초소형 3차원 영상 센서의 시야를 넓히다… KAIST 핵심기술 개발

박효훈 교수 연구팀 김성환 박사과정 등 성과

왼쪽부터 나노종합기술원 유종범 연구원, KAIST 김성환 박사과정, 박효훈 교수

KAIST(총장 신성철) 전기·전자공학부 박효훈 교수 연구팀이 나노종합기술원과의 공동 연구를 통해 3차원 영상 센서의 핵심 기술인 실리콘 기반 광위상배열(OPA) 칩을 개발했다.

김성환 KAIST 박사과정과 나노종합기술원 유종범 박사가 주도한 이번 연구결과는 국제 학술지 '옵틱스 레터스' 1월 15일자 온라인 판에 게재됐다.

3차원 영상 센서는 사진 등의 2차원 이미지에 입체감을 주는 거리정보를 추가해 3차원 이미지로 인식하는 센서다. 정확한 거리정보가 필요한 자율주행 자동차, 드론, 로봇, 안면인식이 사용되는 스마트폰 등 다양한 전자기기에서 눈의 역할을 하는 핵심부품에 해당한다.

다수의 자동차, 드론 회사들이 레이저 빛을 이용한 3차원 영상 센서인 라이다(light detection and ranging, LiDAR) 개발에 주력하고 있고, 광위상배열(Optical Phased Array, OPA)은 전기적으로 빛의 방향을 조절할 수 있어 라이다의 차세대 구조로 주목받고 있다.

연구팀은 파장 변조 광원을 사용해야 하는 기존의 광위상배열을 발전시켜 단일파장 광원으로 넓은 범위의 2차원 스캐닝이 가능한 초소형·저전력 광위상배열 칩을 개발했다. 반도체 공정을 통해 광위상배열 구조로 제작한 이번 센서는 잠자리 눈 정도의 크기로 작게 제작할 수 있어 3차원 영상 센서를 소형화시킬 수 있다.

광위상배열이 3차원 영상 센서의 기능뿐 아니라 획득한 3차원 영상 데이터를 원하는 방향으로 무선전송하는 기능도 수행 가능해 고화질·대용량의 영상정보를 전자기기 간 자유롭게 통신할 수 있다.

김성환 KAIST 박사과정은 "그간 파장 변조를 이용한 2차원 스캐닝은 파장 변조가 가능한 광원의 집적이 매우 어려웠다는 점에서 이번 연구가 광위상배열의 상용화에 큰 도움이 될 것으로 기대한다"고 말했다.
한윤창 기자 storm0238@