소형화·저전력화 가능한 차량용 전압 변조형 이미지센서 개발

차랑용 가시광선 센서와 근적외선 센서를 통합한 새로운 이미지센서가 개발돼 차량 부품 소형화 및 저전력에 기여할 전망이다.
한국세라믹기술원(원장 정연길) 김형훈 박사, 한국과학기술연구원(원장 윤석진) 박유신·김우철 박사, 동국대학교(총장 윤재웅) 권순철 교수 공동연구팀은 차량용 전압 변조형 이미지센서를 개발했다고 12일 발표했다.
차량에는 ADAS(Advanced Driver Assistance System)라 불리는 크루즈 컨트롤·차선이탈방지 등 각종 운전보조 시스템들이 활용되고 있으며, Lidar, 이미지센서 등이 사용된다.
기존 Si 기반 차량용 이미지센서는 800~900nm 근적외선 빛에 가장 민감하게 반응함에 따라 명확한 가시광선 색 구별을 위해 근적외선 차단 필터(NIR-CF)를 활용해 인위적으로 근적외선 정보를 차단해야 한다.
이 경우 야간·안개의 저명도 환경, 터널 출입시 발생하는 빛 번짐 상황 등 가시광선을 활용하기 어려운 상황에서 취약하다는 단점이 있다.
이를 개선하기 위해 연구팀은 전압 변조에 따라 가시광선과 근적외선 전부를 인식하는 동시에 따로 구별하여 데이터화할 수 있는 센서를 개발했다.
한국세라믹기술원이 보유하고 있는 열증착기반 페로브스카이트 박막 제조 기술을 활용해 새로운 적층 기술을 개발했고, p-n-i-p 백투백 다이오드 소자를 설계했다.
전압에 따라 감도 스펙트럼이 전환되는 소자의 특이성을 활용해 3V 전압에서는 가시광선(파장<750nm)에서만 반응하고, –3V 전압으로 변조하는 순간 근적외선에서 반응하는 센서로 만들었다.
또 짧은 전압 변조 주기 방식을 통해 실시간으로 가시광선과 근적외선 정보를 입수 및 분류하여 다양한 환경변수에 대응할 수 있게 개발했다.
한국세라믹기술원 김형훈 박사는 “전압에 따라 특정 정보를 추출할 수 있는 다-변수형 광소자 기술은 차량용 이미지센서 뿐만 아니라 인공지능이 요구되는 다양한 환경의 센서로 적용할 수 있다”고 말했다.
이번 연구 성과는 저명한 해외 저널 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’에 지난 5일자로 게재됐다. 진주=김해연 기자