KAIST, 빛 편광정보로 물체 인식 정확도 극대화…자율주행 핵심 기술

서준기 교수팀 '자가 재구성 편광 센서 어레이(배열)' 기술 개발

외부 전기신호 없이 빛 만으로 동작 상태 재구성

자율주행, 의료진단 정확도 개선…국제학술지 게재

[대전=뉴시스] 빛 기반 스스로 동작 재구성이 가능한 편광 인공지능 센서 플랫폼 실험 이미지.(사진=KAIST 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 빛의 방향을 읽어 스스로 반응을 바꾸는 차세대 편광센서를 개발해 어두운 도로 위 물과 아스팔트를 구분하지 못하던 기존 센서의 한계를 극복, 자율주행이나 의료진단의 정확도를 높일 수 있게 됐다.

한국과학기술원(카이스트·KAIST)은 생명화학공학과 서준기 교수팀이 특정방향으로 진동하는 빛의 성질인 편광(polarization) 정보를 활용해 스스로 최적 상태를 찾아 동작하는 '자기 재구성 편광센서 배열기술'을 개발했다고 12일 밝혔다.

기존 이미지 센서는 빛의 밝기 정보만을 감지하는 데 그쳐 물체의 방향성이나 표면구조를 정밀하게 파악키 어려웠다.

연구팀은 빛의 진동 방향까지 인식할 수 있는 편광 기반 센서기술을 개발해 기존 문제를 해결했다. 이를 위해 연구팀은 텔루륨(Te)과 이황화레늄(ReS₂)이라는 서로 다른 두 물질을 결합해 새로운 이종구조를 활용, 결정방향에 따라 빛에 대한 반응이 달라지는 특성을 구현했다.

이번에 연구팀은 원자층 단위로 물질을  쌓아 결정구조를 제어하는 공정인 '에피택셜 원자층 증착'을 적용, 두 물질의 결정 구조가 정확히 맞물리도록 구현해 기존 대비 높은 재현성과 안정적인 성능을 확보했다.

이 구조에서는 빛이 조사될 때 물질경계에서 전자가 이동하거나 특정 위치에 머무르는 현상이 발생하며 이로 인해  빛의 세기, 파장, 방향 등 여러조건에 따라 전류방향이 뒤집히는 광반응인 '양극성 광응답'이 나타난다. 특히 외부 전기신호 없이도 빛 만으로 센서의 동작상태를 자유롭게 조절할 수 있다.

실제 움직이는 물체 인식 시험에서 95% 이상의 높은 정확도를 기록, 자율주행 및 의료진단 등 다양한 분야에서의 활용 가능성을 입증했다.

이번 연구에는 국제 학술지 네이처 센서스(Nature Sensors)에 지난달 14일 자로 게재됐다.

서준기 교수는 "이 연구는 편광 정보를 활용해 더 풍부한 시각정보를 확보할 수 있는 인공지능 기반의 새로운 기술방향을 제시했다"며 "향후 저전력·고효율 AI 시스템 구현에 중요한 역할을 할 것으로 기대한다"고 말했다.


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