전기 만들고 촬영까지 한 소자로…KIST, 유기물 광전자장치 개발

다성분계 유기 반도체층을 활용한 이중기능 이미지 센서 [KIST 제공. 재판매 및 DB 금지]

(서울=연합뉴스) 조승한 기자 = 유기 태양광전지(OPV)와 유기 광검출기(OPD)를 결합해 조명이 거의 없는 실내 환경에서도 에너지를 얻어 영상까지 촬영할 수 있는 유기물 광전자장치가 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 광전소재연구단 박민철·황도경 책임연구원 연구팀이 고려대 심재원·김태근 교수, 이화여대 박재홍 교수팀과 공동연구를 통해 매우 약한 빛에서 에너지를 흡수해 전기를 만드는 OPV와 영상을 얻을 수 있는 OPD 기능을 통합한 장치를 구현했다고 18일 밝혔다.

유기물 기반 광전자 기술은 실리콘 소자 대비 유연하면서도 가벼워 실내 전자장치나 사물인터넷(IoT) 센서로 주목받는다.

대표적인 유기물 기반 소자로는 OPV와 OPD가 꼽히는데, 두 장치는 개발이 독립적으로 이뤄져 서로 연계해 실용화할 만큼 효율성을 내지 못했다.

연구팀은 유기 반도체층을 다성분계 구조로 만들어 전기를 만들고 영상을 얻는 기능을 하나의 장치에 통합했다.

그 결과 실내 환경에서 32% 이상 광전변환효율을 가지면서도 선명한 영상을 얻을 수 있는 수치인 명암비를 130데시벨(㏈) 이상 가지는 소자를 개발하는 데 성공했다.

실리콘 소자 명암비가 조명이 없는 환경에서 100㏈ 수준인 만큼 더 나은 특성을 보였다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 주변 빛을 수집해 전기 에너지로 변환한 후 화소(픽셀)별로 영상을 얻는 '단일 픽셀' 영상 감지에도 성공했다.

이는 특수 성능 카메라가 아닌 유리창이나 벽에 붙이는 인테리어 소품 형태로도 사물이나 움직이는 물체의 형체를 파악할 수 있는 정도라고 연구팀은 설명했다.

박 책임연구원은 평소에는 에너지 하베스터로 작동하다가, 조명이 없는 상태에서 움직임을 감지하거나 동작 패턴을 인지하는 데 응용될 수 있는 기술"이라면서 "향후 인간-컴퓨터 상호작용(HCI) 연구뿐 아니라 스마트 실내 환경을 비롯한 여러 산업 분야에서 활용 가능성이 높다"고 말했다.

연구 결과는 지난달 16일 국제학술지 '어드밴스트 머터리얼스'에 실렸다.

shjo@yna.co.kr

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