국내 연구진이 차량용 가시광선 센서와 근적외선 센서를 통합한 새로운 이미지 센서 개발에 성공했다. 기존 두 센서 역할을 하나로 구현할 수 있어 차량 부품 소형화는 물론 전력 소모 절감에도 기여할 전망이다.
한국세라믹기술원 김형훈 박사, 한국과학기술연구원 박유신·김우철 박사, 동국대학교 권순철 교수 공동 연구팀이 개발한 차량용 전압 변조형 이미지 센서는 가시광선과 근적외선 모두 인식하되 데이터는 따로 구별해 분석할 수 있는 점이 특징이다.
최근 완성차에는 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)이 탑재돼 크루즈 컨트롤, 차선이탈방지 등 반 자율주행에 가까운 운전보조 기능을 제공한다. ADAS는 라이다(Lidar), 이미지 센서 등이 핵심이다.
기존 실리콘 기반 차량용 이미지센서는 800~900나노미터(㎚) 파장 근적외선 빛에 가장 민감하게 반응하기 때문에 가시광선 색 구별을 위해서는 근적외선 차단 필터(NIR-CF)를 활용해 인위적으로 근적외선 정보를 차단해야 한다.
다만 이 경우 야간이나 안개가 낀 환경, 터널 출입 시 발생하는 빛 번짐 등 가시광선 활용이 어려운 상황에서 제 기능을 하기 어렵다는 문제가 있다.
이에 연구팀은 한국세라믹기술원이 보유한 열 증착 기반 페로브스카이트 박막 제조 기술을 활용해 새로운 적층 기술을 개발하고 이를 통해 백투백 다이오드 소자를 설계했다.
이 소자는 전압에 따라 감도 스펙트럼이 전환되는 점이 특징이다. 이를 활용해 3V 전압에서는 파장 750㎚ 이하 가시광선 대역에서만 반응하고 -3V 전압으로 변조하는 순간 근적외선 대역에서 반응하는 센서를 구현했다.
짧은 전압 변조 주기 방식을 통해 실시간으로 가시광선과 근적외선 정보를 수집하고 분류해 다양한 환경 변수에 대응할 수 있다는 게 연구팀 설명이다.
김형훈 박사는 “전압에 따라 특정 정보를 추출할 수 있는 다변수형 광소자 기술은 차량용 이미지 센서뿐 아니라 인공지능이 요구되는 다양한 환경의 센서로 적용할 수 있다”고 말했다.
진주=노동균기자 defrost@etnews.com