[수원=뉴시스] 변근아 기자 = 아주대·서울시립대 공동연구팀이 초박막·초유연 근적외선 광센서를 개발했다고 5일 밝혔다.

두께 3μm(마이크로미터)에 불과한 이 센서는 기존 광센서를 뛰어넘는 속도와 감도를 갖춘 데다 유연성까지 우수해 피부 부착형 센서와 웨어러블 기반 광통신 등에 활용 가능하다.

광센서는 빛의 유무와 변화 및 강도를 감지해 특정 물체의 존재나 크기 혹은 상태 등을 파악하는 데 활용된다. 그 중 '근적외선 유기 광검출기(NIR-OPD)'란 우리 눈에 보이지 않는 근적외선 영역의 빛을 전기 신호로 변환할 수 있는 유기 반도체 기반 센서다.

이 기술을 활용하면 미세한 빛을 노이즈 없이 감지할 수 있어 생체 신호나 특정 가스의 농도 등의 정보를 센싱할 수 있다. 이에 최근 ▲웨어러블 헬스케어 ▲피부 부착형 기기 ▲무선 광통신 ▲휴먼–머신 인터페이스 등 다양한 분야에서 핵심 요소로 주목받고 있다. 가볍고 유연한 유기 반도체 소재의 특성 덕분에 실제 피부나 의류에 밀착할 수 있어서다.

공동 연구팀은 다학제적 협력을 통해 기존 센서의 속도와 감도 및 유연성의 한계를 해결하는 것을 주목했다. 특히 전하 전달 효율을 향상하는 방식으로 유기 소자의 고속 응답성과 유연성을 동시에 확보할 수 있는 기술적 돌파구를 제시했다.

연구팀은 이를 바탕으로 두께 3μm 수준의 유기 광감지 소자 개발에 성공했다. 또한 이러한 고속·고감도 특성을 피부 부착 환경에서도 유지하도록 설계해, 실제 사람 피부 위에서 100m 이상 떨어진 곳에서 나오는 영상의 오디오 신호를 안정적으로 수신할 수 있는 센서 시스템을 구현하는 데에도 성공했다.

박성준 아주대 교수(전자공학과·지능형반도체공학과)는 "초박막화와 계면 설계를 동시에 고려한 이번 접근법은 실제 인체 환경에서의 신뢰성을 한 단계 끌어올린 사례"라며 "웨어러블 기반 광통신과 차세대 헬스케어 기술의 실질적 적용 가능성을 크게 높였고, 앞으로 휴먼–머신 인터페이스를 포함한 다양한 인체 친화형 광전자 시스템으로 확장되는 핵심적 기술이 될 것"이라고 말했다.

한편, 이번 연구는 '네이쳐 커뮤니케이션즈(Nature Communications)' 12월호에 게재됐다.


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