양자통신·양자센서 전문기업 지큐티코리아가 강한 방사선 환경에서도 정밀한 측정 성능을 발휘하는 차세대 광검출 반도체 시제품 6종을 개발했다. 우수한 내방사선 특성을 바탕으로 입자가속기와 입자치료 의료장비 시장 진출을 추진한다.
지큐티코리아는 인듐갈륨인화물(InGaP)과 갈륨비소(GaAs)를 활용한 화합물반도체 기반 광검출소자 시제품을 제작했다고 5일 밝혔다.
광검출 반도체는 미세한 빛을 감지해 전기신호로 바꾸는 부품이다. 입자가속기에서는 입자가 물질과 반응할 때 발생하는 빛을 측정해 입자의 움직임과 특성을 분석하는 데 활용된다.
핵심은 방사선 내구성이다. 기존 실리콘 기반 광검출소자는 강한 방사선에 장기간 노출되면 내부 구조가 손상돼 잡음이 증가하고 검출 성능이 저하될 수 있다. 이에 따라 냉각이나 차폐 등 추가적인 대응이 필요하다.
실제로 유럽입자물리연구소(CERN)의 입자 검출기에서도 방사선으로 인한 실리콘 광검출소자의 잡음 증가와 성능 저하가 기술적 과제로 꼽힌다.
지큐티코리아는 이러한 한계를 극복하기 위해 InGaP·GaAs 화합물반도체를 적용했다. 소재 특성으로 인해 이론상 중성자 내성이 실리콘 대비 100만배 이상 높을 것으로 예측하고 있다.
회사는 이번 시제품으로 방사선 내구성 테스트를 진행해 근거 데이터를 확보해 나갈 예정이다.
시제품은 크기별 단일 검출소자 4종과 100개 소자를 배열한 10×10 어레이, 400개 소자를 배열한 20×20 어레이 등 총 6종이다. 400개 소자 어레이에는 각 검출 영역을 구분하는 메사(Mesa) 구조를 적용해 소자별 독립 구동과 신호 판독이 가능하도록 설계했다.
상용화 목표는 2027년 말이다. 지큐티코리아는 CERN 등 주요 입자가속기 연구시설에 시제품 성능 평가와 공동시험을 제안하고, 검증 결과를 바탕으로 검출모듈 공급을 협의할 예정이다.
양성자·중입자 치료 과정에서 빔의 도달 위치를 확인하는 의료장비와 우주·수중 광통신 분야로도 적용 범위를 확대할 계획이다.
곽승환 대표는 “이번 시제품 개발을 바탕으로 방사선 내구성과 광검출 성능을 검증하고, 수요처의 요구사항을 반영해 제품 완성도를 높이겠다”며 “세계 주요 과학시설과 의료장비에 우리 검출소자가 활용될 수 있도록 상용화를 추진하겠다”고 말했다.
박진형 기자 jin@etnews.com
