레이저기술과 반도체기술을 결합해 차세대 통신주파수인 테라급 주파수까지 측정이 가능한 이미징시스템기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
한국과학기술원 광전자연구센터 김정호 교수팀은 지난 96년부터 총 3억2000만원을 투입, 최근 테라(T=10¹²)헤르츠급 전자파 발생 측정 및 시스템기술을 개발하는 데 성공했다고 21일 발표했다.
연구팀은 테라헤르츠급 전자파를 발생시키기 위해 극초단 펄스레이저기술과 300펨토초(Femtosecond=10-15초) 광전기술, 갈륨비소 초고속 피코초(Picosecond=10-12초) 반도체기술을 결합해 여기서 발생하는 펄스 전자파를 이용한 스펙트럼 분석측정방식을 사용했다.
이 기술을 이용하면 테라헤르츠급 전자파 영역에서의 물질의 투과·흡수·반사 특성이 얻어져 새로운 화학 및 물리 실험이 가능할 뿐 아니라 입사 및 반사 실험을 통해 반도체 소자의 전기측정을 확대할 수 있다.
테라헤르츠 전자파 스펙트럼 영역은 신호가 1초에 10¹²번 진동하는 전자파 신호로 현재 상용으로 통신에서 쓰고 있는 주파수보다 1000배나 빠르며 테라헤르츠급 전자파를 이용하면 지금보다 1000배 이상의 정보를 실어나를 수 있다.
그동안 극 초단파인 테라헤르츠급 영역은 마이크로파 스펙트럼과 적외선 스펙트럼의 중간 영역으로 전자파 발생기술, 감지기술, 측정기술, 전송기술이 부족해 전혀 개발되지 못했으며 전자소자기술로도 속도가 미치지 못하는 영역으로 알려져 왔다.
그러나 정보통신 수요의 증가와 전파 자원의 효율성이 제기되면서 이제까지 미개척 주파수 영역인 테라헤르츠급 대역에 대한 관심이 높아지고 있으며 테라헤르츠급 전자파가 갖고 있는 짧은 파장의 특성은 투과성이 커 응용분에 대한 기초수준의 연구가 진행돼 왔다.
연구팀은 최근 이 측정기술을 바탕으로 반도체 비파괴 실험, 생체 물질 투과 영상실험, 반도체 도핑 영상, 치아 의료용 테라헤르츠급 영상을 얻는 데 성공했으며 특히 의료 영상에의 응용을 위해 IC패키지, 도핑 정도가 다른 반도체 및 사람의 치아 등 다양한 매질의 전자파 투과 특성에 대한 실험도 완료했다.
테라헤르츠급 전자파 기술은 비파괴 검사, 기체 및 분자 분석기, 반도체 패키지 비파괴 검사기, 인공위성간 통신, 초고속 오실로스코프, 의료 진단기술로 응용 가능성이 높다. 특히 의료용 진단기술로 X레이 기술보다 안전성이 높아 치아를 비롯한 피부암·안과질환 등의 조기진단을 위한 시스템이 가능해 일본 오사카대학 미국 벨연구소 등 전세계적으로 6개 대학 및 연구소가 의료 진단기 개발을 추진중에 있다.
김정호 교수는 이 기술을 오는 11월 25, 26일 일본 나라현에서 열리는 제7회 국제 테라헤르츠 전자공학 학술대회에 발표할 계획이다.
정창훈기자 chjung@etnews.co.kr