▲ 연구진이 개발한 볼로메터 소자의 주사전자현미경 이미지(左)와 조직도(右)

스마트폰 업계가 휴대용 센서로 열영상 온도를 측정할 수 있는 부가기능을 적극 고려하고 있는 가운데 이를 실현시킬 기술이 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST,원장 윤석진)은 광전소재연구단 최원준 박사팀이 전자재료연구단 백승협 박사팀, 성균관대학교 백정민 교수 연구팀과의 융합연구를 통해 기존의 가격과 작동온도 문제를 극복한 열영상센서 소자를 개발했다고 15일 밝혔다.

열영상센서가 스마트폰 및 자율주행 자동차의 부품으로 사용되기 위해서는 각각 85℃ 및 125℃의 고온에서도 문제없이 안정적으로 동작해야한다. 기존의 열영상센서는 별도의 냉각소자가 필수적이어서 그 비용적 부담이 컸다. 냉각소자가 원가의 10% 이상을 차지하고 전력 소모 역시 크기 때문이다.

하지만 이번에 개발된 열영상센서는 100℃에서도 냉각소자 없이 동작할 수 있어 기존 센서의 단점 극복가능하다. 연구진은 냉각소자를 없애기 위해 100℃이상에서 안정적인 이산화바나듐 박막을 이용하여 열에서 발생하는 적외선을 감지, 전기신호로 바꾸는 소자를 제작했다.

또 외부의 원적외선을 최대한 흡수할 수 있는 흡수체를 제작해 물체의 열을 3배 더 민감하게 감지, 전기신호로 변환할 수 있었다. 특히 응답속도는 기존 초당 30~40프레임 수준을 뛰어넘어 100프레임의 화상 촬영이 가능하며 자율주행 자동차 부품으로 사용할 수 있을 것으로 보인다.

KIST 최원준 박사는 “융합연구를 통해 열영상센서의 제작가격을 획기적으로 낮출 원천기술을 확보했을뿐 아니라 기존 소자보다 민감도 및 동작 속도가 우수하다”며 “앞으로 열영상 이용 군수용 산업 및 스마트폰 및 자율주행 자동차 센서로의 활용을 기대한다”고 밝혔다.

한편, 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 최기영) 지원을 받은 KIST 주요 사업과 KIST-UNIST-울산시가 공동으로 지원하는 융합신소재연구센터사업으로 수행되었으며 연구결과는 박막 분야 저널인 ‘Applied Surface Science’(JCR 분야 상위 2.38%) 최신호에 게재됐다.