어두워도 ‘선명한 사진촬영 칩’ 세계최초 개발

`고감도 나노 이미지센서 상용화 칩‘ 개발성과 발표 및 시연회가 10일 서울 코엑스 인터콘티넨탈호텔에서 열려 김훈 전자부품연구원 박사가 상용 이미지센서 칩(SMPD)을 들어보이고 있다.이 신기술로 어두운 곳에서도 선명한 사진이나 동영상 촬영 등이 가능하다. (서울=연합뉴스)

전자부품연구원, 고감도 나노 이미지센서 칩 상용화 연구원.개발팀 인센티브 `대박'

극장이나 터널 등 어두운 장소에서도 플래시 없이 선명한 사진이나 동영상을 촬영할 수 있는 `고감도 나노 이미지센서 상용화 칩'이 국내 연구진에 의해 세계 최초로 개발됐다.

산업자원부 산하 전자부품연구원(원장 김춘호)은 10일 서울 코엑스인터콘티넨탈호텔에서 개발성과 발표회를 갖고 사람의 눈으로 겨우 식별할 수 있는 1룩스(lux)이하의 어두운 곳에서도 고화질 사진과 동영상 촬영이 가능한 나노 이미지센서 상용화 칩(Single carrier Modulation Photo Detector, SMPD)을 개발했다고 발표했다.

고감도 나노 이미지센서란 사람 눈의 망막세포와 동일한 기능을 하는 전자감지 부품으로, 촛불 1개를 켜놓았을 때 1m 떨어진 곳의 조명도인 1룩스 이하의 어둠에서도 선명한 영상 촬영을 가능케 하는 차세대 신기술이다.

이번에 개발된 나노 이미지센서는 나노(1/10억m) 구조로 가공된 반도체 소재가 초저도의 빛과 반응해 고감도 영상신호를 발생시키는 원리를 이용한 것이다.

칩 개발의 주역인 전자부품연구원 나노광전소자연구센터장 김훈(. 40) 박사는 "양자 역학을 응용해 빛 알갱이(광자, 光) 하나로 수천 개 이상의 전자를 만들어 선명한 영상신호를 발생시키는 원리를 이용해 사람의 망막세포와 동일한 기능을 하는 나노 이미지센서를 개발했다"고 설명했다.

이 칩은 디지털카메라와 폐쇄회로TV(CCTV) 등에 사용되는 CCD 이미지센서 칩과 휴대폰 카메라 등에 쓰이는 CMOS 이미지센서 칩의 2분의1 크기로 기존 제품보다 500배 이상의 감도를 실현, 영상신호 증폭 등에 소요되는 비용을 최소화함으로써 개당 생산단가도 기존 제품의 100분의 1 수준으로 낮출 수 있다고 연구원은 말했다.

나노 이미지센서는 현재의 반도체공정으로 생산이 가능해 별도의 시설투자 없이 내년 중 본격적인 양산체제에 들어갈 수 있는 만큼 세계 이미지 센서시장에 지각변동을 몰고 올 것으로 전망된다.

특히 이 칩은 모바일기기, 캠코더, PDA, 카메라 등 디지털 전자기기 뿐 아니라 국방, 의료, 자동차, 산업용 기기 및 환경산업 등 감지기술을 필요로 하는 산업분야에 적용이 가능해 관련분야 기술경쟁력 제고에도 기여할 것으로 기대된다.

연구원은 현재 일본이 세계 이미지센서 시장의 90% 이상을 장악하고 있는 상황에서 이번 개발로 우리나라가 이 분야의 주도국으로 부상할 수 있는 계기가 마련됐고 수입대체 및 수출증대 효과도 연간 2조원 이상에 이를 것으로 예상했다.

이미지센서 시장은 2004년부터 연평균 11.2%, 응용기기 시장은 19.1%씩 성장해 2008년에 각각 94억달러와 3천685억달러에 이를 것으로 전망된다.

한편 이번 나노 이미지센서 개발에는 산자부와 정보통신부가 공동으로 지원하는 유망전자부품 기술개발사업 등을 통해 4년 간 총 110억원이 투입됐으며 전문 연구인력 12명이 참여했다.

이 나노 이미지센서는 2003년 플래닛82㈜(대표 윤상조)로 기술이 이전됐으며 이후 연구원과 플래닛82가 공동으로 양산화 연구를 벌여왔다.

기술이전 대가로 연구원과 김훈 박사팀은 약 46억원과 향후 매출액의 2%를 받기로 했고 이중 김 박사에게 10억원 등 총 20억3천만원이 연구진들에게 연말까지 인센티브로 전달돼 이들은 연구 성공에 따른 `대박'을 터뜨리게 됐다.

플래닛82는 3개월 안에 CCTV용 나노 이미지센서 칩을 중심으로 양산에 들어갈 예정이며 일부 품목의 경우 모듈화 작업에도 직접 참여할 방침이다.

김현준 기자 [e-mail] (서울=연합뉴스)

■ 전자부품연구원 김훈 박사 일문일답

"단일 포톤(photon :빛 알갱이 1개)을 검출할 수 있을 때까지 연구를 계속 할 생각입니다"

어두운 곳에서도 플래시 없이 선명한 영상을 촬영할 수 있는 '고감도 나노 이미지센서 상용화 칩' 개발의 주역인 전자부품연구원 김훈(. 40) 박사는 10일 이같은 연구계획 포부를 밝혔다.

다음은 이날 오후 서울 삼성동 코엑스 인터컨티넨탈호텔에서 열린 나노 이미지센서 상용화칩 개발성과 발표 및 시연회에 앞서 김 박사와 가진 일문일답이다.

-- 어떤 계기에서 연구를 착안했나.

▲ 1997년께 전자 디바이스를 만들어 야간에 측정을 하는데 형광등 주파수의 미미한 변화에 값(시그널)이 움직이는 것을 보고, 약한 신호에서도 검출이 가능하겠구나 생각했다. 빛 알갱이 1개를 검출할 수 있으면 세상의 모든 에너지를 검출할 수 있고 영상도 구현할 수 있다는 생각에 연구를 착안했다. 본격적으로 연구하기 시작한 것은 2000년부터다.

-- 고감도 나노 이미지센서의 원리는.

▲ 양자 역학을 응용해 빛 알갱이 하나로 수천 개 이상의 전자를 만들어 선명한 영상신호를 발생시키는 원리를 이용해 사람의 망막세포와 동일한 기능을 하는 나노 이미지센서를 개발한 것이다. 빛 알갱이를 검출하려면 양자역학을 이용해야 하는데 기존의 반도체나 검출기는 빛 알갱이 100만개 정도 이상이 들어와야 전기적 신호로 `빛이 있구나' 인식한다. 빛이 몇 개에서 수백개 정도만 들어와도 검출할 수 있도록 양자구조를 구현해서 이미지센서를 만들게 됐다.

-- 어떤 곳에 활용될 수 있나.

▲ 거의 모든 산업에 활용될 수 있을 정도로 굉장히 다양하다. 카메라와 캠코더, CCTV 등은 물론 생체 신호가 미약하더라도 이를 검출해 질병진단을 할 수 있는 의료기기, 군사기술 등 획기적으로 사용할 수 있다. 소형에 저전력이 가능하기 때문에 모바일 휴대용으로 적합하다. 군사적으로 전투기.전차에도 이미지센서가 많은데 이것을 대체할 수 있다고 생각한다.

-- 향후 연구 계획은.

▲ 지금 연구가 끝난 것이 아니다. 단일 포톤을 검출하지는 못했다. 이것이 가능해지면 산업혁명과 같은 큰 변화가 일어날 것이다. 단일 포톤을 검출할 수 있는 센서를 개발하는 것과 함께 단일 포톤 검출 원리를 이론적으로 밝혀내는 것까지 연구하고 싶다.

-- 이공계 기피현상이 있는데 이공계 지망생들에게 하고 싶은 말은.

▲ 지금도 학생들을 가르치는데 이공계 중에서도 어려운 작업이 많은 반도체 분야 등은 기피하고 있다. 교과서로 배운 것과 실제로 해보는 것이 달라서 연구를 해보면 희열을 느낄 수 있다. 겁을 먹고 도전을 안하는데 해보면 굉장히 보람이 있다. 공학을 연구하다 보니 돈이 되는 제품화로 연결되는 경우도 있다. 교과서적으로 어려운 수식만 다루려하지 말고 이론과 체험을 함께 할 수 있는 분야에 많은 학생들이 진출하기를 희망한다.

김현준 기자 [e-mail] (서울=연합뉴스)