적외선카메라 이미지센서 반응속도 3배 이상 높인 기술 개발
기계연 “움직이는 자동차, 드론 등도 선명한 적외선영상 확보 가능”
한국기계연구원은 비냉각 적외선 카메라 이미지센서에 메타표면 흡수체를 적용해 센서의 반응 속도를 3배 이상 향상 시키는데 성공했다고 28일 밝혔다.
적외선 카메라의 이미지 센서는 대상의 온도를 감지해 어두운 곳에서도 포착할 수 있다. 크게 냉각형과 비냉각형으로 나뉘며 냉각형은 주로 군사용으로 사용되고, 가격이 저렴한 일반적인 센서에는 비냉각형이 쓰인다.
기계연 정주연 나노공정연구실 박사 연구팀은 비냉각 적외선 이미지센서의 반응속도를 높이기 위해 흡수체의 열 질량을 획기적으로 줄이는 데 성공했다. 흡수체는 적외선 에너지를 받아 이미지센서에 전달하는 역할을 하는데, 이때 흡수체가 열을 받아들이는 정도를 열 질량이라고 한다. 흡수체의 열 질량에 따라 열을 받아 열 질량을 채운 뒤 센서에 신호를 보내기까지 걸리는 시간이 달라지게 된다.
센서의 성능을 높이려면 흡수체의 열 질량을 줄여야 하지만 너무 얇게 만들면 기능을 제대로 하지 못하고, 구멍을 뚫어 열 질량을 줄이는 방법도 있지만 적외선 흡수율을 떨어뜨린다는 문제가 있다.
연구팀은 흡수체 표면에 적외선센서가 주로 흡수하는 적외선의 파장 대역인 7마이크로미터(㎛, 100만 분의 1m) 이하 크기의 작은 반복적인 구멍을 내 메타표면을 만들었다.
구멍이 뚫려 없어진 부분만큼 부피가 줄게 돼 적외선은 기존과 같이 흡수하면서도 열 질량은 줄어들게 된다고 연구팀은 설명했다.
박천홍 기계연 원장은 "센서 기술은 4차 산업혁명 시대 키워드로 꼽히는 사물인터넷(IoT) 기술의 핵심 요소"라며 "현재 기초연구 수준에 머물러 있는 메타물질 연구를 국민 생활에 밀접한 기술로 발전시켜 실용화에 기여했다는 점에서 의미가 크다"고 말
메타표면 흡수체가 적용된 적외선센서 개념도.(한국기계연구원 제공)
한국기계연구원 정주연 나노융합기계연구본부 나노공정연구실 선임연구원이 메타 구조를 이용해 제작한 적외선 이미지센서를 살펴보고 있다.(한국기계연구원 제공)
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작성일 : 17-06-28 18:02
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