[Leading Researcher] 고려대학교 전기전자공학부 이재성 교수

미개척 주파수 대역의 새로운 정보를 밝혀 과학기술 경쟁력 제고

‘기업은 제품을 생산하지만, 대학은 지식을 생산한다’

테라헤르츠(THz) 기술은 첨단기술의 발전에 힘입어 미지의 전파자원에서 미래의 전파자원으로 인정되며 세계적으로 주목을 받고 있다. 더불어 IT, BT 등과의 융합을 통한 다양한 응용분야에서도 그 중요성을 더해가고 있으며, 최근 광기술과 나노기술의 발전에 힘입어 더욱 많은 분야에 적용되고 있어 융합을 위한 테라헤르츠 기술의 연구가 가속되고 있다. 현재 일본, 미국, 독일 등에서 이에 대한 응용연구가 활발하게 수행되고 있으며, 국내 대학과 연구기관 역시 국제적 경쟁력이 있는 테라헤르츠 기술에 관련된 연구가 진행되고 있다.

초소형·저비용·저전력으로 구현 가능한 이미징 시스템 개발

  수백 GHz에서 수십 THz 에 이르는 주파수 대역을 흔히 테라헤르츠 (terahertz = THz = 1000GHz) 대역이라고 지칭한다. 그동안 테라헤르츠 영역은 마이크로파와 광파 사이에 위치한 주파수 대역으로서 상대적으로 개발이 미진했던 분야였다. 그러나 최근 학계는 그 잠재적 응용성에 주목하여 이 대역에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 그 중 특히, 테라헤르츠 대역을 이용한 이미징 기술에 대한 관심이 급격히 증가하여 국내외적으로 이에 대한 활발한 논의 및 연구가 진행되고 있으며, 근래에 들어서는 3차원 토모그래피 이미징 기술(3D tomography imaging system)도 주목을 받기 시작했다. 그러나 아직은 이들 대부분의 연구가 채택하고 있는 광학 소자에 기반을 둔 기술은 부피가 크고 고비용이 소요된다는 단점이 있어 이를 극복할 수 있는 연구·개발이 시급한 실정이다.

  이에 고려대학교 전기전자공학부의 이재성 교수는 이러한 단점을 해결하고자 반도체 전자 소자 기술을 바탕으로 초소형·저비용·저전력으로 구현 가능한 이미징 시스템을 개발하고 이를 3차원 토모그래피 이미지 기술에 적용하기 위한 연구를 활발히 진행하고 있다. 특히 테라헤르츠 대역을 활용한 영상회로 및 시스템 개발에 주력하고 있다.

  테라헤르츠 대역의 전파, 즉 테라헤르츠파는 기존의 가시광선이 통과하지 못하는 종이나 옷감, 가죽, 플라스틱 등의 물질을 쉽게 통과하는 특성을 가지고 있다. 따라서 이를 영상 시스템에 적용하게 되면, 일반적인 가시광선 기반 영상이 제공하지 못하는, 옷이나 가방 속에 감추어진 물체, 종이나 플라스틱 포장 내부의 물체 등에 대한 영상·이미지를 제공할 수 있다. 물론, x-ray 역시 같은 용도에 활용되지만, 테라헤르츠파는 x-ray와는 달리 인체에 무해하다는 큰 장점을 가지고 있다. 또한, 테라헤르츠파는 수분을 포함한 물질에 대해 흡수율이 높은 특성을 지니고 있어 수분이 포함된 영역이 타 영역에 비해 큰 대비를 보이는 특성을 일반적으로 보이게 된다. 이러한 특성을 활용해 의료 진단을 포함한 여러 영역에 크게 활용될 수 있는 잠재력을 지니고 있다. 이 교수는 이러한 특·장점을 활용해 테라헤르츠파 기반 영상 구현을 위한 반도체 회로 및 시스템 설계를 수행하고 있으며, 일반 2차원 영상에서 더 나아가 3차원적 영상을 구성할 수 있는 토모그래피의 구현을 목표로 연구에 매진하고 있다.

  이재성 교수는 “이번 연구를 통해 개발될 시스템은 이미징 시스템뿐만 아니라 전파검출 시스템이 요구되는 다양한 응용에 널리 적용될 것으로 기대됩니다”라며 “이와 관련된 국내 기술의 확보를 통해 국가의 기술 경쟁력을 높이는데 이바지할 수 있을 것으로 기대합니다”라며 연구에 대한 자부심을 내비쳤다.

▲초고속 직접 시스템 연구실 구성원 [윤대근, 윤종원, 김동현, 김남형, 송기룡, 김정수(박사과정), 정승윤, 조영아 (석사과정)]