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

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