자율주행 '눈' 혁신…빛 방향 읽고 반응하는 차세대 편광 센서 개발

(대전=뉴스1) 김종서 기자 = 어두운 도로 위 물과 아스팔트를 구분하지 못하던 기존 센서의 한계를 넘어 자율주행과 의료 진단의 정확도를 높일 기술이 등장했다.

한국과학기술원(KAIST)은 생명화학공학과 서준기 교수 연구팀이 빛의 특정방향으로 진동하는 성질인 '편광' 정보를 활용해 스스로 최적 상태를 찾아 동작을 조절하는 자기 재구성 편광 센서 배열 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.

최근 데이터가 폭발적으로 증가하고 인공지능 기술이 빠르게 발전하면서 방대한 정보를 적은 에너지로 효율적으로 처리할 수 있는 차세대 비전 시스템의 필요성이 커지고 있다.

특히 물체의 표면 구조, 방향성, 물질 특성을 반영하는 핵심 광학 신호인 편광 정보는 차세대 인공지능(AI) 비전 구현에 필수적인 요소로 꼽힌다.

그러나 기존 이미지 센서는 빛의 밝기 정보만을 감지하는 데 그쳐 물체의 방향성이나 표면 구조를 정밀하게 파악하는 데 한계가 있었다.

연구팀이 개발한 편광 기반 센서는 빛의 진동 방향까지 함께 인식할 수 있다. 특히 텔루륨(Te)과 이황화레늄(ReS₂)이라는 서로 다른 두 물질을 결합해 새로운 기능을 구현한 '이종구조'를 활용해 결정 방향에 따라 빛에 대한 반응이 달라지는 특성을 효과적으로 구현했다.

또 원자층 단위로 물질을 정밀하게 쌓아 결정 구조를 제어하는 '에피택셜 원자층 증착' 공정을 적용해 기존 대비 높은 재현성과 안정적인 성능을 확보했다. 외부 전기 신호 없이도 빛만으로 센서의 동작 상태를 자유롭게 조절할 수 있는 것이 특징이다.

이 기술은 센서 자체가 데이터를 처리하는 인-센서 컴퓨팅 구조에 적용될 수 있어 복잡한 연산 과정 없이도 시간에 따라 변화하는 다차원 광학 정보를 효율적으로 처리할 수 있다. 실제 실험에서 움직이는 물체를 95% 이상의 높은 정확도로 인식해 자율주행 및 의료 진단 등 다양한 분야에서의 활용 가능성을 입증했다.

서 교수는 "이번 연구는 편광 정보를 활용해 보다 풍부한 시각 정보를 확보할 수 있는 인공지능 비전 기술의 새로운 기반을 제시한 것"이라며 "향후 저전력·고효율 AI 시스템 구현에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다"고 밝혔다.

웬슈안 주 박사후 연구원과 김창환 박사과정생이 제1저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 네이처 센서스(Nature Sensors)에 게재됐다.

이번 연구는 과학기술정보통신부가 지원하는 한국연구재단의 PIM 인공지능반도체 핵심기술개발(소자) 사업과 개인기초연구사업 및 한국산업기술진흥원(KIAT) 사업의 산업혁신인재성장지원사업 지원을 받아 수행됐다.

jongseo12@news1.kr