성균관대, '친환경 양자점 적외선 센서' 개발…세계 최고 성능 구현

'납' 걷어내고 무독성 '인듐비소'로 성능 높여

자율주행 라이다·야간 보안 핵심 기술…실시간 이미징 시스템 제시

[서울=뉴시스] 성균관대 정소희(왼쪽) 에너지과학과 교수, 박영상 박사. (사진=성균관대 제공) 2026.04.07. [email protected] *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]박시은 인턴 기자 = 성균관대학교는 에너지과학과 정소희 교수 연구팀이 친환경 소재인 'InAs(인듐비소)' 기반 양자점을 활용해, 세계 최고 성능의 초고속 적외선 센서와 실시간 적외선 이미지 센서를 개발했다고 7일 밝혔다.

적외선 광센서는 어두운 밤이나 안개가 많은 환경에서도 물체를 정확히 식별할 수 있게 해주는 장치로, 자율주행 자동차의 눈이라고 불리는 라이다(LiDAR) 및 야간 보안 감시 분야의 핵심 부품이다.

다만 기존에 사용되던 센서는 제작 비용이 매우 비싸고 공정이 복잡하다는 단점이 있었다. 이를 대체하기 위해 연구됐던 양자점 센서들 또한 인체에 해로운 납(Pb) 성분을 포함하고 있어, 성능이 뛰어나면서도 인체와 환경에 무해한 친환경 소재 개발의 필요성이 커졌다.

정 교수 연구팀은 센서 내부에서 전기가 불필요하게 새어 나가는 '누설 전류'와 이에 따라 신호가 왜곡되는 문제에 주목했다. 연구진은 기존의 일반적인 구조에서 벗어나, 소자 내부의 전기장을 정밀하게 조절할 수 있는 새로운 설계 방식을 제안했다.

그 결과, 누설 전류를 기존보다 1000배 이상 줄이는 데 성공했으며, 빛을 감지하는 능력인 광검출도를 20배 이상 향상해 친환경 소자의 한계로 지적되던 느린 속도와 잡음 문제를 동시에 해결했다.

나아가 연구진은 수만 개의 픽셀이 결합한 카메라 형태의 '적외선 이미저(Infrared Imager)'를 최초로 선보였다. 이를 통해 실험실 수준의 기술을 넘어 실제 카메라로 구동할 수 있음을 증명했다. 특히 연구팀이 개발한 표면 처리 기술을 적용하면 육안으로는 물체를 파악하기 어려운 환경에서도 선명하게 식별할 수 있다.

정 교수는 "이번 연구 성과는 친환경 양자점 기술이 산업 현장에서 쓰일 수 있는 '이미징 시스템' 단계까지 올라온 것"이라며 "앞으로 자율주행뿐만 아니라 민간과 군사 분야를 아우르는 차세대 보안 카메라 시장에서 우리나라가 핵심 기술을 선점하는 데 이바지할 것"이라고 밝혔다.

한편 연구 결과는 재료 과학 분야의 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'와 '나노 레터스(Nano Letters)'에 각각 게재됐다.


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