박재근 한양대 교수팀, 자외선 측정 QD 카메라 개발... 세계서 '러브콜'

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퀀텀닷(QD)으로 자외선을 측정할 수 있는 카메라 기술이 개발됐다.

박재근 한양대 교수팀은 자외선(UV)을 측정할 수 있는 QD 기반 이미지센서 모듈 기술을 개발했다고 2일 밝혔다. 기존 실리콘 반도체 공정을 그대로 활용하는 덕에 저렴하게 생산이 가능하고 측정 정확도는 보다 높다. 헬스케어, 국방, 자동차, 소비자기기, 보안 등 세계 주요 기업이 이 기술에 주목하고 러브콜을 보내고 있다.

박재근 교수는 “글로벌 헬스케어 업체 J사와 전략적 협력 관계를 체결하기 위한 논의하고 있다”면서 “올해 초 미국 라스베이거스에서 개최된 CES 전시회에서도 80개 이상 다양한 글로벌 대기업이 우리 기술에 높은 관심을 나타냈고, 상담 요청이 계속 들어오고 있다”고 말했다.

퀀텀닷은 빛이 닿으면 발광(PL:Photo Luminescence)하거나, 전기를 흘리면 발광(EL:Electron Luminescence)하는 두 가지 특성을 갖고 있다. 박 교수팀이 개발한 QD 이미지센서 모듈은 PL 특성을 활용한다. 빛을 받는 수광부 앞단에 청색 빛을 낼 수 있는 퀀텀닷 필름 층을 형성하는 것이 핵심이다. 퀀텀닷은 입자 크기를 조절하는 것만으로 원하는 색을 얻을 수 있다. 양자구속 효과에 따라 입자 크기가 작을수록 파장이 짧은 청색 빛에, 클수록 파장이 긴 적색 빛을 낸다. 이 모듈을 활용하면 UV를 청색 빛으로 변환해 사진 결과물로 UV 정도를 쉽게 알아낼 수 있다.

모듈을 개발하고 테스트를 한 결과, 일반 UV 센싱 카메라와 비교해 박 교수팀의 QD 모듈이 보다 정확하게 UV를 검출해낼 수 있는 것으로 나타났다. 일반 실리콘웨이퍼를 활용할 수 있어 기존 UV 센싱 카메라보다 생산 단가가 월등하게 낮다는 점도 장점이다. 실리콘 온 인슐레이터(SOI) 웨이퍼를 활용한 기존 UV 센싱 솔루션은 비싸다. 와이드밴드갭 특성을 갖는 산화아연(ZnO)이나 이산화티타늄(TiO2), 그래핀 등을 활용할 수 있으나 아직 연구 단계고 이 역시 일부 새로운 공정 과정을 도입해야 하므로 당장 써먹기가 쉽지 않다.

왼쪽이 일반 사진, 오른쪽이 QD 기술 기반 카메라 모듈을 활용해 촬영한 사진.
<왼쪽이 일반 사진, 오른쪽이 QD 기술 기반 카메라 모듈을 활용해 촬영한 사진.>

QD를 활용한 UV 측정 카메라의 활용 범위는 무궁무진하다. 가장 쉽게 와 닿는 분야가 자외선차단제(선크림)의 성능 측정이다. 박 교수팀은 이 연구결과물로 세계 주요 선크림 업체 제품을 손등에 바르고 테스트를 했다. 이를 통해 어떤 회사 선크림이 가장 자외선을 잘 차단(반사)시키는지를 확인할 수 있었다.

눈에 보이지 않는 UV를 측정해 블루 컬러로 재현해주므로 어두운 환경의 감시카메라로도 활용할 수 있다. 기존에는 적외선(IR)을 활용해 야간 촬영을 했으나, 상대방이 카메라 IR 측정용 빛을 볼 경우 촬영이 이뤄지고 있다는 사실을 인지할 수 있었다. 그러나 박 교수 연구결과물은 상대방이 인지하지 못하는 상태에서 야간 촬영이 가능하다.

박 교수는 “4월말 스마트폰용 카메라 모듈 시제품이 나온다”면서 “다양한 분야에서 연구 결과물의 상용화 성과가 나올 것”으로 기대했다.

한주엽 반도체 전문기자 powerusr@etnews.com

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