■ 웨어러블 스마트기기가 갖추어야할 조건

토마스 쿤이 과학혁명과 사회변동을 분석하면서 정의한 패러다임 시프트라는 말이 요즈음 그 어느 때보다 많은 이들 사이에서 회자되고 있다. 애플의 스티브 잡스가 보급한 스마트 폰은 시간과 공간을 뛰어넘어 수많은 정보들을 개인의 손 안으로 가져다주었고 각종 기기의 원격제어와 초연결 사회로의 변화를 촉진했다. 이렇게 일상생활의 양태와 사회구조를 변화시킬 만큼 파괴력을 갖춘 새로운 과학기술들이 빠르게 등장하면서 국가간 기업간 경쟁이 더욱 치열해 지고 있다.

최근 삼성 기어피트, 구글 글래스와 같은 전자기기로 시작된 웨어러블 스마트기기는 제조업, 전기전자, 반도체, IT, 디스플레이, 교육, 광고, 유통, 엔터테인먼트, 국방, 공공안전 등 거의 모든 분야에서 혁신을 불러일으킬 것으로 예상된다.
시장조사 전문기업인 IHS에 의하면 웨어러블 스마트기기 시장은 이미 건강 및 휘트니스 분야에서 밴드, 시계, 안경, 브레이지어, 속옷 등의 형태로 2013년 약 100억달러에 달했으며 2018년 약 300억달러로 성장을 예상했다.
웨어러블 스마트기기는 착용형(Wearable)과 이식형(Implantable)의 2가지로 구분된다. 착용형은 액세서리, 의류, 피부에 부착하는 파스나 얇은 필름 등의 형태로 웨어러블 스마트 산업의 주류를 형성할 것이다. 이식형은 알약이나 주사 또는 수술 등의 방식으로 인체내부에 스마트기기를 이식시키는 것으로 엄격한 관리아래 제한된 용도로만 사용될 것으로 예측되고 있다.

▲ 웨어러블 스마트기기가 갖추어야할 조건.

웨어러블 스마트기기는 첫째 일상생활에서 의식하지 못할 정도로 기능이 발휘되는 자연스런 착용감과 패션성을 갖추어야 한다. 즉, 웨어러블 스마트기기가 우리의 활동에 제약을 주거나 습관을 통제하는 등 편의성을 떨어뜨리지 않아야 한다. 예를 들면 심박수, 혈압 등을 측정하는 시계 또는 밴드형 웨어러블 기기는 액세서리로서의 패션성을 갖추어야 비로소 소비자로부터 선택받을 것이다. 최근 시계조차 거추장스럽게 여기는 생활습관으로 인해 액세서리 보다 의복형태의 웨어러블 기기에 대한 요구가 증가하는 것을 보면 일상생활의 습관과 패션을 의도적으로 바꾸어야하는 제품들은 점차 수요가 줄어들 것으로 예상된다.

둘째 웨어러블 센서 및 액추에이터가 외부와 실시간으로 원활한 통신을 통해 유용하게 집계, 분석, 작동돼야 한다. 현재 보급이 많이 된 헬스케어나 피트니스 용도의 웨어러블 기기는 테이터 처리를 할 정도의 연산회로나 메모리를 갖추려면 착용감과 패션성을 손상시키는 정도의 크기가 되기 때문에 스마트폰을 통해 통신이 이루어지고 있다. 향후 사물인터넷 기반이 구축되고 섬유형 기기가 개발되면 편의성이 증진돼 산업이 급속히 성장할 것이다.

셋째 소비자에게 매력적인 가치를 제공할 수 있어야 한다. 건강관리나 피트니스를 목적으로 웨어러블 기기가 활발히 보급되고 있다. 더해 스포츠, 레저, 제조현장, 교육, 보험, 방송, 홈가전, 국방, 엔터테인먼트, 공공안전, 사회통합 등에서 효율성을 증가시키거나 새로운 가치를 창출하는 웨어러블 기기들이 다양하게 개발되고 있다. 예를 들어 동작 인식형 웨어러블 장갑은 수화를 모르는 사람과 장애인과의 대화를 가능하게 만들어 보다 행복한 사회를 만드는 도구가 될 것이다.

▲ 웨어러블 스마트 장갑의 이미지(www.global.samsungtomorrow.com).

넷째 개인정보를 보호하며 장기 사용에 따른 불편함을 최소화 할 수 있는 안전성이 확보돼야 한다. 웨어러블 스마트기기를 사용하는 가운데 발생할 수 있는 정보 유출의 피해를 막을 수 있는 기술적 제도적 안전장치를 갖추고 전원이나 전자파 등에 의한 불쾌감이 없어야 보급이 원활할 것이다.

다섯째 구입 및 운용비가 저렴하고 수리 및 교체가 용이해야 한다. 웨어러블 스마트기기는 소비자가 볼 때 전자제품의 일종으로 상품 수용도 측면에서 비용과 유지보수 편의성은 반드시 갖추어야할 조건이다. 일회용 제품처럼 매우 저렴한 가격에 기기를 공급할 수 없다면 일정 수준의 내구성이 요구되며 특히 섬유형 웨어러블 기기의 경우 구김에 따른 성능저하가 없어야 하고 탈부착이 용이하거나 세탁내구성이 있어야 한다.

■ 기존 웨어러블 기기와의 차별성

웨어러블 스마트 기기 산업은 주요 회로 및 소자를 섬유화학소재로 구현해 편의성, 패션성, 기능성을 갖춘 기기 및 이와 관련한 소재부품, 완제품, 서비스 등을 포함하는 산업으로 정의할 수 있다. ‘웨어러블’이라는 특성에 필요한 유연성과 신축성은 기존의 세라믹이나 금속소재로는 구현할 수 없기 때문에 섬유화학소재로 이루어진 전기전자 부품들을 개발해야 비로소 제대로 된 웨어러블 기기를 제공할 수 있다.

▲ 액세서리 형태의 웨어러블 스마트 기기.

현재 주로 판매되고 있는 웨어러블 스마트 기기는 대부분 안경, 밴드, 반지, 버튼 등 유연하지 않은 세라믹 및 금속소재로 만든 액세서리 형태이기 때문에 눈에 쉽게 띄고 착용감이 떨어진다. 이들 제품들은 새로운 산업이 형성될 때 전형적으로 나타나는 기존기술을 기반으로 하는 개량 상품으로 초기 시장수요를 유발하는 역할에만 국한될 수도 있다. 섬유형 웨어러블 기기는 기존의 액세서리 제품에 비해 일상생활에서 다른 사람들의 눈에 띄지 않고 이물감이 없어 사용 편의성이 크게 높아져 산업규모가 확대시키는 혁신요소가 될 것이다.
예를 들어 건강관리나 피트니스 기능의 브레이지어에 센서, 회로, 전원공급 장치가 섬유형태로 내장되면 자연스러운 착용감과 패션성을 제공해 시장수요가 크게 증가할 것이다. 이러한 섬유형태의 웨어러블 스마트 기기가 개발돼야만 새로운 산업으로의 안착을 기대할 수 있을 것이다.

▲ 웨어러블 스마트 제품의 형태.

기존 웨어러블 스마트 기기의 전선, 트랜지스터, 캐패시터, 인덕터, 저항, 다이오드 등 부품들과 하우징이 금속, 세라믹, 수지와 같은 딱딱한 소재에서 유연성, 신축성, 전단성(shear) 등을 동시에 갖춘 섬유소재로 바뀌어야 진정한 의미의 소비자 요구하는 섬유형태의 웨어러블 스마트 기기가 될 것이다.

액세서리 형태의 웨어러블 스미트 기기는 스마트폰 구매시 함께 끼워 판매함에 따라 스마트폰의 보조 제품이라는 인식이 확산돼 새로운 산업으로의 발전을 저해하고 있다. 액세서리 제품들은 스마트폰과 같이 어셈블러 및 플랫폼 대기업들이 시장 수익을 과점할 개연성이 높다. 반면에 사물인터넷 기반의 다양한 패션 상품으로 제공할 수 있는 섬유형 웨어러블 스마트 품목들은 1인 창업자나 중소기업들이 용이하게 시장에 참여할 수 있어 건강한 산업 생태계가 조성될 수 있을 것이다.

전기전자-섬유 통합연구, IT기업-섬유·패션 기업 협업 필요

전자섬유 기술과제·서비스 사업모델 개발해야

■ 섬유형 웨어러블 제품의 시장동향

이제까지 출시된 대부분의 액세서리형 기기를 의류제품에 결합한 웨어러블 스마트 제품들은 착용감과 패션성이 떨어지거나 기능과 성능의 신뢰성을 확보하지 못했거나 비즈니스 모델의 결함으로 성공한 사례가 매우 드물다.

피트니스 서비스 분야에서 아디다스와 나이키가 가속도 센서, GPS, 통신기능 등을 부착한 피트니스용 스마트 신발, 랄프로렌이 셔츠를 개발해 프로모션 단계에 있다. 생체신호를 센싱해 건강관리 서비스를 제공하는 밴드, 브레이지어, 셔츠, 자켓 등의 품목으로 이탈리아 Nalini사, 미국의 Zephyr, First Warning Systems, 일본의 Toray 등 많은 기업들이 개발했으나 아직 시장에서 성공한 수준으로는 발전하지 못했다. 이들 제품들은 액세서리 형태의 스마트 기기와 섬유제품을 단순히 결합해 착용감을 다소 개선한 수준으로 완성도가 낮은 공통점이 있다.

최근 전자섬유를 개발해 미국의 Ohmatex, 일본의 Shima Seiki, 대만의 AiQ 등이 생체신호를 센싱할 수 있는 밴드와 셔츠를, 미국의 Connected wear가 입력기능 키패드, 경희대가 피트니스용 밴드 등을 전시회에 출품했는데 착용감, 패션성, 내구성 등이 뛰어나 향후 시장에서 어떤 결과를 획득할 지 주목 받고 있다.

▲ 섬유형 웨어러블 스마트 제품.

인텔, 삼성전자, 구글, NTT 등 글로벌 IT기업들은 섬유 및 패션기업들과 협업으로 다양한 섬유형 웨어러블 디바이스 제품개발을 시도하고 있으나 아직 패션성과 편의성을 갖춘 완성도가 높은 제품이 다양하게 개발되지 않았다. 전자섬유가 개발되기 전까지는 기존의 전자기기를 의류에 탈부착하거나 또는 액세서리 형태로 개발될 것으로 보인다.

■ 섬유형 웨어러블 스마트 제품의 개발방향

최근 구글 글래스와 삼성 갤럭시기어 피트 등의 웨어러블 기기는 스마트폰과의 연동을 전제로 해 출시되고 있어 웨어러블 기기의 속성인 다이버전스 기능을 만족시키지 못하는 기술발전의 중간단계를 반영하는 모습이다.

섬유형 웨어러블 기기는 이러한 스마트 폰 연동을 뛰어넘어 사물 인터넷 기반의 개방형 구조를 제품으로 발전할 것으로 예상되며 이는 초연결 사회에 가장 적절한 서비스를 제공하는 상품이 될 것이다. 이러한 산업수요에 대응해 섬유형 웨어러블 기기를 실현할 수 있는 전자섬유가 시급히 개발돼야 한다. 구리선을 대체하는 섬유, 센서 섬유, 트랜지스터 섬유, 디스플레이 섬유, 배터리 섬유, 전기를 생산하는 발전섬유, 발광섬유 등 전자섬유산업 개발을 위한 종합적인 기술개발 투자계획 수립과 실행이 요구된다. 최근 NASA, Fraunhofer 등은 이 분야의 기술개발 결과들을 속속 발표하고 있고 각종 학술지에는 연구논문 발표들도 크게 늘어나고 있다.

▲ NASA의 전자섬유 연구개발 내용.

▲ 유럽 CeNTI의 전자섬유 연구개발 내용-압전섬유 및 이를 이용한 발전 기능성 배낭.

▲ 태양광 발전 및 배터리 섬유와 이를 이용한 에너지 공급 기능성 직물.

웨어러블 스마트 기기는 IT기기에서 요구되는 유비쿼터스(Ubiquitous- Anywhere, Anytime, Anydevice) 기능과 함께 사용자가 편리하게 사용할 수 있도록 하는 개인화, 편리성과 더해 인체안전성과 기능성, 패션성 등을 갖추어야 한다. 이러한 요구 품질들은 기존 전기전자 기기만으로는 얻을 수 없다. 또한 현재의 섬유기술로도 실현할 수 없기 때문에 웨어러블 스마트 기기산업의 성공을 위해서는 섬유기술은 전기전자 디바이스 기술로, 전기전자 디바이스 기술은 섬유기술로의 접근을 통한 융합연구가 필요하다.

감성이 뛰어난 디자인 제품을 섬유소재와 전기전자 기술을 융합해 개발한다면 차세대 산업인 웨어러블 스마트 기기 분야에서 새로운 성장동력 산업을 창출할 수 있을 것이다. 이를 위해서는 기능과 성능 측면의 기술과제뿐만 아니라 서비스 사업모델이 개발돼야 하며 원격진료 등의 제도개혁이 요구된다.

17세기 산업혁명을 일으킨 섬유산업은 지금 웨어러블 스마트 기기 산업으로 부활하고 있다. 우리나라 섬유산업의 역량을 십분 활용해 가볍고 유연하며 아름다운 다양한 기능의 전자섬유를 개발해 다가오는 웨어러블 스마트 기기 산업을 주도할 수 있기를 기대한다.