아주대학교 연구팀은 단일 픽셀로 이미지 정보를 다차원 처리할 수 있는 광센서 소자 구조를 개발했다고 6일 전했다.
빛을 전기 신호로 전환하는 광전효과를 기반으로 하는 광센서는 정보통신, 사물인터넷, 광통신, 로보틱스 등 다양한 분야에서 사용된다.
기존 광센서는 별도의 여과 없이 광데이터를 감지해야 해 효율이 떨어진다.
광센서로 수집된 광데이터를 정보로 저장·처리하는 이미지센서에도 막대한 저장용량이 필요해 인공지능형 이미지 인식과 판별 기술과의 접목에도 한계가 있다.
이 같은 한계를 극복하기 위해 학계와 산업계에서는 이벤트 기반 인공지능형 광센서가 주목받는다.
피사체의 물리적 변화를 감지해 필요한 광데이터만을 저장하고 외부 신호처리 칩 없이 센서 내 자체적으로 데이터를 처리할 수 있어 시스템 용량과 전력 소모를 크게 줄일 수 있는 까닭에서다.
또 피사체의 움직임 감지 속도를 높여 로보틱스 산업에서 필요로 하는 초저전력 시각 센서의 해결책으로 사용될 가능성도 크다.
아주대 연구팀이 개발한 센서는 광커패시터(Capacity) 방식을 이용한다.
실리콘과 원자층증착방식으로 만든 6nm 두께의 갈륨산화물 초박막을 접합해 커패시터 소자 2개가 연결된 단일 픽셀을 구성한 것이다.
이같은 방식은 기존 광전류 발생을 위해 전하가 소자 전체를 가로질러 이동할 필요가 없어 감지속도가 매우 빠르고 노이즈도 매우 낮다는 장점이 있다.
새롭게 개발한 광센서는 4비트 이상의 광데이터를 25펨토줄의 전력으로 처리해 기존 광센서대비 100배의 에너지 절감이 가능하다.
광신호 감지 속도도 빠른 피사체 움직임을 실시간으로 감지하고 단기 저장을 동시에 할 수 있다.
서형탁 아주대 교수는 “데이터 저장과 신호처리가 동시에 가능한 새로운 소재를 개발하고 반도체 호환 공정으로 실현했다는 점에서 학문적·기술적 의의가 있다”며 “자율주행, 의료, 우주 및 군사, 신재생 에너지, 사물인터넷, 광통신 등에서 활용이 가능할 것으로 전망된다”고 말했다.
구자훈 기자 hoon@kihoilbo.co.kr
사진= 「아주대 제공」
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