자율주행과 의료 진단 정확도를 높일 기술이 등장했다. 한국과학기술원(KAIST·총장 이광형) 연구진이 빛 '방향'까지 읽고 스스로 반응을 바꾸는 차세대 편광 센서를 개발했다.
KAIST는 서준기 생명화학공학과 교수팀이 '편광(빛의 특정방향으로 진동하는 성질)' 정보를 활용해 스스로 최적 상태를 찾아 동작을 조절하는 '자기 재구성' 편광 센서 배열 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.
기존 이미지 센서는 빛의 밝기 정보만을 감지해 물체 방향성이나 표면 구조 정밀 파악에 한계가 있었다.
이에 연구팀은 편광 기반 센서 기술을 개발했다. 특히 텔루륨(Te)과 이황화레늄(ReS₂)을 결합해 새로운 기능을 구현한 이종구조를 활용, 결정 방향에 따라 빛에 대한 반응이 달라지는 특성을 구현했다.
원자층 단위로 두 물질을 정밀하게 쌓아 결정 구조를 제어하는 공정인 '에피택셜 원자층 증착'을 적용했다. 이로써 두 물질 결정 구조가 정확히 맞물리도록 구현해 기존 대비 높은 재현성과 안정적인 성능을 확보했다.
이 구조에서는 빛이 조사될 때 물질 경계에서 전하 이동·포획(전자가 이동하거나 특정 위치에 머무르는 현상)이 발생하며, 그 결과 빛 세기·파장·방향 등 조건에 따라 전류 방향이 뒤집히는 '양극성 광응답'이 나타난다. 외부 전기 신호 없이 빛만으로 센서 동작 상태를 자유롭게 조절할 수 있다.
또 이 기술은 센서 자체가 데이터를 처리하는 인-센서 컴퓨팅 구조에 적용할 수 있어, 복잡한 연산 과정 없이 시간에 따라 변화하는 다차원 광학 정보를 효율적으로 처리할 수 있다. 실제 실험에서 움직이는 물체 인식에서 95% 이상 고정확도를 기록하며, 자율주행 및 의료 진단 등 다양한 분야에서 활용 가능성을 입증했다.
서준기 교수는 “이번 연구는 편광 정보를 활용해 보다 풍부한 시각 정보를 확보할 수 있는 AI 비전 기술의 새로운 기반을 제시한 것”이라며 “향후 저전력·고효율 AI 시스템 구현에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다”고 밝혔다.
이번 연구에는 웬슈안 주 박사후 연구원, 김창환 박사과정생이 1저자로 참여했으며, 서준기 교수가 교신저자로 참여했다. 연구 결과는 네이처 센서스 4월 14일자로 게재됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
