기존의 한계를 뛰어넘는 열영상 센서가 등장![카드뉴스] 스마트폰 체온계부터 자율주행차 감지 센서까지

최근 신종 코로나바이러스 감염증으로 인해 수많은 건물 출입구에 비접촉식 열영상 온도계가 설치되어 있습니다.열영상 온도계는 「열영상 센서」를 이용합니다. 열영상 센서는 인체나 물체가 온도에 따라 방사하는 열을 감지하고 영상화하기 위해 직접 접촉하지 않고도 우리의 체온을 측정할 수 있습니다.

열영상센서의특징을이용한확장방법도다양합니다. 대표적으로 스마트폰 업계에서는 휴대용 센서로 적용해 실시간으로 손쉽게 온도를 측정할 수 있는 기능을 고려하고 있으며 자율주행 자동차의 경우 야간주행이나 악천후 속에서 제한된 시야에서도 온도에서 보행자나 물체를 감별할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

하지만 문제점이 있습니다. 열영상 센서가 스마트폰 및 자율주행 자동차의 부품으로 사용되려면 각각 85℃와 125℃의 고온에서도 안정적으로 작동해야 합니다.이를 해결하기 위해 별도로 냉각소자를 넣는 경우 고사양소자는 개별가격이 200만원을 넘어 비용적인 부담이 발생하고, 또한 85℃ 이상에서는 정삭적으로 작동할 수 없는 모습을 보입니다.

KIST 광전소재연구단 최원준 박사팀은 성균관대학교 백종민 교수팀과 공동연구를 통해 기존의 문제점을 해결해 줄 볼로메타 소자를 개발했습니다.

이번에 개발된 소자는 이산화바나듐-B 박막을 이용하여 적외선을 전기 신호로 바꾸는 특징을 가지고 있습니다. 이를 활용하면 전력소모가 큰 냉각소자 없이 100℃ 이상에서도 상온과 같은 결과를 얻을 수 있고 원가도 10% 이상 절감할 수 있습니다.

특히 원적외선을 최대한 흡수할 수 있는 흡수체를 제작하여 동시에 사용함으로써 종래에 비해 열을 3배 민감하게 감지하여 전기신호로 변화할 수 있는 것이 특징입니다.또 응답속도도 빨라져 기존 초당 30~40프레임에서 2배 이상 상승한 100프레임의 화상촬영이 가능해져 이를 활용해 자율주행 자동차의 기능 개선도 이룰 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

이번 열영상 센서 소자 기술은 융합연구를 통해 기존보다 우수한 성능과 획기적으로 낮은 비용을 모두 확보할 수 있었습니다.향후 스마트폰, 자율주행자동차, 군수산업 등 다양한 분야에서 열영상센서 활용이 기대되며 이에 맞춰 원천기술 확보 및 개선을 위한 연구를 이어갈 계획입니다.