온도 및 습도범위에서 높은 정밀도를 시현하고 있습니다.

삼영 S&C HumiChip®	경쟁사
.	.
ㆍ측정 범위가 넓고, 정확도가 더 높음 ㆍ영하 온도 구간에서의 습도 측정 보증 ㆍ습도 측정 유효 범위 : -40℃ ~ +80℃ ㆍAccuracy : ±1.5% RH	ㆍ측점 범위가 좁고, 정확도 떨어짐 ㆍ영하 온도 구간에서의 습도 보증 없음 ㆍ습도 측정 유효 범위 : 0℃ ~ +80℃ ㆍAccuracy : ±3.0% RH

특히 영하온도에서의 습도 측정 검증을 위해 국내 유일의 영하온도에서의 습도 측정 장비를 보유하고 있는 한국표준과학기술원(KRISS)의 도움으로 HumiChip®의 영하에서의 습도 측정 성늠 검증을 수행해 본 결과, 아래 도표에서 확인되듯이 영하 환경에서의 당사 칩형 온습도센서(HumiChip®)의 온도accuracy는±0.3℃ 이내, 습도accuracy는 -40℃에서±4%RH 이내, -20℃이상0℃내에서±2%RH 이내의 우수한 결과를 보여줍니다. 이를 통해 영하 온도에서의 습도accuracy를 보증할 수 있게 된 바, 영하 온도에서의 습도 측정은 극소량의 수분에 대한 소재의 반응과 소자의 내구성 그리고 당사의calibration 정밀도를 보여주는 결과물이라 할 수 있습니다.

< 당사 칩형 온습도센서(HumiChip®)의 영하에서의 습도 측정 결과 >

▶  빠른 반응성

과거 당사의 상대습도센서는 초기 코팅용 상용폴리머를 적용하여 센서를 제작하였으나, 선형성과 응답성이 느려 성능이 낮은 편이었습니다. 이에 당사는 습도센서의 특성을 구현할 수 있는 단량체를 찾아 직접 합성을 진행하였으며, 많은 연구를 통해 경쟁사와 비교 우위의 고정밀 및 빠른 응답성의 센서를 제작할 수 있게 되었습니다. 당사 제품의 응답성은5 sec. (τ63)이내로 세계 최고 수준이며, 히스테리시스 특성 역시1%RH 이내로 경쟁업체 제품과의 비교 측정에서도 높은 비교 우위를 보여줍니다.

< 경쟁업체와의 히스테리시스 특성 비교 >

▶  Custom Calibration & solution

정밀 측정의 필요성은 어느 특정 환경에서 소재를 통해 나타나는 현상에 대한 정보를 센서가 어떻게 읽어 내는지에 대한 정확한 분석이 필요하기 때문입니다. 센서의 정확도는 정확한 정보의 분석에서 기인하는 바, 정확한 calibration point를 선정하는 중요한 요소가 됩니다.

HumiChip®은 정전 용량형 습도센서의 정확한 측정을 통한 셀의 특성을 분석하여 최적의 calibration point를 선정한 후 양산 적용 가능한 2~4개의 온도 및 습도 조건에서 calibration을 진행하게 되며 calibration후 결과는 측정을 통해 확인됩니다. 이러한 당사의 calibration 방식은 양산에도 동일하게 적용되는데 경쟁업체의 양산 방식과 차별화된 기술이자 당사 기술의 우수성을 보여주는 중요 요소라고 할 수 있습니다.

온습도 측정은 일반적으로 환경(특히 풍속), 디바이스 또는 하우징 구조 등에 따라 동일 환경에서도 측정 결과가 다르게 나타날 수 있습니다. 특히 풍속은 습도 측정 결과를1%RH 이상 변하게 할 수 있는 요인으로 일반적으로 낮은 가격에 대량 공급되는 범용 칩형 온습도센서 제조업체는 고객의 특별한 특성 요구에 대해 개별 대응이 어려우나 당사 제품은 당사의 양산 누적 측정 및 분석 결과를 토대로calibration값을 조정하는customized calibration을 수행하는 것이 가능합니다.

< Customized calibration을 통한 고객 정밀도 대응 >

또한 고객은 온습도센서의 사용 환경에 따라 특정 구간에서의 정밀도를 요구하는 경우가 있습니다. 예컨대, 냉장고나 자동차 ADS의 경우 결로에 대한 문제로 습도 센서를 사용하므로 고습 구간에서 높은 습도 정확도를 요구하게 됩니다. 반면, 반도체 공정에서는 10%RH 이하의 낮은 구간에서 높은 정밀도를 요구하게 됩니다. 글로벌 센서 업체들의 경우 기존의 양산라인에서는 calibration 값의 조정 없이 선별로만 대응하기 때문에 박리다매(薄利多賣)의 저가 제품을 대량 공급하게 되나, 당사의 경우 고객이 요구하는 구간에 대한 검증을 통해 customized calibration을 진행할 수 있기 때문에 특수 분야에서 요구되는 다품종 소량생산이 가능한 고사양 고가의 센서의 공금이 가능하게 됩니다.

▶  높은 신뢰성

정전 용량식 습도센서의 고분자막 기술을 기반으로 HumiChip®은 다양한 형태로 신뢰성 검증을 수행하였습니다. 예컨대, 자동차 시장에 진입하기 위해서는 자동차 업계에서 요구하는 규격의 신뢰성 시험을 진행해야 하는데, 당사 HumiChip®의 경우 자동차 부품의 신뢰성 규격인AEC-Q100 (자동차 부품중 집적회로가 적용된 반도체 부품에 대한 공정 및 수명 시험 규격) grade 1 (-40~125℃ 사용)에 대한 공인기관(QRT) 신뢰성 시험을 통과한 바 있습니다.

< AEC-Q100 Grade 1 (-40~125℃) test report >

일반적인 전자부품 및 센서의 수명은 가속 수명 시험방식을 적용합니다. 전자 부품 및 센서의 가속화 조건은 온도 방치이며 방치 온도 조건 및 방치 시간에 따라 가속 계수가 높아지게 됩니다. 공인 기관에서의 가속 수명 시험 진행을 위해 당사는 전자부품연구원(KETI)에서 자동차 수명 시험 규격RS-KORAS-KATECH-033(2018)및RS-KORAS-KTL-098(2017)을 기반으로 시험을 진행한 결과, 110℃에서1400시간 및65℃ 85%RH 812시간 시험 조건을 통과함으로서 초기 목표인B5 수명10년이 넘는 결과를 얻었습니다. B10 수명은 제품의10%가 고장이 나는 시간으로 일반 전자부품이나 센서의 수명기준으로 표시하는MTBF/MTTF보다 높은 기준입니다.

< 수명 시험 결과 보고서 (전자부품연구원) >

AEC-Q100에서 진행하지 않은 특수 환경에서의 신뢰성 시험 역시 전자부품연구원에서 수행하였습니다. 산업용에 적용되기 위해서는 시장에서 요구하는 다양한 환경에 대한 검증을 필요로 하는데, 사양 검증을 위한 온도 방치, 온습도 방치, 온도 사이클, 열충격 등의 환경 방치 시험과 더불어 NOx, SOx등의 가스 환경에서의 시험, 염수 분무, 방진, 방수 등의 내화학성 또는 내환경성 신뢰성 시험등을 다양하게 요구하게 됩니다. 환경 방치는 당사 제품의 사양 기준에 맞는 온도 및 온습도 조건에서 수행하였고 모든 테스트에서 시험 후에도 사양서 규격내 특성을 보임을 확인할 수 있었습니다.

2) 미세먼지센서

(1) 개요

먼지란 공기 중에 떠다니거나 흩날려 내려오는 입자상 물질을 말하는데, 석탄, 석유 등의 화석연료를 태울 때나 공장, 자동차 등의 배출가스에서 많이 발생하게 됩니다. 특히 입자의 크기가 10㎛ 이하의 먼지들을 미세먼지, 2.5㎛ 이하를 초미세먼지라고 합니다. 총칭하여 미세먼지라고 부르며, 이들은 눈에 보이지 않을 만큼 매우 작기 때문에 대기 중에 머물러 있다가 호흡기를 거쳐 폐 등에 침투하거나 혈관을 따라 체내로 이동하여 흡수되기 쉬우며, 그 구성성분에 따라 인체에 해로운 영향을 끼칠 수 있습니다.

미세먼지센서는 공기 중 미세먼지의 존재를 광학적인 방법으로 감시하는 센서로서, 먼지의 크기 및 개수 또는 광량의 측정 정도에 따라 질량 농도(Particle Matter, PM)로 환산하여 출력하는 장치를 말합니다. 광학식 먼지센서의 경우 가장 큰 장점 중에 하나가 공기 중 먼지의 농도변화를 거의 실시간으로 보여줄 수 있다는 것입니다. 이런 장점 때문에 공기청정기, 에어컨, IoT 공기질 모니터링 기기 등 공기관련 생활가전제품에 널리 사용되는 센서입니다. 공기질에 대한 고객 관심의 증가에 따라 실내공기질 뿐만 아니라 다중이용시설 및 자동차 등으로 적용범위가 확장되고 있습니다. 또한, 최근 COVID-19 유행으로 인해 공기 중 부유 생물입자 감시에 대한 필요성이 증폭되면서 친환경 관련기술로서 관심이 커지고 있습니다.

미세먼지센서에서 요구되는 핵심 기술은 다음과 같습니다.

< 미세먼지센서 핵심 기술 >

ㆍ 광학챔버 설계기술

ㆍ 미세신호 처리기술

ㆍ 센서 교정기술

ㆍ 신뢰성기술

당사 미세먼지센서 기술의 가장 큰 특징은 센서의 교정을 위해서 임의 크기의 챔버 내에 미세입자(ex. 담배연기, 표준입자, 등)를 투입하여 기준 계측기와 농도를 비교하는 방식이 아닌 광학적인 특성을 이용하여 교정 및 검사를 수행하는 것입니다. 이를 통해 실제 먼지를 투입이 없이 빠른 시간 내에 센서의 교정이 가능합니다.

(2) 제품의 특징

① 0.3㎛ 입자 측정 가능한 LED기반 광학설계

당사 미세먼지센서는 적외선 광원과 먼지의 충돌에 의한 산란광의 집광 범위를 제어하는 구조로 신호대 잡음비를 개선하였습니다. 그 결과, 0.3㎛ 크기 입자 측정이 가능하게 되었으며, 더 정확한PM2.5 환산질량 정보를 제공함으로써 경쟁력을 가질 수 있었습니다.

< 산란광 집광 범위 제어 설계가 적용된 미세먼지센서 >

다음 그림은 당사 미세먼지센서를 이용하여 표준입자(0.3㎛, 폴리스티렌라텍스)를 측정하고 이를 기준계측기(Grimm 11-A)와 비교한 자체 실험 결과입니다. 타사의 경우, 측정 가능한 크기가0.5㎛에서0.8㎛ 수준이기 때문에 최종 어플리케이션(예, 공기청정기 등) 레벨에서 센서 출력 값에 대한 보정 알고리즘 등을 개발해야 합니다. 이에 비해 당사 제품의 경우에는 더 작은 입자까지 측정이 가능하기 때문에 센서 레벨에서 최종 환산 질량값을 제공할 수 있어 어플리케이션 간의 호환성에 있어서도 경쟁력이 있습니다.

< 미세먼지센서의 0.3㎛ 표준입자 측정 성능 >

또한, 외부 공인시험기관(전자부품연구원, KETI)을 통해 공인 시험방법, “공기청정기용 미세먼지센서 성능시험, SPS-KACA0027-XXXX” 한국공청협회 단체표준에 따라 당사 미세먼지센서를 시험하였고, 그 결과는 하단 도표에서 확인할 수 있습니다

< 한국공청협회 단체표준 시험법에 따른 성능확인 결과 >

② 사용자 요구에 따른 출력방식 지원 가능

당사 미세먼지센서는 고객 어플리케이션에 따라서 센서 출력을 PWM 혹은 UART 방식으로 펌웨어 수준에서 선택할 수 있도록 개발되었습니다. 이는 앞서 말씀드린 바, 타사 대비 작은 입자 측정이 가능하기 때문에 어플리케이션 레벨에서 출력값의 보정 알고리즘 없이 센서에서 직접 환산질량농도를 계산하여 신뢰성 있는 결과값을 출력할 수 있기 때문입니다. 이런 특성은 결과적으로 어플리케이션에 대한 호환성을 향상시켜 주기 때문에 제품 경쟁력을 향상시켜 줍니다.

③ 자동차 요구 수준의 신뢰성 확보

당사는 한국자동차연구원(KATECH)과 함께 공동연구를 통해 내환경, 내구 수명 평가 등14가지 항목의 신뢰성 평가를 완료하여, 결론적으로 자동차 제조업체에서 요구하는15년 또는30만km 보증 수준에 부합하는 신뢰성을 확보한 바 있습니다. 이는 최근 괄목한 성장을 보이고 있는 에어가전 렌탈 시장에서 꼭 필요한 특성입니다. 3~5년 이상의 렌탈 기간 동안 신뢰성, 내구성을 갖춘 제품이라야 경쟁 우위를 가질 수 있습니다. 다음 그림은 당사 미세먼지센서 신뢰성 평가 결과입니다.

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나. 주요제품의 서비스등에 관한 사항

1) 주요제품 등의 현황
 

2) 주요 제품 등의 가격 변동추이

가) 칩형 온습도센서

당사의 칩형 온습도 센서는 2세대 제품이 본격적으로 판매되기 시작 하면서 산업용 고정밀 고신뢰 디바이스 시장에서 판매가 점차 늘어가고 있습니다. 고객의 Application에 맞춤형으로 고정밀 교정 생산 공정을 거친 제품으로 일반적인 칩형 제품 보다 추가적인 부가가치를 창출하고 있습니다. 이렇게 고객 맞춤형 생산된 휴미칩은 고부가가치 제품으로 경쟁사 들이 쉽게 대체하지 못하는 관계로 장기간 고가로 판매 되고 있으며, 아울러 고객 측 Application 노하우를 축적하게 되어 기술적으로 기술 경쟁력을 유지 해 갈 수 있습니다.

당사의 칩형 온습도센서는 Sensirion, 상대습도센서는 IST 같은 센서 전문업체와 함께 최고 수준의 성능을 자랑합니다. 단 E+E나 Vaisala는 Radiosonde 같은 특수 목적의 센서를 판매하는데 이는 센서의 재질과 구조가 다르며, IC (집적회로) 를 적용하지 않는 아날로그 센서임에도 가격이 30배 이상 높습니다. 당사는 20년 이상 소자와 소재의 지속적인 연구, 교정 및 양산기술을 축적해 온 바, 이러힌 내제된 기술력을 바탕으로 고부가 고정밀 센서시장에서의 경쟁력을 확보해 오고 있습니다.

나) 미세먼지센서 (복합센서)

미세먼지센서는 PM10센서의 수요가 PM2.5로 급격히 이전되며 기존의 시장점유율이 높던 일본의 신에이, 샤프와 당사 간 가격 경쟁이 심화되었으며, 이미 저가로 판매하던 중국의 PM10 센서의 가격 수준으로 하락 하였습니다. 반면 고정밀 PM2.5에 가스센서를 적용한 복합센서는 국내 산업용 에어컨, 공청기 들에 적용되며 고가를 유지하고 있고 당사 이외 경쟁사가 거의 없는 시장 입니다.

다) 상대습도센서

저항형 센서는일반 소비자가전 시장에 판매하던 범용은 중국 저가센서의 공세로 수량은 많이 감소되고 있으나 오랜기간 당사 센서로 품질을 유지하는 중고가 웨더스테이션 제품 매풀에 집중 가격은 비교적 잘 유지하고 있으며, 에어컨 냉작오 등 가전과 LG 오브제 등 프리미엄 가전용 판매는 경쟁사가 일본의 신에이 정도여서 고가를 유지하며 물량도 소량 증가하고 있습니다.

용량형센서의 경우 미국 Mamac System, Honeywell ODM 등의 물량이 15년째 꾸준히 일정한 가격에 판매되고 있으며 최근 일부 신규 고객사로 소량 증가하고 있습니다.

3) 주요 제품 등 관련 각종 산업표준

당사의 주력 제품인 칩형온습도센서 HumiChip®은 자동차 규격의 신뢰성 성능 테스트인 AEC-Q 100의 1등급 (1 Grade)을 통과한 제품으로 자동차, 산업용 등에 흔히 요구되는 장기간의 사전 테스트를 면제받고 판매 할 수 있습니다.

또한 당사는 ISO, IATF 등과 같은 산업표준을 취득함으로써 기업 및 판매센서 자체에 대한 대내외적 신뢰도를 향상시키는데 주력하고 있고, 국가공인인증 KOLAS자격 취득을 통해 전문적인 측정 서비스 사업을 위한 계획을 진행 중에 있습니다.

4) 주요 제품 등 관련 소비자 불만사항 등

당사는 최근 3년내 주요 판매 센서에 대한 소비자 불만 및 소송이 없습니다.

사용자의 제조공정에서 발생한 온습도센서의 측정 값 틀어짐 현상 등에 대한 기술문의가 있으나 이는 당사의 전문 측정장치와 설비를 사용한 교정을 통해 구매자의 안정적인 사용을 유도하고 있으며, 최적의 온습도센서 사용을 위한 품질적 현장 코칭을 통해 구매자의 구매 충성도를 제고하는데 노력하고 있습니다.

3. 원재료 및 생산설비

가. 원재료에 관한 사항

1) 매입 현황

2) 원재료의 제품별 비중

3) 원재료 가격변동 추이

4) 원재료 공급의 안정성

당사 센서 제조에 사용되는 원재료 등은 사업의 특성상 매입처에서 주문생산 방식 및 제품 단가를 고려한 매입으로 확보하고 있습니다. 시장의 가격 변동 상황등을 고려하여 거래 당사자와 상호 협의를 통해 가격을 책정하고 있어서 자세한 가격 변동 추이요소는 상정 하지 않았습니다. 다만 안정성을 위하여 매입량을 사전 확보해 놓거나 공급의 불확실성을 해소하기 위하여 공급자 이원화하는 등의 노력을 기울이고 있습니다.

나. 생산 및 생산 설비에 관한 사항

1) 생산능력 및 생산실적

2) 생산설비에 관한 사항

가) 현황

나) 설비의 신설, 매입계획

3) 주요제품 생산 판매 방식 관련 세부사항

가) 생산 방식

당사는 대부분의 생산을 내부에서 진행하고 있습니다. 단 칩형 온습도센서 및 먼지 센서에 한해 일부 공정을 외주에서 진행하고 있습니다. 센서의 핵심 공정인 calibration 및 측정 공정은 모두 내부에서 진행하며, 상대 습도 센서의 소자 생산은 내부에서 진행하나 칩형 온습도센서의 wafer foundry와 SMT 공정등은 생산 효율을 감안하여 외주에서 진행합니다.

생산 조직은 생산/생산기술팀과 생산관리/구매자재팀으로 구성되어 업무를 진행하며, 표준품질부문내 품질보증팀과 표준실에서 제품의 출하 검사 및 신뢰성 등을 검증합니다.

나) 판매 방식

당사 제품은 습도 센서 소자 및 먼지 제조 기술과 세계적 수준의 측정 / 교정장비를 통한 정밀도 그리고 원천 소재 신뢰성을 기반으로 정해진 사양에 맞춰 제품이 양산 및 판매됩니다. 아울러 고객의 요구사항을 대응하기 위해 메이저 고객의 경우 고객사의 사양에 맞춰 custom 제품을 공급하고 있습니다.

대부분의 제품이 고객맞춤형 제품이므로 국내의 경우 고객 개발 단계부터 직접 영업을 통하여 기술지원을 하고 있으며, 해외 고객의 경우 각 지역 별 센서영업 경험이 많은 기술지원 대리점을 이용 하고 있습니다. 또한 당사 브랜드로 진입하기 어려운 의료기기 등의 분야는 하니웰, 암페놀 등 해외에서 이미 잘 알려진 브랜드로 ODM 판매를 하고 있습니다.

다) 주요 외주처

당사는 칩형 온습도센서와 먼지센서의 생산 공정 중 일부 공정을 외주로 처리하여 진행 하고 있습니다. 이는 비용 절감 및 생산 효율성을 향상시켜 고객 만족을 실현하고자 함에 있습니다.

4. 매출 및 수주상황

가. 매출에 관한 사항

1) 매출 실적

2) 판매 조직

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가) 부서별 업무내용

나) 인력 현황

3) 판매 경로

당사는 제조되는 모든 온습도센서와 그 응용 모듈 및 미세먼지센서를 별도의 대리점을 통하지 않는 직접 판매 방식을 통해 공급하고 있습니다.

직접적인 공급력과 고객 대면을 강화하기 위해 일부 해외 거점 고객사의 경우는 반제품을 개발하여 공급하는 중간개발업체를 통하여 영업하고 있으며, 이들 고객사가 납품하는 최종 사용자의 정보를 개별적으로 Tracking하여 전체적인 통합 영업망을 구축하는데 힘쓰고 있습니다. 판매 품목별 수출 비중이 낮은 것으로 보여지지만 미국 FORD 자동차와 글로벌 대기업들에 공급되는 센서들은 다량이 국내의 공식 지정 Vender를 경유하여 공급되는 사례가 있습니다.

당사 매출의 큰 비중을 차지하는 주요 사업으로써 이들 고객과의 거래는 국내 지사 및 생산기지를 경유하여 공급되고 있으며, 대금결제 또한 외화를 기준으로 산정되고 있기에 결과적으로 해외에서 발생하는 매출이 크다고 볼 수 있습니다.

▶  적극적인 전시회, 박람회, 컨퍼런스 참여

독일	미국	미국	독일	중국	한국
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현재 당사는 센서 분야에서 세계적인 권위가 있는 주요 해외 전시회에 18년 연속 참가를 포함하여, 국내외 다수의 전시회에 적극적으로 참가, 참관 활동을 이어오고 있습니다. 동종, 유사업계의 관계자와 제조사들이 직접 참가하는 이들 전시회는 주로 미국과 독일에서 개최되고 있으며, 당사는 제품의 직접적인 홍보활동 외에도 국제 컨퍼런스와 세미나를 통해 전 세계의 주요 기업 담당자들과 유기적인 커뮤니케이션을 진행하고 있습니다. 세계적으로 환경 오염에 대한 관심이 증가하고, 소재, 부품, 장비산업에 대한 내수 관심이 증대되는 만큼 국내 전시회를 통한 홍보 활동도 점차 활성화될 것으로 전망하고 있으며, 이 밖에 국내외 센서 관련 학회 및 기관의 회원사 활동을 통해 여러 기업들과의 기술 공유와 과제협력을 진행 중에 있습니다.

국내	해외
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협력관계를 유지해온 KOTRA, AQMD와 같은 대외협력기관과의 협력을 본격적으로 확대해 나가고 있습니다. 특히, 2013년부터 차세대일류상품자격(2020년 12월 현재세계일류상품으로 승격) 획득을 시작으로 협력하고 있는 KOTRA의 지원사업 참여에 박차를 가하고 있습니다. 당사 단독적인 시장 접근, 조사와 더불어 대외기관을 이용한 전략적 마케팅을 통해 기업 홍보는 물론 센서산업 저변에서 당사의 입지를 강화해 나갈 계획입니다.

아울러, 현재까지 외국산 센서에 의존하고 있는 국내센서산업의 경쟁력 제고를 위해 잠재 고객층으로 분류될 수 있는 학교, 기관, 온라인 파워 블로거를 대상으로 한 환경센서샘플과 측정 KIT 제공 서비스를 기획 중에 있습니다.

4) 판매 전략

< 제품별 판매 전략 >

① 칩형온습도센서

STMicro, TI, SiLab등 세계적 반도체 기업들의 칩형 온습도 센서 시장 진출에도 불구 당사 HumiChip® 은 자동차규격의 AEC-Q100를 만족하는 극소수의 칩형 온습도센서로서 10년, 1200만대가 넘는 자동차 적용에서 증명된 신뢰성과 영하 40도까지의 습도 정확도를 보장하는 유일한 칩형 온습도 센서로서 범용센서 시장에서의 가격 양산 경쟁을 피하고 기술적 비교우위를 충분히 살릴 수 있는 고정밀, 고신뢰, 고부가 센서로서 프리미엄 센서 수요 시장을 선점 해 나가고 있으며, 타 경쟁사 대비 두배가 넘는 가격을 유지 하면서도 오히려 의료용 및 위생과 관련 된 인공호흡기와 UV 살균기 수주량 증가로 연간 20% 이상의 고성장을 보이며 1세대 제품이 적용된 자동차 및 소비자 가전 부문의 감소를 상쇄 하고 있습니다.

당사는 이러한 기술적 비교우위를 충분히 살려 산업용, 친환경 자동차용 어플리케이션 등에 다품종 소량 생산 시스템에 적합한 customized 제품으로 프리미엄 센서 니치 마켓에서의 시장 점유율 1위를 목표로 하고 있으며, 그 일환으로 이러한 시장에서의 브랜드 신뢰성이 높은 Honeywell, Amphenol, Siemens 등등 해외 ODM 협력사업을 확대하는 전략으로 고정밀 고신뢰 고부가 온습도 센서 시장의 점유율 1 위를 달성하고자 합니다.

② 미세먼지센서, 공기질센서 노드, 트랜스미터 등

일반 공기청정기와 에어컨 등에 적용하는 미세먼지센서 단품 시장은 중국의 대량생산 중저가 센서와의 단가 경쟁이 치열 해 지고 있는 상황에서 당사는 미세먼지, 온습도와 가스센서를 하나의 패키지에 통합한 복합 공기질 센서에서의 기술적 우위를 확보함으로써 고 성장이 예상되는 IoT 기반 공기질센서노드 및 산업용 트랜스미터 시장에 센서 및 디바이스 판매로 고정밀, 고신뢰, 고부가 제품 판매로의 영업전략추구하고 있습니다. 또한, 현재 매출에 본격적으로 반영되지 않았지만 독일 PALAS와 진행하는 독일 Berlin Smart Sensor Swarm Project, 성남도시개발과 시범사업 중인 시내 주차장 공기질 모니터링 시스템, 국내 스마트 공장과 진행 중인 프로젝트 등 미래 유망 분야 진출 교두보를 미리 선점해 가는 영업 전략을 펼치고 있습니다.

< 주요 매출처관련 사항 >

2021년 상반기 당사의 매출액 상위 5개 업체 매출이 차지하는 비중은 약 66%수준입니다. 당사 매출처 중 가장 큰 비중을 차지하는매출처는 Ford사의 국내 공식 지정 Vender사인 원진일렉트로닉스로 19.72%를 차지하고 있습니다. 원진일렉트로닉스는 자동차부품제조 및 조립자동화 기계 제조업 등을 주요사업으로 영위하고 있으며, End-user인 글로벌 완성자동차 회사등을 대상으로 자동차부품 등을 판매하고 있습니다. 이에 따라, 상대적으로 아직 칩형 온습도센서 및 관련 기기시장에서 입지가 낮은 당사의 경우 원진일렉트로닉스를 통해 당사 칩형 온습도센서 및 관련기기를 End-user인 글로벌 완성자동차 회사 등에 판매하고 있으며, 글로벌 시장 내 입지를 지속적으로 확대하고 있습니다.

원진일렉트로닉스를 제외한 상위 매출처의 경우 2020년 대비 2021년 비중은 15.07%에서 46.28%로 판매처가 국내외 다변화되고 있습니다. 뿐만 아니라 자동차 부품, 냉난방 및 공조 관련 제품, 고도화 센서 등 다양한 산업군으로 구성되어 있어 경기 변동 상황에 영향을 받지 않으며 특정 기업 또는 특정 산업 군의 경제 상황에 영향을 받지 않고 있습니다.

나. 수주에 관한 사항

당사는 제품의 특성상 고객사의 발주에 의해 제품을 생산하고 있으며, 모든 제품의 수주는 장기 매출 계약 보다는 단기 발주형식으로 이루어지고 있기 때문에 수주현황은 기재하지 않습니다.

5. 위험관리 및 파생거래

가. 시장위험과 위험관리

1) 재무위험관리요소

회사는 여러 활동으로 인하여 시장위험(환위험, 공정가치 이자율 위험, 현금흐름 이자율 위험 및 가격위험), 신용위험 및 유동성 위험과 같은 다양한 금융 위험에 노출되어 있습니다. 회사의 전반적인 위험관리프로그램은 금융시장의 예측불가능성에 초점을 맞추고 있으며 재무성과에 잠재적으로 불리할 수 있는 효과를 최소화하는데 중점을 두고 있습니다.

위험관리는 이사회에서 승인한 정책에 따라 이루어지고 있습니다. 이사회는 전반적인 위험관리에 대한 정책, 외환위험, 이자율위험, 신용 위험, 파생금융상품과 비파생금융상품의 이용 및 유동성을 초과하는 투자와 같은 특정 분야에 관한 문서화된 정책을 검토하고 승인합니다.

가) 시장위험

① 외환위험

회사는 국제적으로 영업활동을 영위하고 있어 외환위험, 특히 주로 USD와 관련된 환율변동위험에 노출되어 있습니다. 외환위험은 미래예상거래, 인식된 자산과 부채와 관련하여 발생하고 있습니다.

회사의 경영진은 각각의 통화에 대한 외환위험을 관리하도록 하는 정책을 수립하여 외환위험을 회피하고 있습니다. 외환위험은 미래예상거래 및 인식된 자산부채가 기능통화 외의 통화로 표시될 때 발생하고 있습니다. 회사는 투기적 외환거래는 금지하고 있으며, 환위험을 주기적으로 모니터링, 평가 및 관리하고 있습니다.

나) 신용위험

신용위험은 기업 및 개인 고객에 대한 신용거래 및 채권 뿐 아니라 현금성자산, 채무상품의 계약 현금흐름, 유리한 파생상품 및 예치금 등에서도 발생합니다.

① 위험관리

은행 및 금융기관의 경우, 독립적인 신용평가기관으로부터의 신용등급이 높은 경우에 한하여 거래를 하고 있습니다. 일반거래처의 경우 고객의 재무상태, 과거 경험 등 기타 요소들을 고려하여 신용을 평가하고 있습니다. 당기 중 신용 한도를 초과한 건은 없었으며 경영진은 상기 거래처로부터 의무불이행으로 인한 손실을 예상하고 있지 않습니다.

② 금융자산의 손상

회사는 기대신용손실 모형이 적용되는 다음의 금융자산을 보유하고 있습니다.
- 재고자산의 매출에 따른 매출채권
- 상각후원가로 측정되는 기타 금융자산

현금성자산도 손상 규정의 적용대상에 포함되나 식별된 기대신용손실은 유의적이지 않습니다.

㉮ 매출채권과 계약자산

회사는 매출채권과 계약자산에 대해 전체 기간 기대신용손실을 손실충당금으로 인식하는 간편법을 적용합니다.

기대신용손실을 측정하기 위해 매출채권과 계약자산은 신용위험 특성과 연체일을 기준으로 구분하였습니다. 미청구용역에 따른 계약자산은 동일 유형의 계약에서 발생한 매출채권과 유사한 위험속성을 가지므로 회사는 매출채권의 손실율이 계약자산의손실율에 대한 합리적인 추정치로 판단하였습니다.

다) 유동성 위험

회사는 미사용 차입금은 없으며, 영업자금 수요를 충족시키기 위해? 유동성에 대한 예측을 항시 모니터링하고 있습니다.

2) 자본위험관리

자본관리의 주 목적은 회사의 영업활동을 유지하고 주주가치를 극대화하기 위하여 높은 신용등급과 건전한 자본비율을 유지하기 위한 것입니다.
 
회사는 자본구조를 경제환경의 변화에 따라 수정하고 있으며, 이를 위하여 배당정책을 수정하거나 자본감소 혹은 신주발행을 검토하도록 하고 있습니다. 한편, 당기 중 자본관리의 목적, 정책 및 절차에 대한 어떠한 사항도 변경되지 않았습니다.
회사는 부채총계를 자본총계로 나눈 부채비율을 사용하여 감독하고 있습니다. 보고기간 종료일 현재 부채비율은 다음과 같습니다.

나. 파생상품 및 풋백옵션 등 거래 현황

당사는 2021년 3월 19일에 미래에셋대우 주식회사와 신주인수권 110,500주를 부여하는 계약을 체결하였으며, 보고기간 종료일 현재 행사한 수량은 없습니다.
 1) 행사가격 : 주당 11,000원(상장시 공모가)
 2) 행사가능기간 : 2021년 8월 21일 ~ 2022년 11월 21일

6. 주요계약 및 연구개발활동

가. 경영상의 주요 계약

당사는 보고서 제출일 현재 해당사항이 없습니다.

나. 연구개발 활동에 관한 사항

1. 연구개발 조직

보고서 작성기준일 현재 당사의 연구개발인력 구성은 아래와 같습니다.

(1) 연구개발 조직 개요

당사는 연구개발을 전담하는 부서를 운영하고 있으며, 해당 부문은 신규 제품 개발에 필요한 핵심소재, 센서 형상설계 및 관련 어플리케이션 개발을 담당합니다.

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연구기획팀은 신규사업 및 국책과제 기획 업무와 개발구매 및 행정업무를 담당하고 있습니다. 기구설계팀은 제품 디자인과 기구 설계업무를 수행합니다. 소프트웨어팀은 센서개발에 필요한 펌웨어/소프트웨어 개발을 담당하고 있으며, 하드웨어팀은 신호처리회로 및 디지털회로 개발을 수행합니다. 선행연구팀은 센서 소재와 공정 및 어플리케이션 개발을 담당하고 있습니다.

(2) 연구개발인력 구성

2. 기술 경쟁력

(1) 연구개발 실적

보고서 제출일 기준으로 수행이 완료 혹은 진행중인 국책과제는 다음과 같습니다.

또한 보고서 제출일 기준으로 수행이 완료 혹은 진행중인 회사 내부 과제는 다음과 같습니다.

연구과제	상전이(phase transition) 모델을 이용한 결로예지센서 교정기술
연구기간	2017. 06 ~ 2019. 12
연구결과	결로예지센서의 마스터 특성을 도체-부도체 전기 전도도 percolation 모델로 정의, 마스터 특성 중 프로세스나 물질 의존적인 특성 항목(감습 물질 농도, 팽윤 정도)을 고정함으로써 센서의 고습, 전체구간의 저항을 80 %RH이하의 저습구간의 3 point 측정을 통해 추정할 수 있는 방법을 개발. .
기대효과	센서 정확도 향상 및  생산 시 시간 효율적인 특성 확인 및 교정이 가능하므로 자동차 공조, 콜드 체인 등 수분 응축 방지를 통한 에너지 절감 솔루션에 광범위하게 적용 가능            센서 고정밀성 향상
상품화	결로예지센서와 스위치 회로를 결합한 모듈형태로 신규 어플리케이션 제공 예정

연구과제	초미세먼지 탐지를 위한 LED 기반 광학정렬구조 개발
연구기간	2017. 01 ~ 2018. 12
연구결과	광학정렬 설계기술 개발을 통해 0.3㎛ 크기 입자까지 측정이 가능하도록 LED 광원을 사용하는 산란광 집광 광학구조를 개발 .
기대효과	먼지센서 전용 기반 광학구조체 개발을 통해 다양한 어플리케이션에 최적화된 폼팩터 적용 확대
상품화	당사 미세먼지센서, PSM 개발하여 공기청정기 등에 적용

연구과제	광학챔버 내 먼지 누적 방지를 위한 유로 구조 개발
연구기간	2019. 01 ~ 2020. 06
연구결과	먼지에 의한 광학부의 오염을 방지하기 위해 발광부와 수광부가 공기의 흐름에 영향을 받지 않도록 공간 설계를 최적화하고, 먼지의 정체를 피하기 위해 광학 초점 부근에서 유량이 가속 및 감속될 수 있도록 유로 구조를 설계하고 이에 최적화된 유량을 설정함. (특허출원 중) .
기대효과	다양한 환경에서 높은 신뢰성 및 정확도를 구현할 수 있음. 따라서 공장, 농장, 자동차 등의 산업분야에 적용 확대.
상품화	공기질 통합센서 노드에 적용하여 제품화 예정. 성남도시개발공사(SDC)와 다중이용시설 내 통합공기질 측정 시범사업 중.

연구과제	먼지센서 전용 미소신호처리 알고리즘 내장 ASIC 개발
연구기간	2017. 04 ~ 2020. 08
연구결과	미소 광학신호 처리회로, 광학소자 제어회로, 디지털 신호처리회로 및 통신 기능까지 단일 칩에 설계 집적한 ASIC을 개발 .
기대효과	개별 소자를 사용한 회로들을 단일 칩화 함으로써 센서의 가격 및 성능 차별화 가능. 산란 현상을 이용하는 다양한 어플리케이션에 고신뢰성의 솔루션을 제공할 수 있음.
상품화	20년 4분기 양산 일정으로 당사 먼지센서 라인업에 적용 예정.

(2) 연구개발 계획
 

보고서 제출일 현재 진행 중이거나 진행 계획이 있는 연구개발 과제들은 다음과 같습니다.

(3) 보유 기술의 경쟁력
 

3. 연구개발비용

당사의 최근 연구개발비용은 다음과 같습니다

7. 기타 참고사항

가. 지적재산권 현황

나. 시장여건 및 영업의 개황

1) 제품의 경기변동과의 관계, 계절적 요인, 라이프 사이클

가) 습도센서

(1) 경기변동

습도 센서는 온도 센서 대비 적용분야가 적고 가격이 고가여서 제한적으로 사용되었습니다. 하지만 에너지 효율 증대를 위한 정확한 온도와 습도 측정이 동시에 요구되는 어플리케이션(소비자 가전, 자동차 등)의 증가와 칩형 온습도센서의 등장으로 가격도 저렴해지면서 온도와 습도 센서를 함께 적용하는 분야가 많아지고 있습니다. 아울러 최근들어 신선한 식자재 관리를 위한 콜드 체인 수요 증가 및 의료, 자동차, 산업 제품과 같은 어플리케이션과 기상 기후 변화에 따른 수요도 증가하고 있습니다. 소비자 가전과 자동차에 적용되는 센서는 기초 전자부품 시장과 연관된 경기 변동에 대한 영향이 있을 수 있습니다. 하지만 기초전자부품은 대체수요가 존재하고, 각 제조, 공급사별 호환될 수 있는 대체 품목을 보유하고 있기에 시기적으로 물량부족사태를 예견하여 방지하는 것이 가능합니다. 반면 산업용 센서 시장은 비교적 안정적인 수요를 유지하고 있습니다. 최근 발생한 COVID-19에 의해 상호 이동이 제한되면서 자동차 수요가 감소하고 있지만, 소비자 가전 및 의료, 산업용으로 적용되는 센서의 수요는 예년에 비해 증가하고 있습니다. 따라서, 경기변동보다는 대내외적인 환경변수 및 정부의 환경규제에 따른 정책 등이 더 큰 영향을 줄 수 있다고 판단하고 있습니다.

(2) 계절적 요인

소비자 가전을 중심으로 에어가전 및 냉장고의 경우 연중 수요가 많아지는 시기가 있기는 하지만 최근 환경 변화와 에너지 효율을 중요시 되고 있는 다양한 분야에서 온습도 센서의 수요가 증가하고 있어 계절적 수요가 뚜렷한 산업군으로 보기는 어렵습니다. 당사의 주요 매출처는 다양한 산업용품 및 자동차이기 때문에 해외의 다수 고객사에 꾸준히 물량을 공급하고 있으며, 환경 변화에 따른 COVID-19로 인공호흡기와 UV(자외선) 살균기의 생산량이 증가하면서 당사의 고정밀 고신뢰 온습도 제품의 수요가 추가적으로 증가하고 있으며, 향후에도 환경 변화에 따른 급격한 기후 변동과 관련 다양한 분야에서의 수요가 존재하여 계절적 요인에 의한 수요 변동은 미미한 편 입니다.

(3) 라이프 사이클

초기 용량형 습도센서 마켓은 유럽 몇개 사와 당사가 생산 공급하던 시장으로서 독과점 시장을 영위하였으나, 최근 반도체 글로벌 기업의 범용 온습도 센서 시장 진입에 따라 가격 경쟁이 심화되며 레드오션화 되고 있습니다. 당사는 산업용 스마트 어플리케이션 등의Niche 시장을 타겟으로 삼고 있으며 당사가 보유하고 있는 소재 및 제조 공정 원천기술을 바탕으로 지난3~4년 동안 꾸준한 기술 개발과 신소재 개발을 통해 신규 센서 셀과ROIC를 적용한 HumiChip® 2세대, 3세대를 개발하여, 경쟁사와의 차별화 된upgrade 제품을 개발해 온 바, 경쟁사의 범용 온습도 센서에 비해 두 배 이상 긴 제품 라이프 사이클을 유지하고 있습니다. 당사는20년 이상의 업력을 기반으로 창립 초기부터 상대습도 센서 소자 소재 기반 저향형/용량형 습도 센서를 개발, 양산하면서 다양한 해외의 고객들과15년 이상의 장기간 거래를 진행하고 있습니다. 당사 제품의 기술력을 기반으로 고객사 제품에10년 이상 적용되고 있는 제품들이 다양한데, 일례로 미국Acurite사의Weather station은15년 이상 당사의 저항형 습도센서를 다양한 모델에 꾸준히 사용하고 있으며, 대표 제품인Ford 자동차의 칩형온습도 센서는 누적 자동차 생산 수량1,200만대, 10년 이상 공급을 진행 중인 제품이며10년이 다 되어가는 지금에도 일부 신규 모델에 적용을 늘려가고 있어 하나의 전장 플랫폼에 진입한 센서 자체는 일반 부품과 달리 파생 모델에 계속 동일하게 적용되면서 매우 긴 경제적 수명을 갖고 있다고 볼 수 있습니다. 2006년부터 공급 중인Honeywell향 습도센서소자, 북미철도회사인AMTRACK에 지속적으로 공급중인 당사 습도센서소자의 경우를 보더라도 당사의 고정밀, 고신뢰성을 가진 제품은 경쟁사 범용 센서와 차별점을 갖추고 있다고 할 수 있습니다.

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나) 미세먼지센서 및 공기질 통합 센서

(1) 경기변동

광학식 미세먼지 센서의 수요는 지난 2~3년간 공기청정기 보급율이 높아 지고는 있으나, 저가 중국 업체의 시장 진입에 따라 공급처가 다양해 지며, 소비자 가전 시장에서의 성장성이 정체 되고 있는 시장입니다. 하지만 최근 COVID-19 와 대기 건조에 따른 잦은 산불 그리고 산업 공해 발생으로 인한 환경 변화에 민감해진 소비자들의 관심이 단순 미세먼지 측정을 넘어 종합 환경 디바이스에 대한 관심이 높아 짐에 따라 복합 환경 디바이스에 대한 수요가 증가하고 있으며, handheld형 제품과 거치형 모니터링 디바이스, 자동차 HVAC 시스템과 같이 다양한 application으로 확장 중입니다. 또한 미세먼지센싱 정보 뿐만 아니라 온습도 및 유해물질 확인이 가능한 추가 기능을 구현 하고 있어, 향후 통신 기능과 결합 된 Smart City의 IoT platform으로 확장이 가능 합니다. 당사는 2003년 이후부터 개발을 진행 한 광학식 미세먼지 센서 기반 기술과 GAS 센서를 결합한 먼지콤보 센서 개발, 그리고 온습도 센싱 기술과 CO2, GAS 센서를 하나의 platform으로 묶어, AQI 지수(정의 또는 용도 약술 필요)를 표현하고 종합 환경 모니터링 기능과 함께 다양한 유무선 통신이 가능한 device를 개발하였습니다. 동 제품은 인도어 및 아웃도어를 함께 측정할 수 있는 신뢰성을 기반으로 공공시설 및 학교, 건물 내외 환기 시스템과 연동이 가능 합니다.

(2) 계절적 요인

소비자 가전 시장에서의 먼지센서 수요는 보통 봄철과 겨울철 공기질 저하 시즌에 수요가 상승하고 있습니다. 최근에는 계절적 요인에 관계없이 환경과 공기질에 대한 사회적 관심이 많아 지면서 다양한 application에 상시 사용됨에 따라 필수 가전 및 생활 용품으로 자리를 잡게 되었고, 공조 시스템과 연계된 제품의 확장과 자동차 적용 수요가 확산되고 있는 상황입니다. 기존 공기 청정기 및 에어컨 위주의 소비자 가전에서 뉴라이프 가전인 의류 관리기, 펫 케어 기기, 휴대용 등으로 확대 적용되고 있고, 최근 COVID-19 확산에 따른 공기질 및 에어로졸 관련 새로운 시장 확대가 가능하며, 이러한 시장 니즈에 따라 당사의 센서 원천 기술력과 결합한 공기질 종합 모니터링 디바이스(AQ-Rite)를 개발 하였습니다. 향후 에어로졸 인디케이터 기능을 추가해 기능 업그레이드를 진행할 예정입니다.

(3) 라이프 사이클

주요 가전 업체에서 렌탈 서비스 및A/S 유지를 위해 요구하는 제품 수명 주기는 약7년 수준입니다. 당사 제품은 해당 수명 조건을 충족하고 있으며, 2003년PM10 먼지센서가 개발된 이후로 수명 불량으로 기인한 시장feedback이 거의 없는 상황으로 제품의 신뢰성에 대한 시장 검증이 이루어져 있습니다. 당사DSM series는2003년 양산 이후로 현재에도 해외 공급을 진행 중 입니다. 먼지센서device의 불량 원인은 대부분 오랫동안 먼지를 센싱 하면서 발생 가능한 광학부 오염에 따른 센싱 감도 저하 및 먼지 내구성 저하에 따른 오작동인 경우가 많습니다. 당사는 오랫동안 미세먼지 센서를 개발 판매하면서 생긴 원천 기술을 통해 먼지 오염 내구성에 대한 테스트를 실 먼지를 투입하여 수행하고 있으며, 가장 적합한 유로 설계 및 광학구조 위치를 설계하여 시장 불량을 최소화하고 있습니다.

< 먼지 내구성 신뢰성 테스트 >

2) 시장성 관련사항

가) 시장의 특성

최근 온습도 센서 시장은 Consumer 및 생활가전 시장을 중심으로 글로벌 반도체 기업의 범용 센서 시장 진출 확대로 인하여, 업체 간 대량 양산 및 가격 경쟁이 가속화되어가고 있는 반면 4차 산업혁명 등으로 예상했던 엄청난 수요 증가는 아직 실현되지 않고 있는 가운데 오히려 대량의 저가 범용센서 시장 보다는 스마트 산업의 발전과 기후변화, 에너지 효율 증대, COVID 19 등으로 인한 고정밀 고사양의 환경정보 수요가 빠르게 증가하고 있습니다. 따라서 시장은 Texas Instruemnt, STMicro, SiLab 등 저가 범용센서 시장과 고부가 산업용 센서 시장으로 양극화되고 있습니다. 당사의 칩형온습도센서는 자동차 및 산업용 시장에서 스위스의 Sensirion, 미국의 TE 등과 경쟁을 하고 있으며, 스마트팩토리, 스마트팜, 시티 등 스마트산업과 친환경자동차, 병원, 방역, 계측제어기기 등 고정밀 고신뢰, 시장에서 E+E, IST, Michell 등과 경쟁하고 있습니다. 또한, 미세먼지센서 등 공기질 환경센서 시장은 온도, 습도, 가스, 미세먼지 등을 별도로 측정하는 수요 보다는 몇 개의 환경요소를 동시에 측정하여 분석 알고리즘을 통하여 종합적인 공기질 환경 정보를 분석하여 컨트롤 솔루션을 제공하는 IoT 센서 노드, 고정밀 트랜스미터 등에 대한 수요가 점차 증가하고 있으나 아직은 관련 산업이 소량 생산의 초고가 프리미엄 시장에 머물고 있는 실정 입니다.

최근 10년간 온도센서와 습도센서를 함께 활용해 정교한 에너지 효율 및 쾌적한 조건 관리를 위한 어플리캐이션이 다양한 분야로 확대되면서, 습도센서 시장의 성장이 온도센서의 성장을 능가하고 있으며, COVID 19와 관련 보건 위생 콜드체인 등의 분야에서 습도센서의 사용이 옵션이 아닌 필수 측정 요소가 되고 있습니다. 더불어 미래 친환경자동차와 자율주행 등과 관련 해서도 온도와 습도 정보를 동시에 측정해야 하는 신규수요가 창출되고 있고, 그린뉴딜 관련 많은 분야에서 미세먼지, 유해가스 등 환경측정 하는데 있어 가장 기본적으로 측정하는 환경 요소로서 습도센서 시장의 성장 잠재력은 다른 어떤 환경요소 보다 매우 크다고 할 수 있습니다.

< 산업군별 시장 개요 및 특성 >

① 주거 / 스마트 가전

환경의 규제와 IoT의 발전으로 인해 더욱 편안하고 효율적 관리를 중시 하는 어플리케이션이 강조되고 있습니다. 스마트 홈의 등장 등 기술의 발전으로 IoT와 연계되는 스마트 가전 시장이 활성화될 것으로 예상되며, 이에 따라 온습도 등 공기질 환경을 측정하는 수요 시장 입니다.

② 자동차

자동차 산업은 지난 수년간 최고의 성장률을 보인 시장이었으며, 향후에도 수소. 전기차와 같은 친환경 자동차의 본격적인 공급을 바탕으로 더욱 성장해 나갈 것으로 전망됩니다. 친환경 자동차는 배터리 효율의 극대화를 위해 차량 내 HAVC 조절, BMS등을 효율적으로 관리하기 위해 고정밀 온습도 기능을 추가하고 있습니다.

③ 산업 / 상업용

의료, 제조, 건축 등 여러 산업 현장에서의 센서는 높은 정밀도와 신뢰성이 요구되며, 미세한 차이에 따른 파급력이 큰 만큼 정확한 계측이 필요한 시장입니다. IoT 산업의 발전으로 무선 설비의 보급이 확대됨에 따라 온습도센서와 그 응용 모듈에 대한 사용자의 기술적 기대치도 비례 성장하고 있습니다.

설비의 모니터링과 제어에 필요한 수요로 인해 가장 높은 성장률이 기대되는 분야 중 하나이며, 효율적 비용관리 목적이 부각되는 용도로의 확대 사용이 기대되는 분야입니다. 설비 모니터링에 과부하 및 시스템 운용에 있어 주변 환경 정보를 통한 정확한 제어가 필요해 지고 있으며, 자동화 설비에 온습도 채택 비중이 상승 하고 있습니다.

④ 농업

동 시장에서 수분과 습기 관리는 수확과 직결되는 가장 중요한 환경 요소 입니다. 서로 다른 성격의 농작물 등을 재배하는 스마트팜 등에서의 필요성과 온습도센서의 중요성은 상호 필수적인 관계이며, 인류의 식량생산과 보관, 콜드체인 등 정밀 환경 제어에 대한 중요성이 계속 부각되고 있는 시장입니다.

⑤ 기후 관측

다양한 환경요소를 복합적으로 처리하는데 온습도센서 기능의 중요성이 더욱 증가할 전망입니다. 자동화된 빅데이터의 분석에서 그 필요성이 극대화될 것으로 예상되며, 특히 방위산업, 농화학산업과의 연계 사업이 예상되기에 정확한 온도와 습도에 대한 수요가 증가할 것입니다. 라이오존데(radiosonde)와 같은 기상 기후 장치의 경우 당사의 솔루션을 추가해 100% 수입 의존 제품의 국산화를 진행할 수 있습니다.

⑥ 헬스케어

치료, 살균과 같은 기본적인 질병 진단의 목적 외에도 클린룸, 웨어러블 건강관리 목적으로의 시장 성장이 기대됩니다. 특히 COVID-19로 인한 인공호흡기를 포함하여 전 인류적 언택트 진단/치료와 같은 신 의료산업의 성장이 크게 두드러질 것을 전망하고 있습니다.

나) 시장 규모 및 전망

가) 온습도 센서 시장

글로벌 온도센서 시장은 2017~2023년 연평균 4.8%의 성장률로 2023년 까지 8조원 규모로 성장할 것으로 예상됩니다. COVID-19 위기 상황에서 2020년 5조원으로 추정되는 온도센서 시장은 비접촉식 온도 측정 부분의 수요 증가로 지속적 성장이 예상됩니다. 습도 센서 시장은 2020~2026 년 사이에 7.68 %의 연평균 성장률로, 2020년 기준 시장 규모는 약 1조 3천억 규모에서 더욱 가파르게 성장할 것으로 예상됩니다. 최근 온도 센서와 함께 보다 정확한 상대습도 데이터를 활용한 식품 가공, 제약, 공조, 스마트 팩토리 및 전기 자동차와 같이 정확한 제조 기술 및 환경 제어를 필요로 하는 수요는 더욱 증가하고 있습니다.

당사는 1990년 중반 국내 최초로 개발한 전기저항식 습도센서와 2006년 개발한 정전용량식 습도센서, 2009년도 이후 칩형 온습도센서(HumiChip®)을 시작으로 완성차 제조사와 국내외 생활가전 및 산업용 핵심 부품으로서 습도센서를 납품 해 오면서 센서 전문 기업으로서의 입지를 확대해 나가고 있습니다.

(1) 목표시장

지난 5년간 온습도 센서 시장은 consumer 및 생활가전 시장을 중심으로 글로벌 반도체 기업의 범용센서 시장 진출 확대로 인하여, 업체간 대량 양산 및 가격 경쟁이 가속화 되는 저가 범용센서시장과 고정밀 고사양의 고부가 산업용 센서 시장으로 양극화되고 있습니다.

당사는 원천 기술력의 비교 우위와 장기간 축적된 고객 application know-how를 바탕으로 한 차별화된 고객맞춤형 전략으로, 고정밀 고신뢰 고부가 온습도, 공기질 환경센서의 니치 마켓에서 우위를 확보해 오고 있으며, 최근 3년간 이러한 고정밀 고신뢰 고부가 산업용 센서 제품의 매출이 증가하고 있습니다.

높은 정밀도와 신뢰성이 요구되는 특수 시장용 온습도센서 Niche market에서 독자적인 시장 점유율을 확대해가고 있습니다.

① 글로벌 온습도 센서 시장 전체 규모

< 글로벌 온도 센서 마켓 시장 규모_zion market research 2017 >

< 글로벌 습도센서 마켓 시장 규모_infinium global research analysis 2020 >

글로벌 온도센서 시장은 2017~2023년 연평균 4.8%의 성장률로 2023년 까지 8조원 규모로 성장할 것으로 예상됩니다. COVID-19 위기 상황에서 2020년 5조원으로 추정되는 온도센서 시장은 비접촉식 온도 측정 부분의 수요 증가로 지속적 성장이 예상됩니다. 습도 센서 시장은 2020~2026 년 사이에 7.68 %의 연평균 성장률로, 2020년 기준 시장 규모는 약 1조 3천억 규모에서 더욱 가파르게 성장할 것으로 예상됩니다. 최근 온도 센서와 함께 보다 정확한 상대습도 데이터를 활용한 식품가공, 제약, 공조, 스마트 팩토리 및 전기 자동차와 같이 정확한 제조 기술 및 환경 제어를 필요로 하는 수요는 더욱 증가하고 있습니다.

소비자 가전 등의 저가범용 센서와 고정밀 고신뢰 산업용 시장이 양극화 되는 상황에서 당사는 습도 센서의 핵심 원천기술력을 기반한 고성능 고신뢰 고부가 제품 판매를 목표로 시장을 개척하고 있습니다. 자체 calibration 기술을 활용한 고객 맞춤형 고정밀 스펙 제공으로 현재 성공리에 고부가 산업용 니치마켓 점유율을 높여 가고 있습니다.

② 당사의 고정밀 온습도 센서 글로벌 목표 시장

온습도 센서의 종류와 형태가 너무도 다양하기 때문에 신뢰성 높은 글로벌 시장 조사 기관에서도 시장 전체 규모와 성장성에 대한 조사 결과는 발표하지만, 제품별, 가격별 자료는 집계하지 못하고 있습니다. 이에 당사가 영위하는 고정밀 상대습도 시장의 규모와 성장성을 측정하기 위해 시장 자료와 언론, 보고서 등을 두루 참조하여 당사 목표 시장을 규정하였습니다.

우선, 글로벌 온습도 센서 시장에서 상대온습도 센서가 차지하는 비중은 현재 40% 수준으로 이를 예측 기간에 동일하게 적용하였습니다. 상대온습도 시장에서 칩형온습도 시장은 2018년 현재 전체 시장의 20%를 형성하는 것으로 추정됩니다. 상기한 바와 같이, 칩형 제품은 기능과 부피 등에서 일반 제품 대비 강점을 기반으로 시장 점유율을 빠르게 확대하고 있습니다. 따라서 전체 시장 내에서의 점유율은 2020년까지는 연평균 5%, 이후 10% 포인트 수준으로 지속 상승, 2022년에는 전체 상대습도 센서시장에서 칩형 제품이 차지하는 비중이 50%까지 확대될 것으로 전망하고 있습니다.

다른 대부분의 전자부품시장에서와 마찬가지로 칩형온습도 센서 시장에서도 약 50%는 범용/저가형 제품이 차지하고 있습니다. 추가로 온도나 습도 단일 측정 기능을 가진 칩형 센서와 트랜스미터 형태의 제품을 제외하면 전체 칩형 온습도센서 시장에서 약 20% 시장이 당사가 목표로 하는 고정밀 칩형온습도 시장입니다.

참고적으로 당사가 추정하는 고정밀 칩형 온습도 센서의 최소 사양은 ±2%RH, ±0.2℃ 수준으로 이는 현재 유수의 기업 만이 공급 가능한 세계 최고 수준의 제품입니다
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나) 미세먼지 센서 시장

당사는 2003년부터 LED 광학식 미세먼지 센서를 개발하여 일본의 신에이, 샤프와 함께 미세먼지센서 시장의 선두 개발 회사였습니다. 미세먼지는 2017년까지 연간 60만개 이상 공급하던 소비자가전용 PM10센서가 중국산 레이저 PM2.5 센서에 주요 시장을 내주게 되었지만, 2016년부터 매년 20억 가까운 연구개발 투자로 LED PM2.5 센서를 개발하였고, 2018년부터 GAS sensor 를 결합한 고정밀 고신뢰 콤보 센서를 개발 하여, 고정밀 고부가 제품 차별화로 시장 대응을 하고 있습니다. 당사의 고정밀 콤보 센서는 프리미엄 가전 및 공기질 미세먼지 센서 노드 및 트랜스미터에 적용되고 있으며, 추가적으로 전기자동차 복합센서 어플리케이션을 타겟으로 시장 개척을 진행 중 입니다. 당사 센서 고정밀 calibration know-how를 통해 미세먼지센서 콤보 및 High-end 어플리케이션에 당사의 미세먼지 복합 센서의 마켓 쉐어를 늘려가고 있습니다.

(1) 목표시장

① 글로벌 먼지 센서 시장 전체 규모

< 글로벌 먼지 센서 시장 규모_marketintellica global dust sensors market report 2019 >

글로벌 먼지센서 시장의 규모는 2014년~2019년까지 연평균 1.5%의 성장률을 이어오며 2019년 기준 약 5,060억원 규모로 성장하였으며 향후 2024년까지 연평균 0.7%의 성장세를 이어가며 5,160억원 수준에 이를 것으로 전망됩니다. 다만, 미세먼지 심화에 따른 환경적인 이슈와 COVI-19 확산에 따른 이슈등으로 공기질 관리 산업의 수요 증가에 따라 연평균 성장세는 전망 대비 더욱 상승할 것으로 예상되고 있습니다. 어플리케이션별로는 2017년 기준 소비자 가전 시장에서의 수요가 약 60%를 차지하고 있으며, 고정밀 고신뢰성을 요구하는 자동차 시장에서의 수요가 가장 빠른 성장세를 나타내고 있습니다.

② 당사의 미세먼지센서 관련 글로벌 목표 시장(먼지센서+ 공기질 센서 디바이스)

국내 먼지센서 시장의 마켓 쉐어를 확인하기 위해 국내 공기질센서(가스 포함) 시장 규모를 산출하고 해당 시장에서의 먼지센서 M/S를 10%로 추산하였습니다. 트랜스미터 시장은 공기질 통합센서노드 시장과 공기질 트랜스미터 시장의 국내 연간 시장 규모를 합산하여 추정하였습니다..

3) 당사 경쟁력 및 경쟁상황

가) 제품 경쟁력

당사의 제품 경쟁력은 다양한 출력 형태의 습도 측정 소자와 칩형 온습도센서를 기반으로 한 디지털 출력과 아날로그 출력의 습도 모듈의 양산을 통해 습도 측정의 다양한 solution을 고객에게 제공할 수 있다는 점입니다.

대표적인 칩형 온습도센서 제조업체인 Sensirion의 경우 반도체 공정 및 ROIC 기술을 기반으로 칩형 온습도센서를 양산하나 상대습도센서 소자와 칩형 온습도센서를 이용한 모듈 그리고 고정밀 온습도센서 트랜스미터 등 다른 형태의 습도 측정 솔루션을 제공하지는 않습니다. 또한 고정밀 온습도센서 및 상대습도센서 제조 업체인 IST의 경우 디지털 출력의 칩형 온습도센서 및 모듈 제품은 공급하지 않습니다. 온습도 트랜스미터 업체인 E+E는 앞의 두 업체에 비해 다양한 솔루션을 보유하고 있습니다. 칩형 온습도센서와 고정밀 온습도 센서 그리고 그를 이용한 온습도 트랜스미터 등 다양한 솔루션을 보유하고 있으나, 상대습도 소자와 온습도센서 모듈은 없습니다.

당사는 상대습도 소자와 응용 모듈 그리고 온습도센서와 응용모듈 등 다양한 형태의 제품라인업을 구성하고 있으며, 고정밀 온습도센서를 기반으로 한 온습도 트랜스미터와 KOLAS(온습도 전문 인증기관)등록을 통한 교정 서비스까지 모든 형태의 온습도센서 솔루션을 고객에게 제공할 수 있습니다.

고정밀 센서를 제작하는 경쟁업체는 대부분 대량 양산이 어려워 센서 공급을 하지 않고 트랜스미터용 소자 생산을 하는 경우가 대부분입니다. 그리고 대량 양산을 하는 대부분의 칩형 온습도센서 경쟁업체는 고정밀 calibration이 어려워 고정밀 구현에 한계가 있습니다. 그러나 당사는 자체 개발한 고속 정밀 calibration 양산 설비를 통해 연간 500만대 이상의 고정밀 온습도센서를 양산할 수 있어, 칩형 센서 및 모듈 제품의 공급과 더불어 트랜스미터 시장 진입까지 가능합니다. 영국의 대표적인 고정밀 온습도트랜스미터 업체인 michell사의 경우 연간 3만대 수준의 트랜스미터 생산을 위한 센서 교정 양산 설비로 아래와 같은 calibration 설비를 통해 센서를 양산하고 있습니다. (1회 교정 수량 280개 수준)

< 영국 Michell사의 고정밀 온습도센서 교정 설비와 당사 양산 설비인 ACIS >

나) 기술 경쟁력

당사의 기술 경쟁력은 습도센서의 감습물질을 자체적으로 합성하고 자체 교정설비에서 해당 물질의 특성에 최적화된 자체 교정을 수행하며, 사용자가 원하는 특수한 사용구간 및 정밀도를 가진 센서를 생산해 낼 수 있다는 것입니다.

현재 전 세계적으로 칩형 습도센서의 주요 경쟁업체와 비교한 당사의 기술 경쟁 우위는 다음 표와 같이 요약할 수 있습니다.

기술 경쟁 우위의 세부 내용은 아래와 같이 요약할 수 있습니다.

(1) 고분자 감습소재 합성 기술

당사에서 양산되는 모든 습도센서 및 온습도센서에 적용되는 고분자막 감습재는 당사의 습도센서 기술에 최적화된 소재로 직접 합성하여 제조합니다. 당사는 습도센서에 최적화된 소재 개발을 위해 고분자 합성 및 특성 관리 전문 기술인력을 보유하고 있습니다. 기존의 경쟁 업체는 대부분 상용화 되어있는 폴리머를 사용하나, 당사는 자체 연구를 통해 습도센서에 최적화된 소재를 직접 개발 및 합성하여 제품에 적용할 수 있습니다.

< 고분자 합성 실험실 및 고분자 감습재 >

< 자체 Fab.에서 습도센서용 웨이퍼 제작 >

(2) 센서 보정계수 및 알고리즘 설계기술

당사는 자체 소재와 소자 제조기술을 통해 센서에서 출력되는 신호 측정과 변환 기술을 보유하고 있으며 센서 오프셋, 감도 및 온도 드리프트 계수 보정 및 처리 알고리즘 기술을 보유하고 있습니다. 또한 이러한 알고리즘 기술을 활용한 신호처리 프로세스의 양산 기술화 능력을 보유하고 있습니다.

(3) 유동/열해석 전산모사 및 구조 설계 기술

당사는 환경 센서의 공기 유동 및 열해석을 통한 성능 향상 기술과 기판 구조, ROIC 및 습도소자 위치에 따른 열해석 기술을 보유하고 있어 최적의 센서 디자인 구현이 가능하며, 공기 유동 및 열해석을 위한 소프트웨어와 전문 설계 인력을 보유하고 있습니다.

< 기판 구조 및 공기 유동에 따른 열 해석 >

(4) 센서 교정기술, 측정 및 신뢰성 평가 기술

당사는 습도소자의 신뢰성 및 응답성 등을 주요한 표준 요소별로 정밀 측정할 수 있는 기술을 보유하고 있으며 자체 교정 알고리즘으로 고객 맞춤형 Calibration 방법을 개발 하였습니다. 또한 1분에 100리터의 습공기를 ±0.1℃ Dew Point (이슬점)로 공급할 수 있는 차별화된 제어 기술을 가지고 있습니다.

당사는 이러한 기술 구현을 위해 측정 및 교정을 전담으로 하는 연구부서와 전문인력을 보유하고 있으며, 이러한 기반 인프라를 통해 온습도 전문 인증기관(KOLAS) 등록을 준비중에 있습니다.

< 고정밀 온습도 교정 챔버(좌) 및 기준계측기(중), 표준실 전경(우) >

< 양산형 자동 교정 설비를 통한 HumiChip® 생산 기술 보유 >

다) 경쟁업체 현황

(1) 온습도 센서 경쟁 상황

당사의 주력 제품은 칩형온습도 센서로서, Accuracy <±2%RH, ±0.2°C 와 AEC-Q100 Grade1 의 고신뢰성 을 바탕으로 글로벌 시장의 선두주자로서의 경쟁력을 갖고 있습니다. 자동차, 산업용, 특수목적 가전 및 콜드체인등 고부가, 고정밀 센서 시장에서 주로 사용되는 센서로서, 경쟁사로는 고정밀 고신뢰 시장에서는 스위스의 IST, E+E, Mitchell 등과 같은 유럽의 강소기업과, 자동차, 가전 등과 같은 양산형 센서 시장에서는 Sensirion, Bosch와 같은 반도체 기반 센서 업체와 Consumer 마켓에서는 저항식 습도센서로 일본, 중국 업체 등과 경쟁을 벌이고 있습니다.

칩형온습도 센서의 활용이 범용 소비자 가전 및 스마트 어플리케이션의 확대에 따라 시장 규모가 8조원 규모로 성장하고 있으며, 글로벌 반도체 회사인 TI, STM, SiLAB, Bosch 등이 동 시장에 진출하면서 범용 온습도 센서시장에서의 판매단가와 Market share가 감소하는 추세인 반면, Smart Application, 전기자동차 등 에너지 효율 관리 등으로 고정밀 콘트롤이 요구되는 시장에서는 고부가센서 제품의 수요가 증가하고 있습니다. 당사는 커스텀(custom) 소재와 Calibration 기술의 비교우위를 극대화하여 고부가 Niche Market에서의 Market share를 점차 늘려 가고 있는 중입니다.

(가) 경쟁형태(독점, 과점)

온습도 센서 시장은 초기 과점 시장으로 당사를 포함한 소수의 해외 업체들이 이끌어 가는 시장이었으나, 지난 3~4년간 온습도 센서 시장은 consumer 및 생활가전 시장을 중심으로 글로벌 반도체 기업의 범용센서 시장과 고정밀 고사양의 고부가 산업용 센서 시장으로 양극화 되고 있습니다. 당사는 원천 기술력의 비교 우위와 장기간 축적된 고객 어플리케이션 노하우를 바탕으로 차별화된 영업전략을 통해 고정밀 고신뢰 니치 마켓에서의 우위를 확보해 오고 있으며, 이에 따라 최근 3년간 산업용 센서 제품의 매출이 매년 두 배 이상 성장하고 있습니다. 특히, 인공 호흡기와 산업용 HVAC, 계측기와 같이 특화된 제품에 당사의 calibration 기술을 접목하여 시장을 선도하고 있습니다.

온도와 습도를 동시에 측정하고자 하는 수요가 늘어나고 2005년경 부터 칩형 온습도 복합센서가 개발 되면서, 그 규모가 연간 7~8%로 성장 하고 있습니다. 온도 센서와 습도 센서를 함께 활용해 정교한 에너지 효율 및 쾌적한 조건 관리를 위한 어플리케이션이 다양한 분야로 확대되면서 정확한 온도와 습도를 함께 측정 해야 하는 식품 가공, 제약, 공조, 스마트 팩토리 및 전기자동차와 같이 정확한 제조 기술 및 환경 제어를 필요로 하는 시장 니즈가 증가하고 있습니다.

시장의 확대에 따라 글로벌 반도체 기업의 범용 센서 시장 진출 확대로 인하여, 업체 간 대량 양산 및 가격 경쟁이 가속화되어 저가 범용 센서와 고정밀 고사양의 고부가 산업용 센서 시장으로 양극화 되고 있는 시점에서 당사는 고정밀 calibration 원천 기술을 통한 고부가 니치 마켓에 집중하고 있습니다. 저가 범용 시장은 다수의 경쟁 업체의 진입에 따른 레드 오션이 되고 있지만, 정교한 컨트롤을 요하는 고정밀 마켓인 의료용, 산업용 및 전기 자동차 어플리케이션 시장이 점진적으로 확대되고 있어 당사는 경쟁사와의 차별화 전략을 통해 매출 성장을 이어 갈 것입니다.

(나) 진입 장벽

온습도 센서 시장 성장으로 인해 글로벌 반도체 회사들의 시장 신규 진입과 저가 범용 센서 출시에 따른 동 시장의 가격 경쟁이 치열해 지고 있습니다. 하지만 당사는 고정밀 고신뢰 Niche market 판매를 위하여, 유럽, 미국, 중국 등에서 오랜 기간 구축해 온 센서 전문 기술 파트너 및 대리점 망을 통하여 고부가 산업용 센서 수요 고객을 확장해 나가고 있습니다.

당사 제품은 인공호흡기(Resmed), 트렉터(Jhon Deer), 계측기용 프로브(BAPI), 오븐(Electrolux)등 맞춤형 고정밀 고신뢰 제품을 세계 유수 고객에 성공적으로 공급하고 있어, 경쟁사의 범용센서 대비 상대적으로 높은 가격을 유지하고 있습니다. 대량생산체제를 통한 범용 칩형 온습도센서가 저렴한 가격으로 전 세계 시장에 공급되고 있으나, 당사는 고부가가치가 있는 고객 맞춤형 제품을 통해 시장에서의 기술 경쟁력을 점진적으로 확대해가는 과정에 있으며, 이러한 정밀도와 신뢰성을 필요로 하는 시장에서는 해외 경쟁기업들의 진입을 어렵게 만드는 성과로 이어지고 있습니다.

(다) 경쟁업체 현황

당사는 칩형 온습도센서 분야에서 글로벌 기업들과 경쟁하고 있습니다. 미국과 스위스에 본사를 둔 제조기업들이 주된 경쟁업체이며, 센서소자를 기반으로 한 측정기기, 설비 등을 제조하는 분야의 기업들과도 새로운 경쟁 체제를 구축하게 될 것으로 전망하고 있습니다.

(라) 시장 점유율

현재 고정밀 산업용 제품 중 자동차용, 산업용 제품 시장은 적용되는 기준이 다양하고 분야가 광범위 하기 때문에 특정 분야에서 당사의 점유율을 판단 하기에는 다소 어려움이 있습니다. 다만, 자동차에 사용되는 고정밀 센서 관련하여, 2020년 글로벌 자동차 판매량은 8,000만대 (현대자동차 연구소) 수준이고 그중에 InCar 및 ADS 습도센서가 적용된 차량은 총 1,800만대로 추정 하고 있습니다(당사분석자료). 차량 당 1개가 적용되는것을 가정 한다면 자동차 시장에서 당사의 점유율은 약 18% 수준으로 판단 됩니다.

(2) 미세먼지센서 경쟁 상황

미세먼지 센서 시장은 2015년 전까지 황사 및 PM10 기준의 오염을 측정하는 단순 level 시장으로 일본 업체와 당사가 오랫 동안 시장을 양분하였으나, 2016년 이후 대기 오염에 따른 사회적 문제가 이슈로 떠오른 후 PM2.5 센서로 급격히 시장이 전환되며 수요가 급증함에 따라, 다수의 중국 업체가 공격적인 생산 설비 투자로 PM2.5 센서 시장을 주도하고 있습니다.

(가) 경쟁형태(독점, 과점)

먼지센서 시장은 2000년대 초반부터 공청기와 에어컨 등 공기제품 적용 PM10 센서 위주의 시장에서 당사, 일본의 샤프, 신에이 등이 경쟁하는 독과점 시장이었으나 2015년부터 신생 중국 업체들이 동 시장에 진입함에 따라, 일반 공기제품 적용 먼지센서는 가격 경쟁이 치열한 레드오션 시장이 되어 버렸습니다. 2018년 이후 자동차 및 산업용 미세먼지 센서 수요가 차차 늘어나며, 동 고정밀 고신뢰 시장에서는 센시리온, 암페놀, 중국의 플랜타워, 우한큐빅 및 당사가 초기 진입을 놓고 치열하게 경쟁하는 일종의 과점 시장 이라고 할 수 있습니다.

(나) 진입 장벽

범용 저가 먼지센서는 비교적 벤치마킹 개발이 가능한 모듈 제품이라 생산 비용이 낮고 양산성이 높은 회사가 쉽게 진입 할 수 있는 시작이어서 가격 경쟁력이 좌우하는 시장으로 진입장벽이 낮다고 할 수 있습니다. 당사는 이미 2003년부터 동 시장에서 매출과 이익을 실현 해 오고 있었으나, 중국업체 들이 대거 진입에 의해 신규 매출 보다는 기존 장기 고객 매출 만 대응하고 있습니다.

당사가 역점을 두고 개발한 고정밀 고신뢰 미세먼지센서는 자동차 적용 품질을 인정 받았고, 고아설계 기술을 이용 다양한 형태로 개발 산업용 고객 맞춤형 센서로 개발, 자동차, 산업용, 스마트센서노드 등에 적용 할 예정 이며, 이러한 Application은 고부가 시장이며 쉽게 대체하기 불가능한 시장이라 기술적, 영업적 진입 장벽이 높다고 할 수 있습니다.

(다) 경쟁업체 현황

5년전까지도 공기제품 시장에서 1, 2위를 다투던 일본의 신에이, 샤프는 중국업체 들의 약진 후 일부 장기 고객 만 대응하고 이렇다 할 신제품 개발은 없는 실정이고, 중국의 우한 큐빅과 플랜타워 등은 정부의 과감한 지원에 힘 입어 대량 양산체제를 갖추고 물량과 가격 공세로 시장에 빠르게 진입 불과 2~3년 사이 공기제품 시장 시장점유율 1, 2위를 중국업체 들이 차지하고 있습니다.

산업용, 자동차용 고정밀, 고신뢰 미세먼지센서 시장은 스위스의 센시리온과 미국의 텔에어 등이 신규 개발품으로 진출, 아직은 본격적으로 열리지 않은 시장의 선점을 놓고 경쟁하고 있습니다.

(라) 시장 점유율

다. 신규 사업 관련 세부사항

1) 고성능, 고신뢰 온습도 센서

앞서 설명한 당사의 온습도 센서는 저항형, 용량형, 칩형온습도 센서와 모듈을 지칭하며, 당사의 온습도 센서는 일반 범용 센서에 비해 고정밀 고신뢰 사양으로써, 산업용 및 고부가 어플리케이션을 목표로 공급 중입니다. 기존 제품 라인업 외에 추가적인 제품 upgrade와 신규 부가가치 창출을 위해 다음과 같은 제품을 개발 진행 중이며, 사업 확대와 효율성 높은 어플리케이션 창출을 위해 다음과 같은 신규 사업을 추진 중 입니다.

가) 백금(Pt)온습도 센서

백금 온습도센서는 고정밀 온도 측정이 가능한 PT(백금) 소자를 이용하여 기존 HumiChip® 2세대 제품의 습도셀과 함께 side by side 형태로 두 가지 습도 및 온도 cell을 배열한 3세대 HumiChip®으로써, 기존 2세대 HumiChip® (-20~60℃ 범위 내 온도 측정 범위에 ± 0.2℃ 정확도 보유)의 성능을 개선하여 -40'C~125'C까지 ± 0.2℃ 성능을 보장하고 빠른 응답성을 갖도록 구현된 고정밀 device에 해당합니다. 저온 및 고온에서 동작 성능의 보증을 요구하는 프리미엄 냉장/냉동 디바이스, Smart Application(Farm, Factory) 및 전기 자동차 공조 시스템에서의 전기 효율과 에너지 절감을 요구하는 application에 필요한 device입니다. 정확한 측정 데이터를 통한 신뢰성 확보를 통해 의사결정을 내려야 하는 산업용 스마트 어플리케이션을 타겟 하고 있습니다.

(1) 기술 개요

당사의 칩형 온습도센서 HumiChip®은 소재 및 소자에 대한 연구개발과 고정밀 customized calibration 기술을 통해 지속적인 성능 향상을 이뤄냈습니다. 센서 정밀도의 개선과 내구성에 대한 검증을 통해 일반 범용 센서와의 차별성을 가지게 되었고 특수 환경이나 산업용, 자동차 등 차별화된 분야에 적용이 가능해졌습니다.

상대습도는 항상 온도가 동반되어야 하는 함수로 정밀한 상대습도는 정밀한 온도 측정에서 시작됩니다. 그러나 현재 상용화 되어있는 온습도센서는 모두 ROIC내에 온도센서가 내장되어 있어 센서 재질과 패키징 디자인에 의해 정밀도와 반응성이 영향을 받습니다. 정밀 calibration을 통해 일반 환경에서의 온도 accuracy는 많이 개선되었으나, 구조적 한계와 동시에 극 환경에서의 정밀도는 여전히 낮은 수준입니다.

온도 센서를 통한 에너지 효율은 전기자동차, BMS등의 자동차 산업과 온도 제어가 필요한 산업, 가전 등에서 정밀도와 반응성이 빠른 센서를 요구하고 있습니다. 또한 최근 들어 습도센서의 정밀도 및 내구성이 높아지고 상용화 되면서 온도와 동시에 습도를 제어할 수 있는 요구사항이 증가하고 있으나, 현재 상용화 되어있는 온습도센서의 온도 정확도는 온도센서의 정확도를 따라가지 못하고 있습니다. 이에 온습도센서의 온도 정밀도가 높아진다면 향후 고정밀 온습도센서의 시장은 지속적으로 성장할 것으로 예상됩니다.

이에 당사는 고내구성의 습도센서를 기반으로 온도센서 중 가장 정밀도가 높은 백금을 반도체 공정을 통해 습도센서 소자와 같이 제작하여 온도와 습도의 정밀도와 반응성을 높인 신규 칩형 온습도센서를 개발 진행 중입니다.

(2) 개발 현황

RTD (Resistance Temperature Detectors)는 저항 온도 센서의 한 종류로, 온도가 변함에 따라 저항 수치가 변하는 저항을 포함하는 온도 센서입니다. 수년간 시험 기관과 산업 프로세스에서 온도 측정을 위하여 사용되어 왔으며 정확도와 반복성 그리고 안정성으로 좋은 평판을 받아왔습니다. RTD의 원 소재중 백금온도센서는 넓은 온도 범위에서 가장 정밀도 높은 센서로 알려져 있습니다. TCR (temperature coefficient of resistance, 온도변화당 저항변화계수)값을 통해 온도센서의 정밀도를 구분하는데, 다양한 센서의 형태와 공정조건을 통해 TCR값을 개선시킬 수 있습니다.

백금 RTD의 표준은 DIN 또는 IEC 표준으로 알려져 있으며 백금 RTD의 전세계적 표준 규격으로 간주됩니다. 이 DIN/IEC 60751(또는 간단히 IEC 751) 규격은 RTD가 0°C에서 100.00 Ω의 저항 그리고 0과 100°C 사이에서 0.00385 Ω/Ω/°C의 온도저항계수(TCR)를 갖는 사양입니다. DIN/IEC 751에는 다음과 같이 두 가지 저항 허용치가 규정되어 있습니다

Class A = = ±(0.15 + 0.002*t)°C 또는 0ºC에서 100.00 ±0.06 Ω

Class B = ±(0.3 + 0.005*t)°C 또는 0ºC에서 100.00 ±0.12 Ω

당사는 반도체 공정을 통해 박막형 백금온도센서를 제작하여 Class A급의 고정밀 온도센서를 당사의 습도센서와 결합하여 고정밀 온습도센서를 개발할 예정입니다. 1단계 고정밀 온습도센서는 당사 보유 정밀 calibration 기술을 적용하여 -40~125℃ 구간에서 전구간 ±0.2℃ 온도 정밀도에 ±2%RH 수준의 습도 정밀도 (-20~60℃)를 갖는 칩형 온습도센서를 제작, 2021년도에 상용화할 예정입니다. 기존에 상용화 되어 있는 온습도센서의 온도 정확도는 ±0.3℃ 수준이며 범위 역시 0~60℃ 수준으로 당사 목표 spec.보다 낮은 수준입니다.

2단계는 박막형 백금(Pt) 온도센서 정밀 가공과 세라믹 컴파운드 습도센서 기술을 통해 -70~180℃ 구간에서 non-calibration으로 class A의 온도 정밀도와 -40~90℃ 구간에서의 습도 측정이 가능한 정밀 온습도센서를 개발할 예정입니다. 산업 분야에서 고온고습에서의 습도 측정이 요구되는 제철 등 특수 산업분야의 적용이 가능해지며, 국내에서 전량 수입 중인 Radiosonde용 센서 적용이 가능해집니다.

아래 그림은 당사에서 개발중인 백금(Pt) 온도센서를 적용한 칩형 온습도센서와 이를 이용한 특성 분석 및 정밀 calibration 결과를 도식한 그래프입니다. 당사 공정 기술로 개발된 백금(Pt) 온도센서의 아날로그 데이터를 분석한 후 ROIC를 통한 특성 구현을 확인 후 정밀 calibration을 통해 -40~125℃에서 ±0.2℃의 정밀도를 갖는 센서를 제작하였습니다.

백금(Pt) 온도센서를 이용한 고정밀 칩형 온습도센서는 현재 양산을 위한 최종 디자인 선정과 양산calibration 설계를 진행하고 있으며, 2021년 양산을 목표로 현재 개발이 진행중입니다.

< 자체 제작한 박막형 온도센서와 calibration을 통한 정밀도 개선 >

나) 세라믹 컴파운드 센서

세라믹 센서는 시장에 널리 쓰이고 있는 폴리머 기반 온습도 센서와 다르게 고온 동작이 가능하며, 내화학성을 갖고 있어, 기존 폴리머 기반 센서의 약점을 커버할 수 있는 신소재 센서입니다. 당사는 미국 Roscid Technology와 기술 협력을 통해 새로운 소재와 form factor로 기존 센서의 한계점을 극복할 수 있는 고신뢰 센서를 개발 중입니다.

(1) 기술 개요

폴리머를 이용한 상대습도 센서는 전기 저항형 습도센서에서 정전 용량식 습도센서로 발전하면서 사용온도 범위가 넓어지고, 내구성과 내화학성의 개선으로 다양한 산업 분야에서의 적용이 가능해졌습니다. 특히 당사는 산업용 센서에서 요구되는 한계온도에서의 습도 정확도와 히스테리시스 특성을 개선하는  신규 소재 개발을 통해 타사의 제품과 대비 정밀도 내구성에서 기술적 비교 우위를 가지게 되었습니다.

그러나 이러한 엔지니어링 폴리머를 이용한 상대습도센서도 결국 모든 화학성분에 특성을 유지할 수는 없습니다. 이에 농업분야나 의료분야에 적용된 폴리머 상대습도 센서는 수명이 짧아지거나, 적용이 안되는 경우가 있습니다.

또한 습도가 거의 존재하지 않는 영하온도에서의 저습구간의 측정은 정전 용량식 습도센서로 측정이 가능하나 60℃이상이 고온에서 80%RH 이상의 고습 구간에서는 정전 용량식 습도센서의 수분 흡착 특성으로 정확한 측정이 어렵습니다. 이러한 고온 고습 영역에서는 전기 저항식이 정확한 특성을 보일 수 있으나, 폴리머 내열성이 낮고 (< 90℃) 저습에서의 정확도가 낮습니다.

세라믹 습도센서는 우수한 내화학성 및 내열 특성으로 고온 고습환경에서의 측정시 적용되고 있습니다. 그러나 회복 특성이 약해 주기적 후 가공이 필요하고 저습 영역에서의 측정 정확도가 낮으며, 제조 단가가 높아 고온 고습 환경의 특수한 상황에서 많이 사용됩니다.

최근NASA에서 빠른 반응속도와 내구성을 갖는 세라믹 센서 소재 개발을 하였으며, 이에 대한 특성 분석 및 상용화 여부를Roscid사와 검토하고 있습니다. 본 센서는 폴리머형 습도센서와 세라믹 습도센서의 장점을 모두 지니고 있는 고사양제품으로 폴리머형 습도센서의 넓은 범위에서의 습도 측정과 반응성 그리고 세라믹 습도센서의 장점인 고온 고습 환경에서의 측정 및 내화학성의 장점을 모두 가지고 있습니다. 이에 당사에서는Roscid사와의 협력을 통해 개발된 습도 감습재의 상용화 및 제품화에 대한 연구를 협업할 예정입니다.

< NASA와 Roscid가 진행중인 세라믹 습도센서의 기술 보고서 >

(2) 개발 현황

현재 NASA는 Roscid사와 함께 샘플로 제작한 센서를 다양한 조건으로 테스트를 진행하고 있으며, 테스트 결과에 대해 당사와 공유하고 있는 상황입니다. 코로나로 인해 올 상반기 예정 이였던 NASA와의 미팅은 불발 되었으나, 지속적으로 문서를 통한 교류는 진행중입니다.

< 당사와 Roscid와의 기술 협약 문서 >

테스트 결과를 통해 고습에서의 장기 방치 후 회복 특성에 대한 테스트 결과 등을 공유하였으며, 센서의 전극 재질 및 디자인과 관련한 세부 설계 사항을 같이 논의한 상황입니다.

< NASA에서 개발한 센서의 테스트 data와 센서 소자 디자인 설계 >

당사의 양산 시스템 및 설비 사양 그리고 본 센서를 양산하기 위한 제조 공정 설계 등을 Roscid를 통해 NASA 연구진과 공유하였습니다. 아울러 센서 제작에 대한 제조 process를 검토하여 내용을 전달했습니다. 당사는 올해 안으로 NASA에서 제조한 감습재를 받아 샘플 제작을 진행할 계획입니다. 2022년 상용화를 목표로 업무가 진행중입니다.

본 센서는 폴리머형 습도센서의 진입 한계인 고온 내구성을 통한 산업용 센서와 극환경에서의 고정밀 시장 분야에 적용이 가능합니다. 또한 신규 ROIC를 적용하여 내구성 온습도센서로의 응용이 가능합니다. 또한 설계 개선 및 공정 개선을 통해 -40~90℃ 구간에서 calibration 없이 ±2%RH 이상 수준의 습도 측정이 가능한 정밀 온습도센서를 개발할 예정입니다.

다) 결로 예지 센서

당사가 현재 보유하고 있는 결로센서 기술의 소재 및 형태의 Upgrade를 진행 중이며, 더 빠른 반응속도와 신뢰성 확보를 통해 전기 자동차의 ADS 솔루션에서의 fogging 방지용 sensor 및 FPCB(유연기판) 형태의 프린터블 센서(인쇄공정제조 가능한 센서) 개발로 손쉽게 곡면이면서 투명한 자동차 전후면 유리 및 wearable device 등과 같이 안전 운행과 침수 방지를 위한 센싱 솔루션을 적용하여, 저전력, 고신뢰성의 어플리케이션으로 침수나 습기로 인해 발생 되는 문제점을 미리 인지하여 알려 주는 기능의 센서 개발을 진행 중 입니다.

(1) 기술 개요

결로 예지 센서는 초기 VCR, 복사기의 헤드 보호용 센서로 개발되어 HVAC 분야의 결로 방지 시스템에서의 감지 센서로 활용되고 있습니다. 온도 보상이 필요 없고 빠른 반응성 때문에 간단한 회로 구성으로 ON/OFF 제어 기능이 가능합니다.

그러나 결로 예지 특성상 장착 방식이 제한적이고, 히스테리시스 및 반응속도에 대한 좀더 나은 성능에 대한 요구와 결로 환경에서의 내구성이 복합적으로 요구되고 있습니다. 아울러 산업용을 넘어 자동차 분야에 대한 적용을 위해서는 지금보다 높은 신뢰성 수준이 요구됩니다.

당사는 상대습도센서 기술을 기반으로 결로 예지 센서 연구 개발을 통해 센서 성능 개선 및 신뢰성 수준을 높여 결로 방지 제어 시스템 시장의 진입을 확대할 예정입니다. 또한 센서 디자인 개발을 통해 센서의 응용범위를 넓히고자 합니다.

(2) 개발 현황

현재 당사에서 양산중인 결로센서는 HVAC 공조에서 결로 방지 시스템에 적용되고 있습니다. 냉각시스템의 경우 주변공기와의 온도 편차로 인해 외벽에 결로가 발생할 수 있으며, 이를 차단하기 위해 센서를 통해 결로가 발생하기 전 신호를 받아 주변 공기의 온도와 습도를 제어하여 결로가 발생하지 않도록 합니다. 이슬점을 통한 공조 제어로 에너지 효율을 높일 수 있습니다.

이러한 특징에도 불구하고 센서의 특성상 결로가 발생하는 위치에 정확히 부착해야 한다는 점과 ON/OFF 스위칭 센서의 특성상 센서의 정확도를 표현할 수 없으며, 장시간 고습과 저습을 유동할 경우 발생되는 히스테리시스 문제로 인해 활용성이 상대습도센서에 비해 낮습니다

< 다양한 디자인의 당사 결로 예지 센서 >

현재 당사의 결로 예지센서는 제한적인 측정 방식에 대한 개선으로 substrate의 form-factor 변경을 검토하고 있습니다. 결로센서는 측정 방식이 제한적이고 측정 방식에 따라 특성 편차가 나는 제품이므로 유연기판을 통해 장착성 및 반응속도 개선을 기대 하고 있습니다.

< F-PCB 기반 결로 예지 센서 >

또한 현재 결로센서 감습재가 가지고 있는 특성상의 문제를 파악하여 새로운 감습재에 대한 연구를 진행할 예정입니다. 전도성 카본의 경우 외관상 투명한 상대습도센서에 비해 검은색으로 장착성에 한계가 있으며, 같이 사용되는 폴리머의 물성상 반응속도에 한계가 있습니다. 또한 당사 결로센서의 반응속도인 5초는 상대습도센서의 반응속도 수준으로 결로센서의 응용상 좀더 빠른 반응속도의 구현이 요구됩니다.

정확한 switching point를 구현하고 반응속도를 개선시킬 수 있는 감습재의 물성에 대한 연구와 새로운 감습재의 개발에 대해 진행중이며, 현재 세라믹 상대습도센서를 포함한 몇가지 물질에 대해 Lab. Test가 진행되고 있습니다.

폼팩터의 변경을 통한 응용성 증대는 2021년 제품 출시를 목표로 하고 있으며, 신규 감습재 적용을 통한 새로운 형태의 결로 예지 센서 개발은 2023년 양산을 목표로 하고 있습니다.

2) 공기질 통합센서 노드 및 트랜스미터

가) 공기질 통합센서 노드. AQ-Rite(당사 제품모델명)

(1) 개요

세계적인 추세로서 인구 증가 및 도시집중 현상이 가속화되고 있습니다. 이에 따라 도시 인프라 부족, 에너지 및 환경오염 등 도시 문제가 지속적으로 증가하고 있습니다. 실제로 세계 주요 도시들은 지리적으로는 전체 면적의 2%만을 차지하고 있으나, 에너지의 66%, 식수의 60%를 소비하고 있으며, 이산화탄소의 배출량은 전체 70%를 차지하고 있습니다.

국내외적으로 많은 정부 및 기관들이 이러한 각종 도시 문제를 해결하고, 시민들의 삶의 질을 개선하기 위해, ICT/빅데이터 등 차세대 정보기술을 도시에 접목함으로써 자원을 효율적으로 사용하고 환경에 미치는 영향을 최소화하여, 궁극적으로는 도시의 지속가능성을 높이려는 노력(Smart city)을 진행 중에 있습니다.

우리나라도 도시집중으로 인해 인구의 절반 이상이 공동주택(아파트 등)에 거주하고 있으며, 고령화, 1인가구 및 맞벌이 가구 증가와 같은 사회환경 변화와 맞물린 사회갈등 요소가 대도시를 중심으로 이슈화되고 있습니다. 특히, 도시의 과도한 에너지 소비와 이로 인한 공기오염 문제 해결이 우선이며, 이를 위해 주거공간에서의 효율적인 에너지 관리 및 공기질 관리가 절실한 실정입니다.

그리고 이는 시민들의 주거환경 정보에 대한 상세한 정보 수집을 기반으로 하되, 단순한 참고 수준이 아니라 고정밀, 고신뢰성 정보로서 향후 도시 정책 수립 및 시행에 활용할 수 있는 수준이어야 할 것입니다. 또한 이러한 관리는 획일적 솔루션이 아니라, 사회환경 변화에 따른 소비패턴 변화에 맞추어 자율적이고 개인적이며 능동적인 홈케어 서비스로 구현되어야 합니다. 즉, 현재의 기능/편의성 중심의 스마트 가전이 아니라, 주거공간이 사람을 돌보는 지능형 케어로 사람이 원하는 위치 및 시간에 적절하고 정확한 서비스가 제공될 수 있도록, 5G/IoT를 이용한 연결, 인공지능, 데이터 융합을 통한 플랫폼을 기반으로 한 인간 중심의 지능형 생활환경(리빙케어) 디바이스 개발이 필요합니다.

이상과 같은 시대의 변화와 이에 따른 시장의 요구에 대응하기 위해, 당사가 보유하고 있는 환경 센서(칩형 온습도센서와 미세먼지센서)를 기본으로 탑재하고, 사용 환경에 따라 필요한 센서를 선택적으로 추가할 수 있는 공기질 통합센서 노드를 개발하고자 합니다.

공기질 통합센서 노드는 공기질을 구성하는 여러 가지 요소들 예컨대, 미세먼지, 온/습도, 이산화탄소 등 인간들의 활동과 상호연관성이 존재하는 개별 인자들에 대한 측정과 정보 분석을 통해 실시간으로 공기질 통합정보를 제공하고, 더 나아가서 공기질 통합정보를 활용하여 공기중 부유 생물입자의 존재를 추정할 수 있는 경보 알고리즘을 개발함으로써 적절한 환기 시점을 공조시설 혹은 장치에 제공할 수 있는 스마트 센싱 솔루션을 개발하고자 합니다.

(2) 개발 현황

① 공기질 통합센서 노드

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당사가 개발 중인 공기질 통합센서 노드는 각각 별도의 환경인자를 측정하는 센서들을 고객 요구에 따라 장착하여 노드를 구성할 수 있도록 모듈 형식으로 개발하고 있습니다. 따라서 일반사용자, 다중이용시설 및 산업현장에서 각각 요구하는 필요에 따라 대응이 가능합니다. 당사의 AQ-Rite 디자인은 영국의 Tangerine사와 협업을 통해 국내외에 디자인 특허 등록을 완료하였고, 공기질 센싱 뿐만 아니라 복합 센싱 솔루션으로써 국내외 마케팅을 진행 중 입니다. 경쟁력을 위해 영국 디자인 회사와 협력하여 디자인 개발을 완료하였으며, 성남도시개발공사(SDC)와 함께 다중이용시설 내 공기질 모니터링 네트워크를 시범 운용 중에 있습니다.

또한 신규 사업분야에서 경쟁력을 갖추기 위해 에어로졸 측정 및 분석 분야에서 세계 최고 수준의 기술력을 보유하고 있는 PALAS社(독일)와 협력관계를 구축하여, 공기질 통합센서 노드 개발 및 고정밀 미세먼지 측정 알고리즘 개발 등을 진행하고 있습니다.

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아울러 스마트시티 프로젝트의 일환으로 독일 도시(베를린)를 대상으로 연방정부와 컨소시엄(폭스바겐-팔라스-당사)을 이루어 도시 내 교통, 인구밀도 등 변수에 따른 공기질 센서 네트웍 연구를 진행하고 있습니다. 당사는 컨소시엄 내에서 센서 노드를 공급하는 역할을 수행 중에 있습니다.

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② 바이오 에어로졸 경고 알고리즘

당사는 개발 중인 통합센서 노드의 고부가가치 부여를 위해 실내 인구 밀집도 및 활동과 미세먼지 농도 관계 분석을 통해 공기중 부유 생물입자 예측 기법을 개발 중에 있습니다.

이를 위한 상세한 진행사항은 다음과 같습니다.

실내 생물입자는 사람, 애완동물, 배관, 식물, 공조시스템, 곰팡이, 재부유 입자, 외부 유입 등에 의해 발생됩니다. 특히, 인간은 실내에서 가장 큰 생물입자 공급원 중 하나로 호흡과 각질 탈락으로 인해 매일 수백만 개의 입자들을 배출하는 것으로 알려져 있으며, 연구결과에 따르면 1명의 인간이 1시간 동안 방출하는 미생물은 박테리아, 곰팡이가 각각 3.7×107, 7.3×106개로 나타났고, 실제 한국 주거공간별 미생물 조사와 사무실 부유 미생물 양상 조사에서 실내 박테리아의 대부분은 Staphylococcus sp., Micrococcus sp.로 인간에서 유래한 박테리아로 조사되어 있습니다. 결과적으로 인간의 밀집도(점유율)가 실내 공기 중 미생물 농도와 분포에 영향을 줄 수 있음을 알려줍니다.

이는 최근 이슈인 COVID-19에 대해서도 적용하여 생각할 수 있습니다. 감염자의 호흡, 말, 기침 등을 통해 바이러스는 비말에 실려 밖으로 나오게 되고, 이 중 작은 비말의 증발에 의해 비말 핵(≤5㎛)이 형성되면 바이러스는 이 입자를 통해 공기 중에서 오랜 시간 동안 부유하게 됩니다. 하지만 대부분의 비말은 큰 입자를 형성하기 때문에 수 초 내지 수 분 내로 바닥, 표면에 가라앉거나 손, 물체 등을 통해 다른 곳으로 이동하게 되는데, 이러한 바이러스는 비교적 큰 먼지(≤10㎛)에 부착되어 실내 활동 등을 통해 낮게는 수 센티미터, 높게는 수 미터까지 부유하게 되고 사람의 호흡기관 및 점막을 통해 감염을 초래할 수 있습니다.

이상과 같은 가설로부터 실내공기질 측정인자(ex. PM, CO2, RH/Temp. 및tVOC(다종유해가스)들과 부유생물입자들과의 상관관계를 확인하기 위해 실험계획을 수립, 실험을 수행하고 다음과 같은 측정 결과를 얻었습니다.

.	실험 환경은 다음과 같습니다. 개발 중인 통합센서 노드를 사용하여, 4~5명의 인원이 사용하는 회의실의 실내공기질을 측정, 데이터를 획득하였습니다. 회의 시작 전과 도중 및 종료 후 각각의 시점에서 공기수집기로 부유입자를 수집하고 공정시험법에 따라 배양하였습니다. 그 결과는 아래와 같습니다.

< 밀폐공간에서 인원에 따른 먼지와 이산화탄소의 변화 >

< 밀폐공간 외부의 환경 변화 >

실내(초)미세먼지 농도는 실외 대기 중의 농도 추세와 유사하였으며, 실내 이산화탄소 농도는 사람의 활동 및 수와 비례하는 결과를 확인하였습니다. 또한, 회의 인원 중 흡연자에 의한 일산화탄소 농도가 증가하는 것과 전체 인원들의 활동에 의해 휘발성유기화합물(tVOC) 농도 변화도 확인할 수 있었습니다.

< 시간에 따른 일산화탄소와 휘발성유기화합물의 변화 >

수집된 입자를 배양하여 확인한 결과는 아래와 같습니다.

< 시험기간 중 실제 포집한 입자 배양 결과 >

이로부터 실내 미세먼지(PM10)농도와 부유 미생물입자간의 상관관계를 추정할 수 있었으며, 다른 공기질 인자들과 사람의 활동 정도간의 관계를 유추할 수 있었습니다.

< 미세먼지농도와 부유미생물입자간의 상관관계 >

결과적으로, 실내/외 공기질 측정정보로부터 실내 부유생물입자 수준을 추정하여 알려줌으로써 적절한 환기시점 및 에어가전 제어수준을 결정할 수 있도록 알고리즘을 개발하고 있으며, 2021년 하반기에 출시 예정인 공기질 통합센서 노드에 적용, 고부가 경쟁력을 부여하여 국내 및 국외 에어가전 시장에 적용할 예정입니다.

나) 산업용 온습도 트랜스미터

(1) 개요

반도체, 석유/가스, 발전 및 전력관리 등 수많은 산업/제조 분야에서 습기(moisture) 측정과 제어는 매우 중요합니다. 기본적으로 산업 분야에 있어 습기란 불순물 혹은 오염물질이며, 기체 혹은 액체상 형태로 존재하는 수분은 제품의 품질을 저하시키고, 공장 내 장비/설비의 손상을 초래함으로써 운영/관리 비용을 증가시키는 원인이 됩니다. 이는 습기가 구리, 청동, 탄소강과 같은 금속을 포함한 거의 모든 표면에 침투될 수 있기 때문입니다.

특히, 제조 및 연구시설에서 널리 사용되는 압축공기와 여러 산업용 가스 등에 존재하는 습기는 그 결과물의 정확성을 감소시키고, 배관 및 장비류를 부식시켜 생산품의 품질 저하를 일으키며, 저온에서 얼음을 형성하여 부품과 장비의 마모와 고장을 일으키는 원인이 될 뿐만 아니라 다른 화학물질들과 반응하여 제조 공정에 영향을 미치게 합니다.

따라서 수분의 레벨을 모니터링하고 제어하는 것은 생산성 향상에 필수적입니다. 하지만 다른 공정 변수(압력, 온도, 유량 등)와 달리 산업 분야에서 습도를 정확하고 일관성 있게 측정하기는 매우 어려운 실정입니다.

기본적으로 습도는 가스상의 수분 측정 단위로, 상대습도와 절대습도로 표현됩니다. 상대습도는 동일 온도에서 포화에 필요한 수증기 양에 대한 실제 존재하는 수증기 양을 백분율로 표현한 것으로 기상 응용 분야에서 널리 통용되고 있으며, 절대 습도는 주어진 온도와 압력에서 단위 부피의 공기에 존재하는 수증기의 질량으로 표현한 것으로 산업계에서 가장 많이 사용되고 있습니다. 이슬점(노점)은 절대 습도 측정에 사용되는 단위로 가스가 일정한 압력에서 냉각되는 경우 결로가 발생하는 온도를 말합니다. 즉, 이슬점 측정을 통해 가스 내 존재하는 수증기의 양을 알 수 있으며, 수증기의 응축 시점 및 조건을 예측하여 알려줄 수 있습니다.

이상과 같은 산업/제조 분야 뿐만 아니라 최근에는 기후변화와 전염병 유행 등과 같은 자연재해 등의 영향으로 의료, 방역, 공중보건 분야 등의 극한 환경에서의 습도 측정 수요가 급격히 증가하고 있으며, 일반 상온 조건이 아닌 특정한 조건, 즉 저온이나 고온 혹은 저습이나 고습 등의 환경 하에서 정밀하게 습도를 측정하면서 동시에 여러가지 화학약품(소독제 등)에 대해 내화학성, 신뢰성이 우수한 측정장비에 대한 수요가 증가하고 있습니다.

이러한 분야에서는 현존하는 최고 기술 수준의 폴리머 기반 센서라 할지라도 요구하는 특성을 만족시키기 힘든 상황입니다. 이에 부응할 수 있는 기술이 Chilled Mirror Hygrometer(노점계)입니다. 현재 노점계를 제작, 판매할 수 있는 회사는 세계적으로 손에 꼽을 정도이며, 실제 노점계의 핵심기술인 냉각거울 광학계를 설계 제작할 수 있는 회사는 전세계에 3개사 정도입니다. 당사는 이들 중 하나인 미국의 ROSCID 사와 기술협력을 맺고 공동 개발을 진행 중에 있으며, 점진적으로 제약, 석유화학, 가스, 반도체 등의 산업 분야에 시장을 확대해 갈 계획입니다.

(2) 개발 현황

① 온습도 트랜스미터

자체 개발 중인 트랜스미터는 당사의 칩형 온습도센서(HumiChip®)가 탑재된 프로브(probe)를 적용하여 개발하고 있습니다. 용량형 센서의 특성상 수증기 압력의 변화에 민감하고, 빠른 반응과 넓은 보정 범위를 특징으로 하며, 무엇보다 구매 및 운영 비용이 다른 기술에 비해 상대적으로 합리적이며, 당사 HumiChip®의 고정밀, 고신뢰성 특성이 필요한 저온 어플리케이션(콜드체인, 냉동공조시설 등)에 최적화 되도록 개발 진행 중입니다.

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하지만 폴리이미드 등과 같은 고분자 화합물을 기반으로 한 감습막을 사용하기 때문에 부식성 가스 등 내화학성에 취약하다는 단점이 있어 다양한 산업 가스 현장에서 습도를 측정하는데 한계가 있는 것으로 알려져 있습니다. 이에 당사는 ROSCID 사와 기술협력을 통해 광학적 냉각거울 노점계를 개발하여 각각의 시장에 대응할 계획을 가지고 있습니다.

② Chilled Mirror hygrometer(노점계) 트랜스미터

이슬 또는 서리의 형성은 전기광학 시스템에 의해 정밀하게 관측되며, 정밀한 온도제어/계측기에 의해 자동으로 거울을 냉각 및 가열을 반복함으로써 응축된 이슬을 기화시키고 오염 물질에 의해 오염된 거울 표면에서의 반사광에 대해 자체 교정을 수행할 수 있어서 장기간 고신뢰성의 측정이 가능합니다. 광학적 냉각거울 센서 기술은 금속 거울에 이슬(Dew) 또는 서리(Frost)가 형성되는 시점까지 테스트 중인 가스가 접촉하는 거울 표면을 냉각시켜 이슬 또는 서리점을 측정하기 때문에 다른 기술에 비해 정확도가 뛰어난 반면 일반적으로 비싼 가격대를 형성하고 있습니다. 이에 당사는 냉각거울 광학계 기술을 ROSCID사와 공동개발을 통해 당사가 가진 정밀가공 및 양산 기술력을 바탕으로 합리적인 솔루션을 개발하고 있습니다.

< Chilled Mirror 트랜스미터 개발 개념도 >

III. 재무에 관한 사항

1. 요약재무정보

2. 연결재무제표

당사는 보고기간 종료일 현재 해당사항이 없습니다.

3. 연결재무제표 주석

당사는 보고기간 종료일 현재 해당사항이 없습니다.

4. 재무제표