[대구=뉴시스] 박준 기자 = 대구경북과학기술원(DGIST)이 고해상도 초음파 센서를 개발했다.

DGIST 전기전자컴퓨터공학과 장진호 교수 연구팀은 렌즈 옆면에 나사산 구조를 새겨 초음파 영상의 화질을 떨어뜨리는 내부 잡음을 획기적으로 줄인 나사산 렌즈 집속형 초음파 센서를 개발했다고 28일 밝혔다.

최근 전기차와 항공우주 산업의 성장으로 높은 전압과 열을 견뎌야 하는 전력 반도체의 신뢰성이 중요해지고 있다.

산업 현장의 반도체 검사 장비는 주로 물기둥을 통해 초음파를 전달하는 방식(워터폴 방식)을 사용해 장착 공간의 제약으로 센서 크기를 키우는데 한계가 있다.

이에 작은 렌즈 내부에서 초음파가 반사되고 엉키면서 발생하는 불규칙한 가장자리 잡음이 영상의 선명도를 크게 떨어뜨리는 고질적인 문제가 있다.

장 교수팀은 소리의 반사를 막는 무향실(방음실) 벽의 쐐기형 흡음 구조에서 아이디어를 얻어 이 문제를 해결했다.

초음파 렌즈의 밋밋한 옆면에 비스듬한 나사산 형태의 홈을 촘촘히 새겨 넣은 것이다. 렌즈 옆면으로 향한 초음파가 나사산 경사면에 부딪혀 여러 방향으로 흩어지면서 반사파가 한데 모여 잡음을 일으키는 현상을 물리적으로 원천 차단했다.

또한 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 잡음 억제 효과가 뛰어나면서도 실제 제작이 쉬운 최적의 나사산 규격(높이 500㎛, 경사각 30도)을 확립해 렌즈 설계의 새로운 표준 지침을 제시했다.

이 기술은 센서의 전체 크기나 내부 핵심 부품을 바꾸지 않고 렌즈의 겉모양만 가공하면 되기 때문에 기존 좁은 산업용 검사 장비에도 손쉽게 바로 적용할 수 있다.

새롭게 개발된 센서로 차량용 전력 반도체 모듈을 검사한 결과 기존 센서로는 잡음에 가려 전혀 보이지 않던 머리카락 굵기 4분의 1 수준의 금속 선과 미세 기포 등 칩 내부 마이크로 구조와 결함들이 기존 CT 촬영에 버금갈 정도로 나타났다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 STEAM(스팀) 사업, 과기정통부 InnoCORE(이노코어) 사업, 정보통신기획평가원(IITP) AI(인공지능)스타펠로우십의 지원을 받아 수행됐다.

DGIST 강성우 박사후연수연구원과 박현규 석박사통합과정생이 공동 제1저자로 참여한 연구 결과는 비파괴 검사 분야 최고 권위의 국제 저명 학술지인 NDT & E International(인터내셔날)에 게재됐다.


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