국내 연구진, 저비용 실리콘 반도체 기반 라이다(Lidar) 기술 개발

최태우 기자 / 기사승인 : 2020-07-30 08:19:43
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▲ 자율주행차의 핵심 기술 중 하나는 사람의 눈과 같이 주변 장애물을 감지할 수 있는 라이다 센서 개발이다. 장애물에 반사되어 오는 빛을 감지해 장애물의 유무를 감지하는 구조다. 기존 전투기에 사용되는 레이다와 달리 사람의 눈에 피해를 주지않는 단파 적외선 영역의 빛을 사용해야만 한다. [사진=연세대 안종현 교수]
[IT비즈뉴스 최태우 기자] 국내 연구진이 고비용 InGaAs 화합물 반도체가 아닌 저비용의 실리콘 반도체를 활용한 라이다(Lidar) 센서 제작기술을 개발했다.

한국연구재단은 연세대학교 안종현 교수 연구팀, 대구경북과학기술원(DGIST) 이재동 교수 연구팀이 자율주행차의 핵심기술 중 하나인 장애물 감지용 라이다 센서 기술을 개발했다고 30일 밝혔다.

단파 적외선을 이용해 자동차 주변의 장애물을 감지할 수 있는 라이다 센서는 자율주행차 개발과 향후 상용화에 있어 중요한 이슈다.

가시광선 영역의 단파장 빛은 사람의 눈에 피해를 줄 수 있어 현재 자율주행차에 적용이 어려워 단파 적외선을 감지할 수 있는 InGaAs 화합물 반도체를 사용한 라이다 센서가 주를 이룬다.

허나 InGaAs 화합물 반도체는 제작비용이 높아 메모리반도체 등에 널리 사용되는 저비용, 대량생산이 가능한 실리콘 반도체에 대한 연구가 활발하다. 실리콘 반도체는 단파 적외선을 감지할 수 없어 그간 라이다 센서에 적용되지 못했다.

안종현·이재동 교수팀은 10나노(nm) 이하로 초박막 실리콘을 제작하고 변형 제어 기술을 통해 실리콘의 전자구조를 변화시켜 단파 적외선을 감지할 수 있는 광센서 개발에 성공했다.

실리콘 반도체의 전자구조를 변형시키기 위해서는 높은 변형(strain)을 가해야 하지만 실리콘은 단단해 부서지기 쉬워 변형을 가하는 데 제약이 있다.

연구팀은 문제를 극복하기 위해 기존 실리콘 웨이퍼를 식각공정을 통해 10나노 이하의 초박막 상태로 만들어 높은 변형압력에서도 부서지지 않도록 유지시켰다. 제작된 실리콘 광센서는 자율주행차와 다양한 보안장치에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.

▲ (왼쪽부터) 연세대 안종현 교수, DGIST 이재동 교수
안종현 교수는 “이 기술이 상용화도면 라이다 제작비용을 내릴 수 있어 자율주행차의 대중화로 한발 더 앞당길 수 있을 것으로 본다”고 말했다.

이어 “이번 결과는 가능성을 확인하는 수준의 기초 연구 결과다. 심도 깊은 연구를 통해 실용화 기술을 개발한다면 장애물 감지용 라이다 센서로 실용화될 수 있다”며 “연구실 수준의 실리콘 광센서 제작 기초 기술을 실제 자동차에 활용하기 위한 상업화 수준으로 높일 수 있도록 시스템 레벨로 높이기 위한 기술과 산업화 연결 브릿지 과제가 필요하다”고 덧붙였다.

이번 연구 성과는 국제학술지 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 30일 게재됐다.

 

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