초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
- 최종 목표: 시간 기반 회로를 이용한 넓은 입력범위(90 dB 이상), 저전력(100 μW 이내) 가변형 다중(저항/커패시턴스/전압/전류) 센서 인터페이스 개발
- 연구개발결과 창출되는 결과물: 시간기반 가변형 다중 센서 인터페이스 시스템(HW-반도체 칩)
- 주요 기능
1. 가변 가능한 다중인자(저항/커패시턴스/전압/전류) 센싱 기능
2. 시간 기반 회로를 바탕으로 넓은 입력범위 저전력 센싱 기능
- 주요 성능

◼ 전체 내용
- 기

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
- 최종 목표: 시간 기반 회로를 이용한 넓은 입력범위(90 dB 이상), 저전력(100 μW 이내) 가변형 다중(저항/커패시턴스/전압/전류) 센서 인터페이스 개발
- 연구개발결과 창출되는 결과물: 시간기반 가변형 다중 센서 인터페이스 시스템(HW-반도체 칩)
- 주요 기능
1. 가변 가능한 다중인자(저항/커패시턴스/전압/전류) 센싱 기능
2. 시간 기반 회로를 바탕으로 넓은 입력범위 저전력 센싱 기능
- 주요 성능

◼ 전체 내용
- 기존 시간 기반 센서 인터페이스의 가장 큰 문제는 전압 및 전류 측정이 불가능하여 궁극적인 범용성을 획득하지 못함
- 본 기술개발에서는 기존의 오실레이터 회로를 이용한 직접적인 시간 변환 방법이 아닌 저항(R), 커패시턴스(C), 전압(V), 전류(I)를 모두 호환할 수 있는 전류로 우선 변환 이를 바탕으로 시간 및 디지털 값으로 변환을 하는 이른바 하이브리드(Hybrid) 구조를 제안하고자 함
- 제안하는 구조는 가변형 R/C/V/I-전류 변환 회로와 시간 기반 디지털 컨버터 그리고 가변형 피드백 DAC (Digitial-to-Analog Converter)으로 구성됨
- 동작은 우선 R/C/V/I중 하나의 센서 값이 먼저 전류 변환 회로에서 전류 출력로 변환되며 이 값과 피드백 DAC의 출력 전류차가 시간 기반 디지털 컨버터의 입력으로 사용됨
- 이렇게 생성된 디지털 신호는 다시 피드백 DAC을 통하여 전류로 변환되어 부귀환을 형성하며 따라서 최종 통합 시스템은 자연스럽게 Sigma-Delta 변조 기술이 적용되어 고분해능 또한 획득 가능
- 기존 기술 대비 장점:
1. 저항, 커패시턴스, 전압, 전류 모두 측정 가능하여 범용성 획득
2. 작은 인자 값의 경우도 측정 가능
3. 피드백 구조로 더 넓은 입력 범위 및 안정성 획득
4. Sigma-Delta 변조 구조의 고효율, 고분해능 획득 가능
- 주요 요소 기술들:
1. 가변형 저전력 R/C/V/I-전류 변환 회로: 개발된 사례 없음
2. 저잡음 저전력 시간 기반 전류-디지털 컨버터
3. 가변형 Feedback DAC: 개발된 사례 없음
4. 시간 기반 가변형 Sigma-Delta 변조 시스템: 개발된 사례 없음

□ 연구개발성과
< 연구개발 결과물 >
- 시간기반 가변형 다중 센서 인터페이스 회로 schematic (SW)
- 시간기반 가변형 다중 센서 인터페이스 회로 layout (SW)
- 시간기반 가변형 다중 센서 인터페이스 시스템 (HW-반도체 칩)
< 연구개발 결과물의 특성 >
< 연구개발 성과 >

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
< 적용 시스템 및 활용내용 >
- 가변 가능한 다인자 동시 측정 플랫폼 개발: 다수 센서-단일 인터페이스 구조를 활용하여 다양한 환경 인자들을 동시에 측정하는 플랫폼을 개발 이러한 플랫폼을 통해 다양한 센서 노드 뿐만 아니라 자율주행차, 드론, 바이오-메디컬 디바이스를 포함한 산업 및 생활 전반에 새로운 패러다임을 창출할 것으로 기대함
- 후속 연구 및 기술 개발 촉진에 기여: 다인자 동시 측정 플랫폼 개발을 통해 센서 인터페이스의 저전력화, 소형화가 가능해지며 면적 및 전력소모가 key feature인 웨어러블 디바이스, 모바일 디바이스 구현에 있어 핵심 기술로 사용 될 수 있음. 이를 통해 IoT/IoE 분야에서 다양한 새로운 기술과 응용성의 창출이 가능함. 또한, 수집한 데이터를 처리하기 위한 신호 처리 관련 연구를 촉진을 기대할 수 있으며, 이를 활용하여 다양한 분야에서의 양질의 데이터를 얻을 수 있게 됨. 나아가 수집된 다양한 데이터에 기반해 빅데이터 구성이 가능하고, 이를 활용해 시간 기반 신호처리를 바탕으로 한 인공지능 가속기의 성능 검증 및 후속 연구로 발전 시켜 나갈 수 있을 것으로 예상함
< 경제적 파급효과 >
- BCC Research의 시장 예측 보고서에 따르면 글로벌 센서 마켓은 2017년 1,353억 달러에서 연평균 약 13.2% 성장, 2023년 2,384억 달러에 이를 것으로 전망, 하지만 국내 센서 수요의 80% 이상을 수입에 의존하고 있는 것이 현 실정이며, 한국의 기술력은 세계 센서시장을 주도하는 미국의 63% 수준에 불과함
- 따라서 본 연구의 결과를 통해 원천기술 및 한국의 센서 기술력 그리고 시장 확보에 큰 이바지 할 것으로 기대함

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 10
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 15
• 1) 연구수행 결과 ... 15
• 2) 목표 달성 수준 ... 24
• 4. 목표 미달 또는 미흡한 사항에 대한 원인분석 ... 24
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 25
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 26
• 1) 향후 5년간 성과활용·확산 활용방안 및 계획(활동계획) ... 26
• 2) 주요 성과활용 (기대)성과목표 ... 26
• 7. 연구개발성과에 대한 후속연구 및 추가 개발 계획 ... 27
• 8. 연구개발비 사용실적 ... 30
• 1) 연구개발비 사용명세서 ... 30
• 2) 발생이자 사용명세서 ... 30
• 3) 반납액 명세서 ... 30
• 끝페이지 ... 31