0. 목차
- '나노 센서'란?
- '나노 센서'의 스마트화
- '나노 센서' 핵심 기술
- 웨어러블 나노 센서
- '나노 센서' 관련 기업
1. '나노 센서'란?
'센서(Sensor)'는 외부의 자극, 즉 측정하고자 하느 물리·화학·생물학적 양을 읽어들일 수 있는 신호로 변환하는 장치 또는 시스템이다. '나노 센서(Nano Sensor)'는 기존의 센서에 나노물질과 나노 크기의 구조물을 사용하여 센서의 성능을 현저하게 향상시키거나 소형·경량화한 부품을 말하며, 나노 수준의 복잡한 제어와 조작이 가능한 센서를 의미한다.
센서의 소형화는 크기가 매우 작다는 장점 때문에, 고도로 집적할 경우 센서의 단가를 현저히 낮출 수 있어 경제성이 우수하다. 그러나 센서를 작게 만드는 기술은 생각보다 복잡하다. 가령, '열화상 카메라(Thermal Imaging Camera)'에 들어가는 '적외선 센서'를 작게 만들면 빛을 흡수하는 면적이 줄어 감도가 떨어지며, '압력 센서'가 작아지면 외부 변화에 더 민감해져 정확한 측정이 어렵다는 문제가 있다.
최근 '나노기술(Nano Technology)'을 접목시킨 '나노 센서(Nano Sensor)'는 기존의 센서와 달리 크기가 매우 작음에도 우수한 감도를 가지며 전력 소모량이 적다. 이에 나노센서 기술 개발에 대한 국내외 연구자들의 관심이 집중되고 있다. '나노 센서'는 크기가 작아 사용이 간편하면서도, 기존 센서보다 감도 등의 기능이 향상되거나 새로운 기능이 부가되어, 완전히 새로운 센서 시장을 창출할 가능성을 가지고 있다. 집적된 '나노 센서' 는 기존의 값비싼 분석 기기를 대신하여, 통신 시스템과 연결하여 측정 결과를 바로 송신하거나 경보를 울리는 데 사용할 수 있다. 또한 다양한 환경, 예컨대 '유비쿼터스(Ubiquitous)' 환경에서 나노센서를 통해 질병을 진단하고 모바일 장비를 통해 지정된 병원의 의사에게 전송되어 의사가 처방을 바로 내릴 수 있다는 점에서, 나노 센서의 발전 및 활용 가능성은 더욱 커지고 있다.
2. '나노 센서'의 스마트화
'미세 전자 기계 시스템(MEMS: Micro Electro-Mechanical System)'는 반도체 공정기술을 기반으로 성립되는 μm 크기의 초소형 정밀기계 제작 기술을 의미하고, '나노 전자기계 시스템(NEMS: Nano Electro-Mechanical System)'은 반도체 공정기술을 기반으로 성립되는 nm 크기의 초소형 정밀기계 제작 기술을 의미한다. 기존 센서에 '나노 기술(Nano Technology)' 및 '미세 전자기계 시스템(MEMS)', '나노 전자 기계 시스템(NEMS)' 기술을 접목하여 개발된 '스마트 센서(Smart Sensor)'는 단순 '센싱(Sensing)' 기능을 넘어 '통신(Communication)', '데이터 처리(Data Processing)', '인공지능(AI)' 능력을 갖추고 있으며, '스마트 홈 시스템(Smart Home System)', '원격진료 시스템(Telemedicine System)', '대규모 환경 시스템(Large-Scale Environmental System)', 'IoT(사물인터넷)' 등의 분야에서의 활용 가능성이 무궁무진하다.
특히 나노기술을 접목시킨 '바이오센서(Biosensor)'의 스마트화 및 소형화는 '헬스 의료산업'의 패러다임을 변화시키고 있다. '혈당(Blood Sugar)', '임신 호르몬(Pregnancy Hormone)', '암세포(Cancer Cell)', '콜레스테롤(Cholesterol)', '젖산(Lactic Acid)', '요소(Urea)' 등과 같은 생체물질과 '환경호르몬', '중금속', '농약'과 같은 환경 관련 물질의 신속 정확한 검출을 가능하게 하며, 의료 분야의 질병 진단 감지 한계를 축소하고 있다. 또한 '스마트 헬스케어(Smart Healthcare)'를 바탕으로 개인의 맞춤형 관리가 이루어지면서 '데이터 중심 의학(Data-Driven Medicine)'의 예방과 자기관리가 이루어지는 의료 혁신이 일어나고 있다. '데이터 중심 의학(Data-Driven Medicine)'이란 임상적인 의사결정에 있어 '기존 의료 데이터', '개별 환자의 유전체 데이터', '외부적인 데이터'를 포괄하여 이를 통합·분석·예측하여 도출된 결과를 바탕으로 환자에게 진료를 제공하기 위한 의학적 방법론을 의미한다.
'스마트 헬스케어'의 사례로, 침상에서만 사용하던 환자 모니터링이 환자가 이동하는 병원 내의 모든 공간에서 가능하다. 또한 환자의 '혈압', '호흡', '맥박', '산소포화도'를 24시간 내내 유무선 시스템으로 전송하여 중앙 모니터 및 병원 내 모든 컴퓨터를 통해 실시간 관찰도 가능하다. 집중 치료센터 내의 중앙감시장치는 병원 전체의 모든 모니터들을 24시간 실시간 관찰은 물론 입원 기간 동안 환자의 데이터를 저장하기 때문에, 더 정확한 환자의 건강 상태를 관리할 수 있다. 이외에도 '나노센서'는 나노 공정기술을 이용하여 칩면적을 최소화하고, 나노소재의 우수한 기능적 특성을 보여함으로써, 다양한 '웨어러블 기기(Wearable Divice)' 및 '모바일 환경'의 진화를 이끌고 있다.
3. '나노 센서' 핵심 기술
'나노 센서(Nano Sensor)'의 핵심 기술은 '나노 소재(Nanomaterials)' 및 '나노 전자기계 시스템(NEMS: Nano Electro-Mechanical System)' 기술이다. 공정 신뢰도를 높이고 '나노 소재(Nanomaterials)'를 대량 생산하기 위한 연구가 진행 중이며, 다양한 산업 분야 개척을 위한 나노센서의 개발이 활발히 진행되고 있다.
3-1. 나노 소재
- 나노입자(Nanoparticle): '나노입자(Nanoparticle)'는 수백 또는 수천 개의 원자들이 뭉친 덩어리로, 크기는 대략 수 '나노미터(nm)' 정도이다. '금속 나노입자'의 경우, 가시광선·자외선 영역의 빛을 쪼였을 때 강한 흡수가 일어나면서 금속 나노입자 주위의 '전도 전자(Conduction Electron)'들이 '공진(Resonance)'하는 현상이 일어난다. 이것을 '국소 표면 플라즈몬 공명(LSPR: Localized Surface Plasmon Resonance)'이라고 한다. LSRP을 이용한 '바이오센서(Biosensor)'는 수중의 바이러스나 박테이아와 같은 미생물의 성공적 검출이 가능하다. 그 외에도 수중의 납 이온과 같은 중금속의 우수한 검출 능력이 보고되고 있다. 나노입자는 그 자체뿐만 아니라 '벌크 매트릭스(Bulk Matrix)' 물질에 첨가하여 이용될 수 있으며, 기존의 필름 대신 '나노입자'로 이루어진 필름을 이용하면 센서의 감도를 크게 증가시킬 수 있다.
- 나노와이어(Nanowires): '나노와이어(Nanowires)'는 0차원 나노입자와 달리 길이 대 직경의 비율이 높은 특징을 가진다. '금속산화물 나노와이어'는 우수한 센서 물질로 인정받고 있다. '1차원 나노와이어'의 경우, 센서의 형태는 대부분 '전계효과 트랜지스터(FET: Field Effect Transistor)'로 이루어져 있다. 기존 2차원인 '박막형 FET' 센서에 비해 1차원 나노구조를 이용하게 되면, 센서의 표면적 비율이 높게 증가한다. 따라서 월등한 감도를 가질 수 있고, 상온에서 작동이 가능한 장점을 가진다.
- 나노 튜브(Nanotube): '나노 튜브(Nanotube)'는 0차원 나노입자와 달리 길이 대 직경의 비율이 높은 특징을 가진다. '금속산화물 나노 튜브'는 우수한 센서 물질로 인정받고 있다. '1차원 나노 튜브'의 경우, 센서의 형태는 대부분 '전계효과 트랜지스터(FET: Field Effect Transistor)'로 이루어져 있다. 기존 2차원인 '박막형 FET' 센서에 비해 1차원 나노구조를 이용하게 되면, 센서의 표면적 비율이 높게 증가한다. 따라서 월등한 감도를 가질 수 있고, 상온에서 작동이 가능한 장점을 가진다.
3-2. NEMS를 통한 '센서 소형화'
'나노 전자기계 시스템(NEMS: Nano Electro-Mechanical System)'는 나노 단위의 초소형 3차원 구조물 또는 이를 포함하는 시스템 구현 기술이다. 최신 현미경 기술을 이용하여, 원자·분자 레벨의 극미세 구조를 형성하고, '미세 가공 기술(Microfabrication Technology)'과 조합하여 '전자', '기계', '빛 재료' 등 다양한 분야를 융합시킨 '입체적 미세구조'나 '회로(Circuit)', '센서(Sensor)', '엑추에이터(Actuator)'를 실리콘 기판 위에 집적하여 시스템을 설계한다. '나노 전자기계 시스템(NEMS)'은 '센서(Sensor)'뿐만 아니라 '액추에이터(Actuator)'에도 사용이 가능하며, 나노기술을 통해 구성된 '나노 센서(Nano Sensor)' 및 '나노 엑추에이터(Nano Actuator)'는 나노 시스템의 핵심적 디바이스에 해당한다.
'NEMS' 기술은 기존의 '전기적 나노 정보' 매체를 다루는 '전자 정보 시스템'에서 다양한 형태의 '기계(Machine)', '열 유체(Thermal Fluid)', '광파(Light Wave)', '생화학적 나노 정보' 매체를 함께 다룰 수 있는 '복합적인 시스템'의 극미세화를 실현하였다. 앞으로는 '기계', '전자', '정보', '생명', '의료' 산업에서 '다기능', '고성능', '저전력', '저가' 신제품 창출과 폭넓은 산업 분야에서 기술적 파급효과를 가져올 것으로 예상된다.
'나노 전자기계 시스템(NEMS)'은 '미세 전자 기계 시스템(MEMS: Micro Electro-Mechanical System)'과 기술적인 부분은 유사하다. 하지만 'NEMS'는 크기가 매우 작아 '생명공학(Biotechnology)'과 '의료공학(Medical Engineering)' 분야에 주로 활용되고 있다. NEMS에 사용되는 주요 장비는 'Aligner', 'Evaporator', 'Etcher' 장비이다. NEHS의 제조공정은 크게 포토 작업을 통해 원하는 형상을 웨이퍼 표면에 구현하고, 형상에 맞도록 금속과 부도체를 증착하고, 필요 없는 부분은 에칭장비로 식각해 내는 것으로 구분된다.
다만 '리소그라피(Lithography)'가 핵심인 MEMS와는 달리 NEMS는 그 한계를 극복할 수 있는 고에너지빔을 이용한 '나노임플란트 리소그라피(NIL: Nano Imprint Lithography)' 공정, 자발적인 분자 간 결합력을 이용한 '나노메카트로닉스(Nano Mechtronics)' 공정이 요구된다. 또한 '나노 사이즈 머니퓰레이터(Nano-Size Manipulator)', '주사 터널 현미경(STM: Scanning Tunneling Microscope)', '주사 탐침 현미경(SPM: Scanning Probe Microsope)' '원자힘 현미경(AFM: Atomic Force Microsope)' 등에 의한 조작·측정이 필요하다는 차이점이 있다.
| NEMS 기술 | 세부 |
| 공정 | '나노임플란트 리소그라피(NIL: Nano Imprint Lithography) |
| 나노메카트로닉스(Nano Mechtronics) | |
| 조작 | 나노사이즈 머니퓰레이터(Nano-Size Manipulator) |
| 측정 | 주사 터널 현미경(STM: Scanning Tunneling Microscope) |
| 주사 탐침 현미경(SPM: Scanning Probe Microsope) | |
| '원자힘 현미경(AFM: Atomic Force Microsope) |
- 나노 임플란트 리소그라피(NIL: Nano Imprint Lithography): '나노 임플란트 리소그라피(NIL: Nano Imprint Lithography)'는 '마이크로 스케일(Micro Scale)'의 패턴을 갖는 고분자 소재 제품의 대량생산에 사용되는 엠보싱 기술을 '리소그래피(Lithography)'에 적용한 것으로, 나노 크기의 패턴을 가지는 요철 형태의 기판을 '폴리머 레진(Polymer Resin)'에 전사하는 방법이다. 고가의 장비가 필요하지 않으며, '전자빔 리소그래피(Electron Beam Lithography)' 등의 고급 리소그래피 기술을 이용하여 제작한 나노 스케일의 구조를 갖는 스탬프를 제작하고, 그 스탬프의 패턴을 고분자 박막에 각인하여 나노 스케일의 구조를 전사할 수 있다는 장점이 있다.
- 나노메카트로닉스(Nano Mechtronics): '나노메카트로닉스(Nano Mechatronics)'는 '기계공학(Mechanical Engineering)'과 '전자공학(Electronics)'을 합성한 합성어이다. '메카트로닉스 시스템(Mechatronics System)'은 전자와 기계 시스템의 단순 결합이 아닌, 고기능 제어를 위한 완전 통합 시스템을 의미한다.
- 머니퓰레이터(Manipulator): '머니퓰레이터(Manipulator)'는 로봇 공학에서 조작자가 직저 물리적으로 접촉하지 않고 재료를 조작하는데 사용하는 기계적 장치를 의미한다.
- 주사 터널 현미경(STM: Scanning Tunneling Microscope): 앞쪽 끝이 예리한 칩을 약 100nm까지 시료 표면에 접근시켜, 시료를 '미소 스텝(Small Step)'으로 '주사(Scanning)'하면서 시료와 칩 간에 흐르는 터널 전류를 검출하여 화상처리를 하는 방식의 전자 현미경이다.
- 주사 탐침 현미경(SPM: Scanning Probe Microsope): 뾰족한 탐침을 이용해 3차원 이미지를 현미경이다. 시료에 탐침을 접근시킬 때 나타나는 미세한 힘을 측정해 nm 단위에서 3차원 형상을 보여준다. 특이한 것은 탐침과 시료가 닿지 않는다는 점이다. 탐침과 시료 둘 다 손상되지 않아 비파괴검사를 할 때 유리하다.
- 원자 힘 현미경(AFM: Atomic Force Microsope): 현미경 내의 '캔틸레버 탐침(Cantilever Probe)'과 '원자(Atom)' 사이의 상호작용을 측정하여 시료의 표면을 스캔하는 장치이다. 빛을 사용하지 않는 비광학 현미경 중 하나이며, 원자 지름의 수십 분의 1까지 측정이 가능하다.
4. 웨어러블 나노센서
1차 모바일 혁명이라고 명명된 스마트폰 기술은 2009년 아이폰 출시 이후 폭발적인 증가세를 보이며 성장해왔다. 향후에 성장할 것으로 예상되는 차세대 모바일 제품은 '웨어러블 기기(Wearable Device)'를 꼽을 수 있다. '웨어러블 기기'는 사용자가 이동 중에 자유롭게 사용하기 위해 신체나 의복에 착용할 수 있도록 작고 가볍게 개발된 컴퓨터이다. 웨어러블 기기의 장점은 주변 환경에 대한 상세 정보나 개인의 신체 변화를 실시간으로 수집할 수 있다는 점이다.
특히 의료기술의 발달과 함께, 개인의 질병과 건강에 대한 관심이 크게 증가하였다. 이와 함게 무선 통신 기술이 발달하면서, 인체의 신호를 감지하는 '웨어러블 센서(Waearable Sensor)'와 '사물인터넷(IoT)'을 활용한 건강 진단과 건강 상태의 '실시간 모니터링(Real-Time Monitoring)' 기술이 각광받고 있다. '헬스케어(Healthcare)' 분야에 사용되는 '웨어러블 센서(Wearable Sensor)'는 다음과 같은 조건이 요구된다.
- 친화적인 물질: 첫째로, 신체에 직접 접촉되어 신호를 감지하기 때문에, 인체 친화적인 물질을 사용해야 한다. 피부와의 '접착성'이 좋아야 하고, 인체에서 발생하는 움직임 등의 변형에 대응할 수 있어야 하므로 '유연성'을 필요로 한다.
- 높은 민감도: 둘째로, 인체에서 발생하는 '맥박', '심박', '혈관 팽창·수축', '체온 변화' 등의 매우 미약한 신호를 신뢰도 높게 감지할 수 있도록 '높은 민감도'를 가져야 한다.
- 공정 효율성: 셋째로, 대량생산을 통한 저가 공정으로 제작할 수 있어야 하고, 제작 과정이 복잡하지 않아야 한다.
위에 언급한 조건을 모두 충족시킬 수 있는 '웨어러블 센서(Wearable Sensor)'는 '나노물질'이다. 즉 예컨대 '나노입자(Nanoparticle)', '나노와이어(Nanowire)', '나노 튜브(Nanotube)' 등 나노소재 기반의 소재를 사용하는 것이다. '나노입자'는 기판 표면의 구조·형태·성질에 영향을 받지 않으므로, 웨어러블 센서에 사용하기에 적합한 인체 친화적 고분자 유연 기판 위에 소자 제작이 가능하다. 또한 '나노입자'는 상온·상압 하에서 이루어지는 용액 공정을 사용하여 합성하기 때문에, 저비용으로 대량 생산이 가능하다. 간단한 공정을 통해 '나노입자의 크기', '리간드 종류' 등의 특성을 쉽게 조절할 수 있어 원하는 물성 확보가 용이하다. '리간드(Ligand)'란 수용체와 같은 큰 분자에 특이적으로 결합하는 물질을 나타내는 용어이다.
4-1. 웨어러블 스트레인 센서
'스트레인 센서(Strain Sensor)'는 외부에서 발생하는 변형을 전기적 신호 형태로 변환하여 변형을 감지하는 센서이다. 개인 헬스케어에 대한 관심이 커짐에 따라 '맥박', '심장 박동' 등 미세한 인체 신호를 감지할 수 있고, '로봇 공학(Robot Engineering)', '바이오 공학(Bio Engineering)' 등에 응용될 수 있는 고감도의 '스트레인 센서' 개발이 필요하다.
'나노입자(Nanoparticle)'는 그 물성 표면을 '표면 리간드 종류', 리간드 치환 과정 중 사용되는 '리간드 용매', 나노입자층 세척을 위해 사용하는 '세척 용매'에 따라 쉽게 제어할 수 있다. 그리고 두 가지 이상의 나노입자를 섞어 사용할 경우, 완전히 새로운 특성을 얻어낼 수도 있다. 예컨대, 나노입자 자체의 물성을 조절하여 투명한 '반도체성 ITO' 및 '부도체성 ZnO 나노입자'를 합성하고 둘을 섞어, 투명 초감도 스트레인 센서를 제작하였다. 이와 같은 기술은 초감도 특성을 이용하여 손목과 맥박의 발음에 따라 달라지는 '성대의 신호', '인체의 미세한 신호'를 성공적으로 측정할 수 있게 한다. 이처럼 하나 이상의 나노소재를 적용시킨 스트레인 센서는 '감도', '비용' 측면에서 현재의 '웨어러블 센서(Wearable Sensor)'가 가진 한계를 극복하고, '헬스케어(Healthcare)' 분야에서 요구되는 웨어러블 센서 특성의 상당 부분을 확보할 수 있을 것으로 생각된다.
4-2. 웨어러블 온도 센서
'온도 센서'는 외부의 온도 변화를 측정하고, 이를 신호로 나타내는 센서를 말한다. 현재 상용화되고 있는 온도센서는 충분히 높은 감지도를 가지고는 있으나, 고압·고온에서의 공정 과정이 복잡하고 제작 과정에서 발생하는 비용이 크다. 나노소재를 결합시킨 온도센서는, 용액 공정을 사용하여 상온·상압 하에 나노센서를 합성할 수 있다는 점에서, 기존 센서 대비 '제작 비용'과 '제작 난이도'를 대폭 낮출 수 있다.
'열팽창 계수(CTE: Coefficient of Thermal Expansion)'가 상대적으로 높은 고분자 유연기판을 함께 사용하여 온도센서의 감도를 높이는 기술도 개발되었다. 또 사용자가 센서에서 발생하는 신호를 쉽게 알아보고 이를 바탕으로 판단할 수 있도록 '미크로젤(Microgel)' 등의 빛의 파장을 제어하는 물질을 결합하여, 온도에 따라 색상이 달라지는 센서도 개발되었다.
4-3. 웨어러블 가스 센서
인간의 후각에 해당하는 '가스 센서(Gas Sensor)'는 인간의 신체와 결합되어 발생하는 신호를 모니터링하는 '헬스케어 분야', 질소산화물 및 일산화탄소 등 환경오염 유해 물질을 검출하는 '안전 진단 분야', 독성 물질을 검출하는 '국방 분야'까지 다양한 분야에 적용되고 있다.
탄소 기반의 나노소재는 고유의 우수한 '화학적 반응성', '기계적 물성'으로 인하여, 차세대 고기능성 가스 센서의 기본 플랫폼으로 인식되고 있다. '탄소나노튜브(CNT: Carbon Nano Tube)'의 경우 넓은 비표면적으로 높은 감도를 가질 수 있으며, '금속 입자(Metal Particles)', '나노와이어(Nanowire)' 등을 결합하여 선택성을 높일 수 있다. 최근에는 탄소 기반 섬유 형태의 센서가 소개되면서 '웨어러블 가스 센서(Wearable Gas Sensor)'로서의 가능성을 보여주고 있다.
하지만 기능성 부여를 위한 '후처리 공정'으로 인한 '기계적 물성의 손실', 그리고 '제한적인 생산량'은 상용화의 걸림돌이 되고 있다. 최근에는 이를 해결하기 위해 '후처리' 및 '촉매'가 필요 없는 센서 소재를 위한 연구를 진행하고 있다.
4-4. 그래핀 기반 웨어러블 기기
'그래핀(Graphene)'은 2차원 평면상에서 탄소 원자 1층으로 구성되어 있으며, 탄소 원자들이 6각형의 벌집 형태로 결합되어 있는 구조를 가지고 있다. 이와 같은 구조 때문에, 그래핀은 '유연하고 신축적인 특성', '전기적으로 우수한 전기 전도 특성'을 가진다. 또한 '그래핀'은 '웨어러블 기기'에서 요구되는 초소형화·저전력화·유연화·신축화 등의 사항들을 모두 충족시킬 수 있는 잠재적 가능성을 가지고 있다. 이에 '그래핀(Graphene)'과 차세대 '웨어러블 기기(Wearable Device)'를 융합시킨 제품 개발에 관심이 집중되고 있다.
과거 '스마트 콘택트렌즈(Smart Contact Lens)'는 전극들이 불투명하고 렌즈가 아닌 플라스틱 소재를 사용하여 실제 렌즈로서의 활용도가 낮았다. 하지만 그래핀 소재를 사용하면서 이와 같은 문제는 해결되었다. '그래핀'에 '금속 나노와이어'를 결합한 센서는 투명하고 유연한 특성을 가지고 있어, 실제 콘택트렌즈와 유사한 착용감을 가지고 있다. 또한 혈압과 안압을 측정하여 '당뇨병', '녹내장'의 진단을 할 수 있다. 또한 눈물 속 혈당을 감지하고 이 정보를 무선 안테나로 바로 전달하여, 착용자의 건강 상태를 실시간으로 확인할 수 있다. 무선 안테나 전력을 이용해 정보를 읽어들임으로써 배터리나 별도의 전원이 필요하지 않아 실생활 적용에 한층 다가섰다.
'유연성(Flexibility)' 및 '굽힘성(Bendability)'의 내구성 향상을 목적으로, 그래핀 상에 '폴리아미드(Polyamide)'를 직접 통합시켜 차세대 '태양전지(Solar Cell)'의 내구성을 크게 높이기 위한 연구가 진행 중이다. 그래핀은 추후 'LED', '스마트 센서(Smart Sensor)'의 차세대 광전 소재 개발에 활용될 가능성도 기대된다.
5. '나노 센서' 관련 기업
'나노센서(Nano Sensor)' 및 '나노 센서를 탑재한 제품'의 사용화 또는 상용화 추진 예정인 글로벌 기업에는 '록히드 마틴(Lockheed Martin)', '오므론(OMRON)', '나노웨어(Nanowear)' 등이 있다. 국내에서는 '삼성전자', , '엔솔 바이오사이언스(Ensol Biosciences)' 등이 있다.
5-1. 록히드 마틴(Lockheed Martin)
- 국적: 미국
'록히드 마틴(Lockheed Martin)'은 '록히드'사와 '마틴 마리에타'사가 합병하여 설립된 세계 최대 군수 기업으로, 전투기 제작사이다 첨단 기술 회사이다. '록히드 마틴(Lockheed Martin)'은 '나노소재'와 'MEMS 기반 화학 랩온어칩 검출기'를 결합하여 SnifferSTAR 등의 '나노 화학 센서(Nano Chemical Sensor)'를 개발하였다. 이는 초소형 무인 항공기 등의 무인 시스템 배치에 적합하여 국방 및 국토 안보 분야에 활용 가능하다. 이외에도 '나노 캔틸레버(Nano Cantilever)' 기반의 '나노 방사선 센서(Nano Radiation Sensor)' 등의 연구를 진행 중이다.
5-2. 나노웨어(Nanowear)
- 국적: 미국
'나노웨어(Nanowear)'는 '나노 센서(Nano Sensor)'를 기반으로 '스마트 작물(Smart Crop)'을 개발하는 기업이다. '나노웨어(Nanowear)'에서 개발한 스마트작물은 '심전도', '심박수', '호흡수'와 같은 기본적인 생체신호뿐만 아니라, '흉부 임피던스', '심장음'을 감지할 수 있는 기능을 갖추고 있다. '나노웨어(Nanowear)'는 2020년 10월에, 원격진단 속옷인 SimpleSense를 통해 상부 혈관시스템을 모니터링하고 평가하는 디지털 플랫폼을 FDA로부터 승인받았다.
5-3. 오므론(OMRON)
- 국적: 일본
'오므론(OMRON)'은 1933년 설립된 전자 장비 전문 기업으로, '온도계', '혈압 모니터'와 같은 건강관리 제품으로 잘 알려진 기업이다. 인간과 상호작용하며 탁구 교육이 가능한 로봇을 개발하였다. 최근에는 나노기술을 접목하여 40μm 크기로 소형화된 '혈압계 센서', '가속도 센서', '유체 측정 센서' 등을 개발하고 있으며, 나노센서를 적용시킨 제품들을 사업화하기 위해 노력 중이다.
5-4. 삼성전자
- 국적: 한국
- 설립: 1961년 7월 1일
2020년에 삼성전자는 나노미터 단위의 초미세 공정 기술력을 바탕으로, 픽셀 소형화 기술 혁신을 이루며 0.7μm 크기의 '이미지 센서(Image Sensor)'를 개발하였다. 나노 공정을 통해 픽셀의 크기를 줄이고, 컬러필터 사이의 격벽 구조를 효율화하여 빛의 손실과 픽셀 간 간섭현상을 최소화하는 반면 '감도(Sensitivity)'를 높인 센서를 구현한 것이다. 2019년에는 삼성전자 종합기술원 내에 '미세먼지 연구소'를 설립하여, 삼성이 보유한 기술을 바탕으로 연구에 기초가 되는 '센서 개발' 및 '나노 소재'를 이용해 미세먼지에 대응할 방안을 찾기로 하였다. '미세먼지 연구소'는 미세먼지의 생성 원인부터 측정·분석·포집·분해에 이르기까지 전체 사이클을 이해하고 단계별로 기술적 해결 방안을 모색하는 등 미세먼지 문제 해결을 위한 필요 기술과 솔루션을 확보해 나갈 계획이다.
5-6. 엔솔 바이오사이언스(Ensol Biosciences)
- 국적: 한국
'엔솔 바이오사이언스(Ensol Biosciences)'의 주요 사업은 '바이오 빅데이터 기반 신약후보물질 탐색기술을 이용한 신약 개발', '바이오 빅데이터 신약 발굴 플랫폼', '신약 발굴 위탁개발 서비스(CDO: Contract Development Organization)' 등이다. '엔솔 바이오 사이언스'는 최대 95% 이상의 암 진단 정확도를 가지는 '뉴트라릴리스(Neutra Release)'를 개발하였고, 암 특이적 '엑소좀(Exosome)' 표면 단백질 마커 프로파일링 기술인 '엑소메인'을 개발하였다. 또 단백질 및 핵산 바이오마커의 다중 진단이 가능한 '2차원 크로마토그래피(2D Chromatography)' 기반 '나노 바이오 센서(Nano Bio Sensor)' 기술을 활보하였다.