서강대학교 전자공학과

 김성진 교수, 2024년 하반기 삼성미래기술육성사업 ICT 분야 신규 과제 선정

▲시스템반도체공학과/전자공학과 김성진 교수

본교 시스템반도체공학과/전자공학과 김성진 교수 연구팀의 연구 과제가 2024년 하반기 삼성미래기술육성사업 ICT 분야에 신규 선정되었다. 포항공과대학교의 이지원 교수(반도체공학과)와 공동연구팀을 이루어 “단파장 적외선 대역 TFPD 기반 3D 이미지센서 연구”를 주제로 제안하였으며 2024년 12월부터 2027년 11월까지 3년 간 총 12억원(연평균 4억원)을 지원받는다.

3D 이미지센서는 색상 정보만을 획득하는 일반 이미지센서와 달리 물체까지의 거리 정보를 측정할 수 있는 센서로 주로 라이다(LiDAR, Light Detection and Ranging)로 불리며 전파를 사용하여 거리를 측정하는 레이더와 달리 빛을 이용하기 때문에 거리 정밀도가 높은 고해상도 3D 영상을 얻을 수 있어 각광받고 있다. 다양한 3D 이미지센서 기술 중에서 indirect Time-of-Flight(iToF) 방식은 변조된 빛의 위상 차이를 감지하여 거리 정보를 획득하는 방법으로 성숙된 CMOS 공정 기술을 그대로 활용할 수 있을 뿐 아니라 픽셀 구조가 단순하여 고해상도 3D 영상을 얻기에 가장 좋기 때문에 마이크로소프트, 소니, 삼성전자 등 전세계 유수의 기업들이 개발하고 있다. 하지만 외부 광원에 쉽게 포화되고 악천후 대응성이 낮아 실외 사용이 어렵고 최대 감지 거리가 10미터 이내로 짧은 한계가 있다.

본 연구에서는 상술한 iToF 기술의 단점을 해결하기 위해 Short Wave Infrared (SWIR) 광원을 사용하는 iToF 센서를 개발한디. 특히 SWIR 광원에는 반응할 수 있으나 동작 속도가 느린 양자점 포토다이오드와 SWIR 광원 반응성은 없지만 고속 동작에 최적화된 실리콘 포토다이오드를 결합한 형태의 하이브리드 픽셀 구조를 제안하였다. 더불어 신호 크기에 따라 노출 시간을 자동으로 조절하는 픽셀회로를 하여 최대 측정 거리를 크게 증가시키고자 한다.

삼성미래기술육성사업은 삼성전자에서 2013년부터 1조원의 기금을 마련하여 연구자들이 자유롭게 도전적인 연구를 할 수 있도록 지원해온 사업으로 지난 10년간 우리나라 연구개발사업의 방향을 바꾸는데 큰 기여를 했다는 평가를 받고 있다. 연구의 가치를 결과물의 산출에 두지 않고 아이디어의 창의성과 결과의 파급력에 두고 있어 많은 연구자들의 선망의 대상이 되고 있는 사업이다. 김성진 교수는 이번 연구를 성공적으로 달성하여 3D 이미지센서 산업에서의 게임 체인저가 되기를 기대하고 있다.

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