센서 2개를 통합한 차량용 전압 변조형 이미지센서 개발

그림설명: a. Si-Perovsktie 적층 구조 기반 백투백 다이오드 3차원 컨셉 모식도, b. 인가 전압에 따른 파장별 감도 스펙트럼 변조, c. 일반 Si 다이오드와 백투백 다이오드(BPD)의 근적외선/가시광선 이미지 정보처리 방식 차이 비교. (자료제공: KICET)

차랑용 가시광선 센서와 근적외선 센서를 통합한 새로운 이미지센서가 개발되어 차량 부품의 소형화 및 저전력에 기여하게 될 전망이다.

한국세라믹기술원(KICET, 원장 정연길)은 김형훈 박사, 한국과학기술연구원 박유신·김우철 박사, 동국대학교 권순철 교수 공동연구팀이 차량용 전압 변조형 이미지센서를 개발했다고 6월 12일 밝혔다.

차량에는 ADAS(Advanced Driver Assistance System)라 불리는 크루즈 컨트롤·차선이탈방지 등 각종 운전보조 시스템들이 활용되고 있고, Lidar, 이미지센서 등을 사용하고 있다.

기존 Si 기반 차량용 이미지센서는 800~900nm 근적외선 빛에 가장 민감하게 반응함에 따라 명확한 가시광선 색 구별을 위해 근적외선 차단 필터(NIR-CF)를 활용하여 인위적으로 근적외선 정보를 차단하여야만 한다.

그럴 경우, 야간·안개의 저명도 환경, 터널 출입시 발생하는 빛 번짐 상황 등 가시광선을 활용하기 어려운 상황에서 취약하다는 단점이 있다. 이를 개선하고자 연구팀은 전압 변조에 따라 가시광선과 근적외선 전부를 인식하는 동시에 따로 구별하여 데이터화할 수 있는 센서를 개발했다.

한국세라믹기술원이 보유하고 있는 열증착기반 페로브스카이트 박막 제조 기술을 활용하여 새로운 적층 기술을 개발했고, p-n-i-p 백투백 다이오드 소자를 설계했다.

전압에 따라 감도 스펙트럼이 전환되는 소자의 특이성을 활용하여 3V 전압에서는 가시광선(파장<750nm)에서만 반응하고, -3V 전압으로 변조하는 순간 근적외선에서 반응하는 센서로 만들었다. 또한, 짧은 전압 변조 주기 방식을 통해 실시간으로 가시광선과 근적외선 정보를 입수 및 분류하여 다양한 환경변수에 대응할 수 있게 개발했다.</p>

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 ‘Advanced Science’에 6월 5일부로 게재됐다. 

[Ceramic Korea (세라믹코리아)=이광호 ]