실리콘 광센서 한계 극복…'라이다' 센서 개발

[아이뉴스24 최상국 기자] 실리콘 반도체를 사용한 라이다(Lidar) 센서가 개발됐다. 자율주행자동차 개발의 중요한 이슈 중 하나인 '비싼 라이다 가격'을 해결할 실마리가 될 지 주목된다.

한국연구재단은 연세대 안종현 교수와 DGIST 이재동 교수 공동연구팀이 자율주행자동차의 핵심기술 중 하나인 장애물 감지용 라이다 센서 기술을, 메모리 반도체에 널리 사용되는 실리콘 반도체를 사용해 개발하는 데 성공했다고 밝혔다.

그동안 단파 적외선(Short wave infrared)을 감지할 수 있는 라이다 센서는 주로 인듐갈륨비소(InGaAs) 화합물 반도체로 개발해 왔으나 저비용, 대량생산이 가능한 실리콘 반도체를 활용할 수 있게 되면 라이다 가격도 크게 낮출 수 있을 것으로 기대된다.

자율주행자동차 개발의 중요한 기술적 이슈 중 하나가 사람의 눈에 해를 끼치지 않는 파장대인 단파 적외선을 감지할 수 있는 라이다의 개발이다.

현재는 주로 인듐갈륨비소 화합물 반도체를 단파 적외선 센서로 사용하고 있지만 제작비용이 높아 메모리 반도체 등에 널리 사용되는 실리콘 반도체를 활용하려는 연구가 활발하다. 하지만 실리콘 반도체는 물질 자체의 특성이 단파적외선 영역을 감지할 수 없다는 한계가 있다.

안종현 교수 연구팀은 변형제어 기술로 이같은 한계를 극복했다. 10나노미터 이하의 초박막 실리콘을 제작하고 변형 제어 기술로 전자구조를 변화시켜 실리콘이 단파 적외선 영역까지 흡수할 수 있게 만드는 데 성공했다. 실리콘은 부서지기 쉬워서 변형을 가하기 어렵지만, 기존 실리콘 웨이퍼를 식각공정을 통해 10나노미터 이하의 초박막 상태로 만들어 높은 변형 하에서도 부서지지 않도록 한 것이다.

안종현 교수는 "이 기술이 상용화되면 라이다 제작비용을 내릴 수 있어 자율주행자동차의 대중화를 앞당길 수 있을 것"으로 기대하면서 "이번 결과는 가능성을 확인하는 수준의 기초 연구 결과이며 상용화를 위한 후속연구가 필요하다"고 밝혔다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 리더연구지원 사업의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 국제학술지 사이언스 어드밴시스(Science Advances)에 7월 30일 게재됐다.

◇논문명: Breaking the absorption limit of Si towards SWIR wavelength range via strain engineering

◇저자: 안종현 교수(교신저자/연세대학교), 이재동 교수(공동저자/DGIST), 카티야르 아지트 쿠마르(제1저자/캠브리지대학교), 정건우(공동저자/연세대학교), 윤원석(공동저자/DGIST)