작고 강한 광소자 실리콘칩이 가져 올 3D영상 혁명
작고 강한 광소자 실리콘칩이 가져 올 3D영상 혁명
  • 임성희 기자
  • 승인 2020.03.03 10:20
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[이슈메이커=임성희 기자]

작고 강한 광소자 실리콘칩이 가져 올 3D영상 혁명
 
 
사진=임성희 기자
사진=임성희 기자

 

반도체 소자는 전자와 광자 두 종류로 나눠진다. 많은 연구자들이 20세기는 전자를 제어하는 전자공학기술의 시대였다면 21세기는 빛을 제어하는 광자공학기술의 시대가 될 것이라고 예측한다. 반도체의 미래인 광소자를 활용한 다양한 도전이 이어지고 있는 가운데, KAIST 박효훈 교수 Lab이 눈에 띈다.
 
세계적으로 경쟁하는 최첨단 기술
2019년 1월 15일 국제 학술지 ‘옵틱스 레터스(Optics Letters)’에 박효훈 교수 연구팀과 나노종합기술원의 공동 연구 성과인 3차원 반도체 영상센서 핵심기술이 될 ‘실리콘 기반 광위상배열(optical phased array, OPA) 칩’이 게재되며 많은 주목을 받았다. 3차원 반도체 영상센서 원천기술은 MIT나 인텔 등 세계적인 연구기관들이 선점을 위해 앞 다투어 연구하고 있는 첨단기술이다. 왜냐하면 사물의 정확한 거리정보가 필요한 자율주행 자동차, 드론, 로봇, 안면인식이 사용되는 스마트폰 등 다양한 전자기기에서 눈의 역할을 하기 때문이다. 이를 작고 성능이 강한 실리콘 소자로 만들어 상용화하기 위한 노력이 세계적으로 이어지고 있는 가운데, 박효훈 교수팀이 어느 정도 가시적인 성과를 내며 상용화 가능성에 한 발 더 다가가고 있다는 평가다. 박효훈 교수는 “현재 레이저 빔을 스캐닝 하는 방식은 기계식 motor로 회전시키거나, MEMS로 스캐닝 하는 방식인데, 부피가 주먹보다 크거나, 고장이 잘 나거나, 전력소비가 크고, 가격도 수 백 만 원으로 비싼 문제가 있습니다. 하지만, 실리콘 위상배열 기반의 레이저 스캐너를 사용하면, 이러한 문제들을 대거 해결할 수 있습니다. 현재는 여러 기관에서 실험적으로 우수한 성능을 발표하며 그 가능성을 보여주고 있는 상황입니다. 실리콘 위상배열 기반의 영상센서가 아직 개발단계에 있고 상용화된 제품이 나오지 않은 상황이라 누가 먼저 상용화시키느냐가 관건입니다”라고 설명했다. 한국이 실리콘메모리 소자에서 세계 최고이기 때문에 기술개발만 성공하면 세계적으로 유리한 위치를 선점할 수 있는 블루오션이라는 것이 박효훈 교수의 생각이다. 덧붙여 “현재는 실리콘 위상배열 센서의 고유한 장점을 살릴 수 있는 killing application을 찾고 있으며 연구실 창업도 고려하고 있습니다”라고 말했다.
 
미래국방혁신기술개발사업으로 국방기술 발전 기여
3D 영상기술은 국방 분야에서도 매우 유용하게 쓰일 수 있어, 박효훈 교수팀의 ‘실리콘 위상배열 기반 스마트 3D 영상센서 개발’ 과제가 미래국방혁신기술개발사업에 선정돼 연구를 진행 중이다. 박효훈 교수는 “나노종합기술원과 공동연구를 통해, 핵심부품인 실리콘 위상배열 칩을 국내 공정기술로 확보할 계획입니다. 또한, 구동 회로를 연구하는 KAIST 내의 몇 개 연구실, 그리고 경쟁력 있는 광소자 핵심 요소기술을 갖고 있는 GIST의 연구실과도 협력해 과제를 수행하고 있습니다. 도전적인 이 과제가 성공적으로 수행된다면, 무인차량, 드론, 로봇 등에 화룡점정 같은 스마트 영상 센싱 기능을 부여해주어, 국방에서 휴대성, 기동성, 지속성, 보완성을 높여 줄 수 있습니다”라고 밝혔다. 관련 기술은 이동체 자체를 작게 만드는데 기여할 수 있어서, 마이크로로봇, 자율자동차, 드론뿐 아니라 5G, 6G 무선통신에도 활용될 수 있으며, 스마트 홈, 스마트 팩토리, 스마트 폰 등에도 적용 가능해 사회적 파급효과가 상당히 클 것으로 보인다.
 
 
Smart Sensor System Lab에서 실리콘 위상배열 센서의 고유한 장점을 살릴 수 있는 아이템이 개발된다면 이는 세계적으로 3D영상 혁명의 새로운 물결이 될 것으로 보인다. 그룹원들의 미소만큼이나 밝은 미래를 기대해본다. 사진=임성희 기자
Smart Sensor System Lab에서 실리콘 위상배열 센서의 고유한 장점을 살릴 수 있는 아이템이 개발된다면 이는 세계적으로 3D영상 혁명의 새로운 물결이 될 것으로 보인다. 그룹원들의 미소만큼이나 밝은 미래를 기대해본다. 사진=임성희 기자

 

“즐겁게 연구해야 국민들에게 도움 되는 기술 나올 수 있어”
20 여 년간 한국과학기술원에서 많은 제자들을 배출해 낸 박효훈 교수는 국내 유수의 대기업에서 자신의 능력을 한껏 발휘하고 있는 제자들을 볼 때면 자부심과 긍지를 느낀다고 말했다. 다만 그가 우려하는 것은 “연구만 잘한다고 해서 사회에서 성공할 수 있는 게 아니에요, 리더십을 갖춰야 하지요. 그래서 제자들에게 연구만 하지 말고 즐겁게 놀면서 다양한 경험을 쌓으라고 이야기합니다. 연구도 즐겁게 해야지 좋은 결과가 나오고 그 결과야 말로 국민들에게 도움 되는 기술이 될 수 있는 겁니다”라며 선생님보다는 인생선배로서의 조언을 전했다. “자율주행차가 주목받으며 저희 연구의 산업화 가치도 점점 커지고 있습니다. 이에 학생들은 더 즐겁게 연구에 참여하고 있습니다. 학생들의 다양한 아이디어가 연구에 많은 도움이 됩니다. 학생들에게 감사하며, 과제에 같이 참여하는 GIST, 나노종합기술원 연구팀분들과 창의적인 과제를 진행할 수 있게 지원해준 한국연구재단 관계자분들에게도 감사드립니다. 국가위상을 높이고 국가산업 발전에 도움이 될 수 있는 연구를 위해 최선을 다하겠습니다”


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