KAIST, 100배 정밀 빛 측정 센서 개발…"자율주행차 적용 기대"

메타 샥-하트만 파면센서의 응용 분야. (KAIST 제공)/뉴스1

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 100배 정밀한 신개념 빛 측정 센서를 개발해 주목된다.

한국과학기술원(KAIST)은 바이오및뇌공학과 장무석 교수 연구팀이 세계 최초 메타표면으로 성능이 대폭 향상된 파면 센서를 이용해 복잡한 물체의 단일 측정 위상 이미징 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.

메타표면은 나노미터에서 마이크로미터 스케일의 기하학적 구조를 가지는 나노 구조체들로 이뤄진 평면으로 각 나노 구조체의 모양에 따라 매우 미세한 규모에서 전자기파의 전파 경로, 위상, 편광, 진폭 등을 제어할 수 있다.

연구팀은 나노 공정 기술로 제작된 메타표면을 이용해 복잡한 물체의 위상 이미징 불가능 문제를 해결했다.

연구팀이 메타 렌즈를 활용해 시판되고 있는 샥-하트만 파면 센서보다 약 100배 높은 공간해상도를 가지는 메타 샥-하트만 파면 센서를 개발한 것이다.

메타 샥-하트만 파면 센서는 높은 공간해상도를 이용해 기존 샥-하트만 파면 센서로는 측정이 불가능했던 복잡한 구조체의 위상 이미지를 얻는 데 성공했다.

연구팀은 또 메타 샥-하트만 파면 센서를 통해 3차원 위치를 추적했다. 이 과정에서 메타 샥-하트만 파면 센서가 거의 모든 가시광 영역에서 작동하고 기존 샥-하트만 파면 센서보다 약 10배 큰 시야각을 갖는 것을 확인했다. 이 기술을 활용하면 넓은 영역에서 물체의 3차원 위치 추적이 가능하다.

KAIST 바이오및뇌공학과 장무석 교수(왼쪽)와 고기현 박사. /뉴스1

고기현 박사는 “메타 샥-하트만 파면 센서는 기존 기술보다 견고하고 작은 크기를 가지는 장비로서 초기 질병 진단, 제조 공정의 결함 검출과 자율주행 등 다양한 분야에 적용될 수 있을 것으로 기대된다”며 "향후 메타표면의 우수한 빛 조작 능력을 활용해 초소형·다기능 메타 파면 센서를 개발하는 데 주력할 것”이라고 말했다.

KAIST 바이오및뇌공학과 고기현 박사가 제1 저자, 장무석 교수가 교신저자로 참여한 이번 연구의 성과는 국제학술지 '라이트:사이언스&어플리케이션스'에 지난 12일 게재됐다.

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