인 지 빛 알갱이 하나까지 측정하는 광센서 나왔다

<사진은 정과부 화상>

국내 연구진이 빛 알갱이 하나까지 감지할 수 있는 초고감도 실리콘 광센서를 개발했다. 이 센서는 의료용 정밀 영상장치나 우주관측, 어두운 곳에서 사용되는 특수 촬영장치 등에 활용될 전망이다.

이화여대 MEMS 우주망원경 연구단(단장 박일흥 교수)은 단일 광자까지 일일이 감지해 계수할 수 있는 초고감도 실리콘 광센서인 ‘실리콘 광증배소자(SiPM)’를 개발했다고 12일 밝혔다.

고감도 광센서는 부피가 큰 고전적인 진공 광증배관(Photomultiplier)과 반도체 광센서인 아발란치 광다이오드(APD), 하이브리드 광다이오드(HPD) 등이 있다. 하지만 극저온이나 수만 볼트(V)의 고전압이 필요해 특정 목적 외에는 사용되지 않고 있다.

지난 2003년 러시아 연구진이 처음 제안한 실리콘 광증배소자 방식은 상온에서 수십V의 전압으로 작동하고 매우 어두운 곳에서도 밝은 영상을 얻을 수 있어 ‘꿈의광센서’로 불리며 세계 각국이 경쟁적으로 개발에 나서고 있다.

실리콘 광증배소자는 광자 하나당 100만개 정도의 전자들로 신호를 증폭시켜 매우 약한 빛까지 정확하게 감지할 수 있다.

박 교수팀이 개발한 초고감도 실리콘 광센서는 14V의 저전압에서 작동하며 잡음이 기존 광센서보다 100분의 1 정도에 불과해 기존 국내외 장비보다 정확성이 크게 향상됐다.

박 교수는 “앞으로 저전력이 요구되는 우주과학용의 차세대 관측망원경 장비에 이 소자들을 활용할 예정”이라며 “SiPM 광센서는 수년 내 양전자방출단층촬영(PET)같은 의료영상, 정밀과학 장비, 카메라 센서 등에 활용될 것으로 기대된다”고 말했다./[e-mail]이재원기자