박민철·황도경 박사, 편광 필터 없는 편광 이미지 센서 개발 <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-d13bd2ea-71de-4fc9-8689-b7d26093cb25" style="border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 0px; line-height: 1.5; font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" vertical-align:="" baseline;="" word-break:="" break-word;="" overflow-wrap:="" color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" text-align:="" justify="" !important;"="">단순 촬영으로 '3D 디지털 홀로그램 이미지' 구현 <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-9cb09334-031c-45a5-b7f7-12d2efd998b6" style="border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 0px; line-height: 1.5; font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" vertical-align:="" baseline;="" word-break:="" break-word;="" overflow-wrap:="" color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" text-align:="" justify="" !important;"="">후속 연구 통해 홀로그래픽 카메라 센서 모듈 전체 소형화 기대 <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-1fc8aaec-ac7e-4c2a-8f52-9161da0d6535" style="border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 0px; line-height: 1.5; font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" vertical-align:="" baseline;="" word-break:="" break-word;="" overflow-wrap:="" color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" text-align:="" justify="" !important;"=""> <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-d33853c1-baa5-42d2-ada3-49fd88ac80b5" style="border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 0px; line-height: 1.5; font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" vertical-align:="" baseline;="" word-break:="" break-word;="" overflow-wrap:="" color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" text-align:="" justify="" !important;"="">2016년 한 연구실. 선배과학자가 두 연구자를 불렀다. 반도체 시스템을 연구하는 과학자 황도경 박사와 반도체 시각화 기술을 연구하는 박민철 박사다. <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-08b5dff5-bc29-4178-8846-36be35c064ca" style="border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 0px; line-height: 1.5; font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" vertical-align:="" baseline;="" word-break:="" break-word;="" overflow-wrap:="" color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" text-align:="" justify="" !important;"=""> <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-5e7f3169-e50b-4528-ba55-f671502dae00" style="border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 0px; line-height: 1.5; font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" vertical-align:="" baseline;="" word-break:="" break-word;="" overflow-wrap:="" color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" text-align:="" justify="" !important;"="">두 과학자는 만나자마자 "왜 선배가 불렀는지 직감이 왔다"고 했다. 황 박사가 연구개발한 반도체 원천기초연구성과를 기반으로 박 박사가 시스템 연구를 해 대중에게 와닿고 필요한 연구를 함께 하라는 의도를 읽은 것이다. <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-d3bd0686-bd9b-42a6-b340-39ce6f26d2a6" style="border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 0px; line-height: 1.5; font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" vertical-align:="" baseline;="" word-break:="" break-word;="" overflow-wrap:="" color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" text-align:="" justify="" !important;"=""> <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-25a874c3-2c68-444e-b719-c8b1eab25ba5" style="border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 0px; line-height: 1.5; font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" vertical-align:="" baseline;="" word-break:="" break-word;="" overflow-wrap:="" color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" text-align:="" justify="" !important;"="">두 연구자는 그날 이후 융합연구를 시작했다. 2017년에는 나노물질을 이용해 이미지센서 픽셀을 구성하는 광다이오드 소자를 개발, 자외선부터 근적외선까지 빛을 감지하는데 성공했다. 개발한 이미지센서로 애니메이션 뽀로로 캐릭터를 이미지화하는데도 성공했다. <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-4c52cc2c-9fc4-4807-ab43-809f4ed8e5b1" style="border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 0px; line-height: 1.5; font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" vertical-align:="" baseline;="" word-break:="" break-word;="" overflow-wrap:="" color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" text-align:="" justify="" !important;"=""> <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-09acd5c1-13f7-4cd2-829f-1653a042c2a7" style="border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 0px; line-height: 1.5; font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" vertical-align:="" baseline;="" word-break:="" break-word;="" overflow-wrap:="" color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" text-align:="" justify="" !important;"="">두 과학자는 최근 또 한 번 재밌는 성과를 냈다. 스마트폰 카메라로 3D 디지털 홀로그램을 촬영할 수 있는 소자개발이다. 3D 정보를 한 번에 촬영할 수 있는 카메라의 등장은 스타워즈나 아이언맨 등 SF영화에서 볼 수 있었던 3D 홀로그램 시대를 기대하게 한다. 곧 다가올 메타버스 세계로 나를 닮은 캐릭터, 우리집 애완동물 등 현실 이미지 손쉽게 이동할 수 있을 것으로 보인다. <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-09acd5c1-13f7-4cd2-829f-1653a042c2a7" style="border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 0px; line-height: 1.5; font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" vertical-align:="" baseline;="" word-break:="" break-word;="" overflow-wrap:="" color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" text-align:="" justify="" !important;"=""> <div style="color: rgb(60, 63, 69); font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" font-size:="" 0px;="" text-align:="" center;"="" align="center"> <div style="color: rgb(60, 63, 69); font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" font-size:="" 0px;="" text-align:="" center;"="" align="center"> 단순 촬영으로 3D 이미지 쉽게 얻는다 "예를 들어볼게요. 광각렌즈로 사물을 촬영하면 원하는 피사체만 또렷하게 나오고 뒷배경은 뿌옇게 나오죠. 한 번 촬영된 영상의 초점을 바꿀 수 없는게 현실입니다. 하지만 우리가 만든 소자로 구현한 이미지센서는 촬영 후 영상의 초점을 마음대로 바꿀 수 있습니다. 한 번에 3차원 이미지를 얻는 거죠. 홀로그램과 같은 3차원 이미지를 만드는 것이 앞으로 더 쉬워질 겁니다."(박민철 박사) <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-58752360-bf3c-4e4e-8bb1-d3f7eee15bdf" style="font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" font-size:="" 0px;="" font-style:="" inherit;="" font-variant:="" font-weight:="" border:="" font-stretch:="" line-height:="" 1.5;="" vertical-align:="" baseline;="" word-break:="" break-word;="" overflow-wrap:="" color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" text-align:="" justify="" !important;"=""> <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-46857683-fc6d-461e-ab70-906b15510dfa" style="font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" font-size:="" 0px;="" font-style:="" inherit;="" font-variant:="" font-weight:="" border:="" font-stretch:="" line-height:="" 1.5;="" vertical-align:="" baseline;="" word-break:="" break-word;="" overflow-wrap:="" color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" text-align:="" justify="" !important;"="">우리가 잘 아는 3D 홀로그램은 3차원 이미지를 저장해 조합해야 하는 편광 필터가 포함된 특성상 특수한 카메라로 여러번 촬영해야 구현 가능했다. 장비도 크고 고가여서 대중이 촬영해 유동하는 것이 쉽지않다. <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-46857683-fc6d-461e-ab70-906b15510dfa" style="font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" font-size:="" 0px;="" font-style:="" inherit;="" font-variant:="" font-weight:="" border:="" font-stretch:="" line-height:="" 1.5;="" vertical-align:="" baseline;="" word-break:="" break-word;="" overflow-wrap:="" color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" text-align:="" justify="" !important;"=""> 편광 필터란? 여러 방향으로 반사하는 보통 빛을 한 방향으로만 반사하는 빛으로 만들어 보내는 필터를 말한다. 햇빛이 강하게 내리비치는 날, 진열장에 전시된 옷들이 빛에 비쳐 보이지 않을 때 편광 필터를 장착하면 잘 보인다. 편광 필터 기능까지 갖는 카메라를 개발할 수는 없을까? 두 연구자는 추가적인 편광 필터 없이도 근적외선에서 빛의 편광을 감지할 수 있는 광다이오드 소자를 개발키로 했다. 광다이오드가 디지털카메라, 스마트폰 카메라 이미지 센서의 픽셀을 구성하는 필수 부품인 만큼 편광을 감지할 수 있는 기능을 추가해 3차원 이미지 등 다양한 정보를 담아보자는 것. 황도경 박사는 "편광을 감지할 수 있는 상용화된 반도체 광다이오드 사례는 보고가 없던 만큼 개인적으로도 큰 도전이었다"고 말했다. <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-859b9bdc-8e24-42e7-8be8-cfe035e6ae9a" style="font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" font-size:="" 0px;="" font-style:="" inherit;="" font-variant:="" font-weight:="" border:="" font-stretch:="" line-height:="" 1.5;="" vertical-align:="" baseline;="" word-break:="" break-word;="" overflow-wrap:="" color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" text-align:="" justify="" !important;"=""> <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-37686a7e-db4c-48a3-8cfa-e08a4c29fba4" style="font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" font-size:="" 0px;="" font-style:="" inherit;="" font-variant:="" font-weight:="" border:="" font-stretch:="" line-height:="" 1.5;="" vertical-align:="" baseline;="" word-break:="" break-word;="" overflow-wrap:="" color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" text-align:="" justify="" !important;"="">편광 감지 광다이오드를 개발하기 위해 황 박사가 주목한 것은 2차원 반도체 물질이다. 연구진에 따르면 레늄(Re)계열의 2차원 반도체 물질은 기존 2차원 반도체와 달리 비대칭적 구조를 가져 편광된 빛이 어떤 방향으로 진동하는지에 따라 그 특성이 달라진다. 이 특성을 이용하면 기존 광다이오드 소자와 달리 빛의 편광을 직접 관찰할 수 있는 센서로 응용할 수 있다. <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-de59a75e-3467-4ae1-8bf1-075477e8dced" style="font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" font-size:="" 0px;="" font-style:="" inherit;="" font-variant:="" font-weight:="" border:="" font-stretch:="" line-height:="" 1.5;="" vertical-align:="" baseline;="" word-break:="" break-word;="" overflow-wrap:="" color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" text-align:="" justify="" !important;"=""> <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-43106802-498f-49ef-a1fd-bfe23610e98c" style="font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" font-size:="" 0px;="" font-style:="" inherit;="" font-variant:="" font-weight:="" border:="" font-stretch:="" line-height:="" 1.5;="" vertical-align:="" baseline;="" word-break:="" break-word;="" overflow-wrap:="" color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" text-align:="" justify="" !important;"="">연구진은 근적외선(980nm) 영역에서 빛의 선형 편광 각도에 따른 광 흡수 차이를 보이는 n형 반도체인 레늄 디셀레나이드(ReSe2)와 편광에 따른 반응성 차이는 없지만, 성능이 뛰어난 p형 반도체인 텅스텐 디셀레나이드(WSe2)을 적층해 편광 감지가 가능한 광다이오드 소자를 개발했다. 편광을 감지할 수 있는 새로운 광다이오드 반도체소자 개발에 성공한 것이다. <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-43106802-498f-49ef-a1fd-bfe23610e98c" style="font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" font-size:="" 0px;="" font-style:="" inherit;="" font-variant:="" font-weight:="" border:="" font-stretch:="" line-height:="" 1.5;="" vertical-align:="" baseline;="" word-break:="" break-word;="" overflow-wrap:="" color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" text-align:="" justify="" !important;"=""> <div style="text-align: center; color: rgb(60, 63, 69);" \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" font-size:="" 0px;="" font-style:="" inherit;="" font-variant-ligatures:="" font-variant-caps:="" font-weight:="" text-align:="" center;"="" align="center"> 홀로그램 외에도 야간 투시, 바이오 등 다양한 활용 기대 편광감지소자가 개발됐다는 소식에 박민철 박사는 당장 황 박사를 찾았다. 오랫동안 홀로그램 연구를 하던 그를 흥분시킨 재밌는 소자였다. 여러 번의 시도 끝에 박 박사는 편광 특성을 기록할 수 있는 디지털 홀로그램 이미지 센서를 구현, 홀로그램 영상 획득에 성공했다. <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-1d907727-4431-4be6-9bb6-8cb53b87e60e" style="border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 0px; line-height: 1.5; font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" vertical-align:="" baseline;="" word-break:="" break-word;="" overflow-wrap:="" color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" text-align:="" justify="" !important;"=""> <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-1fece263-788e-4492-aaae-5f5aa2986c4d" style="border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 0px; line-height: 1.5; font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" vertical-align:="" baseline;="" word-break:="" break-word;="" overflow-wrap:="" color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" text-align:="" justify="" !important;"="">박 박사에 따르면 개발한 소자는 자외선부터 근적외선까지 다양한 파장 영역에서 빛 감지 특성이 우수해 3차원 야간 투시, 자율주행, 바이오, 문화재분석 및 복원을 위한 근적외선 정보 획득 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 박 박사는 "혈관 모양을 입체적으로 촬영하는 것도 가능하다. 크고 무거운 장비로만 촬영이 가능했던 시스템들이 개발한 소자로 경박단소(輕薄短小)해질 것"이라며 "다양한 서비스들이 만들어질 것으로 기대된다"고 말했다. <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-06d0fdd1-72ca-4140-9c42-4dfb53756cd8" style="border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 0px; line-height: 1.5; font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" vertical-align:="" baseline;="" word-break:="" break-word;="" overflow-wrap:="" color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" text-align:="" justify="" !important;"=""> <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-6219b5ad-916a-4399-9a3a-e09e230e5590" style="border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 0px; line-height: 1.5; font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" vertical-align:="" baseline;="" word-break:="" break-word;="" overflow-wrap:="" color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" text-align:="" justify="" !important;"="">3D 이미지를 간단하게 저장할 수 있는 만큼 최근 주목받는 메타버스에 실사 이미지를 손쉽게 만드는데도 도움이 될 것으로 기대된다. <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-9e83b678-c56e-4548-9e68-55ae4e224e14" style="border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 0px; line-height: 1.5; font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" vertical-align:="" baseline;="" word-break:="" break-word;="" overflow-wrap:="" color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" text-align:="" justify="" !important;"=""> <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-9e83b678-c56e-4548-9e68-55ae4e224e14" style="border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 0px; line-height: 1.5; font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" vertical-align:="" baseline;="" word-break:="" break-word;="" overflow-wrap:="" color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" text-align:="" justify="" !important;"=""> <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-9e83b678-c56e-4548-9e68-55ae4e224e14" style="border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 0px; line-height: 1.5; font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" vertical-align:="" baseline;="" word-break:="" break-word;="" overflow-wrap:="" color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" text-align:="" justify="" !important;"=""> <p class="se-text-paragraph se-text-paragraph-align-justify " id="SE-382cd330-64d4-446b-90fe-25ee2193c4b0" style="border: 0px; font-variant-numeric: inherit; font-variant-east-asian: inherit; font-stretch: inherit; font-size: 0px; line-height: 1.5; font-family: se-nanumgothic, " \\b098눔고딕",="" nanumgothic,="" sans-serif,="" meiryo;="" vertical-align:="" baseline;="" word-break:="" break-word;="" overflow-wrap:="" color:="" rgb(60,="" 63,="" 69);="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);="" text-align:="" justify="" !important;"="">박 박사는 "흑백에서 칼라로 영상 저장을 저장하는 기술이 발전했듯, 단순 촬영으로 3D 영상을 만들어내는 기술은 차세대 카메라 시스템으로 주목을 받게 될 것"이라며 "그만큼 많은 저장용량이 필요하겠지만 5G, 6G 기술의 개발과 함께 더욱 빠르게 기술이 개발될 수 있을 것"으로 기대했다.

- 에너지·신소재·환경 분야 공동연구를 위한 업무협약 체결 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 11월 29일(월) 서울 성북구 본원에서, 한국에너지공과대학교(KENTECH, 총장 윤의준)와 에너지·신소재·환경 분야 공동연구를 위한 업무협약(MOU)를 체결했다. 양 기관은 향후 연구개발과 교육에 관련된 자료 및 정보 교류, 연구 및 교육 협력을 위한 인력교류 프로그램, 공동 연구과제의 발굴 및 추진, 공동 워크숍 개최 등 포괄적인 협력을 진행해 나갈 예정이다. KENTECH 윤의준 총장은 “산업 파급력이 높은 에너지, 신소재, 환경분야 활발한 연구협력을 통해 높은 기여도를 가진 연구성과 창출을 기대한다.”라고 소감을 밝혔으며, KIST 윤석진 원장은 “에너지 분야 세계 최고를 지향하는 한국에너지공과대학교와 협력 관계를 맺게 되어 뜻깊게 생각한다. 전북 완주에 위치한 KIST 전북분원과도 인근에 위치한 만큼 실질적인 협력이 이루어질 것으로 기대한다. 연구 및 우수한 인력을 교류할 수 있는 계기가 되길 바란다.”라고 밝혔다. 이번 업무협약에는 KIST 윤석진 원장, 석현광 연구기획조정본부장, 민병권 청정신기술연구본부장, 김진영 기후환경연구소장과 KENTECH 윤의준 총장, 박성주 교학부총장, 한상철 기획처장 등이 참석했다.

- ISO 37001 인증 수여식 및 현판식 개최 좌측부터 오경희 KPC 원장, 윤석진 KIST 원장 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 한국생산성본부인증원(KPC, 원장 오경희) 으로부터 11월 29일(월) KIST 서울 성북구 본원에서 부패방지경영시스템 ‘ISO 37001’ 인증서를 수여받고 현판식을 개최했다. ISO 37001(부패방지경영시스템)은 국제표준화된 부패방지경영시스템으로 목표설정부터 부패위험 진단, 통제방안 수립, 부패방지 모니터링 활동까지 건전한 경영을 위한 다양한 활동을 종합적으로 심사하여 인증을 부여한다. KIST는 지난해 7월 윤석진 원장 취임이후, “윤리경영”에 대한 경영철학을 기반으로, 반부패·청렴업무 전담조직인 윤리경영실 신설하였으며 기존 반부패·청렴제도의 적극적 개선, 생활적폐 개선을 위한 청렴문화 형성, 효율적인 청렴·임직원행동강령 교육과정 운영 등 대내적 활동과 기관 간 청렴정책 교류를 위한 대외적 활동, 민간분야와의 청렴소통을 위한 청렴시민감사관제도 등을 운영해 왔다. 특히 이번 ISO 37001 인증 획득으로 부패 방지를 위한 총체적인 노력과 제도들이 시스템적으로 완성되어 구성원들이 조직에 대한 자긍심을 갖고 업무를 수행할 수 있는 토대를 조성하였다. 이날 현판식에서 윤석진 원장은 “본 인증은 정부와 국민으로부터 더욱 신뢰받는 연구기관이 되기위한 KIST의 의지를 공고히 하는 계기가 될 것이다” 라며 “연구윤리와 윤리경영에 기반한 자율·책임 문화 조성을 위해 노력하겠다”고 말했다.

3. 목재와 열분해 <br style="box-sizing: inherit; color: rgb(34, 34, 34); font-family: " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" "apple="" sd="" gothic="" neo",="" "helvetica="" neue",="" helvetica,="" roboto,="" arial,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);"=""><br style="box-sizing: inherit; color: rgb(34, 34, 34); font-family: " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" "apple="" sd="" gothic="" neo",="" "helvetica="" neue",="" helvetica,="" roboto,="" arial,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);"="">3.1 목재의 열분해와 연소<br style="box-sizing: inherit; color: rgb(34, 34, 34); font-family: " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" "apple="" sd="" gothic="" neo",="" "helvetica="" neue",="" helvetica,="" roboto,="" arial,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);"=""><br style="box-sizing: inherit; color: rgb(34, 34, 34); font-family: " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" "apple="" sd="" gothic="" neo",="" "helvetica="" neue",="" helvetica,="" roboto,="" arial,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);"="">목재는 점차 높은 온도로 가열하면 구조에서 변화가 일어나며, 더욱 온도를 상승시키면 이 변화는 급격해진다. 목재의 3가지 구성요소인 셀룰로스, 헤미셀룰로스 및 리그닌은 열분해하여 가연성 가스, 타르(levoglucosan) 및 탄소성차를 남긴다. 분해는 각각 구성성분의 분해기구에 따라 분해되는데 헤미셀룰로스가 가장 먼저 분해되고, 다음은 셀룰로스이고, 다음이 리그닌 이다. 즉 목재를 구성하는 3가지 성분의 열분해 형태를 TG(in wt.%) and DTG(in wt.%/°C)를 이용하여 측정한 결과를 보면 그림 5와 같다. <그림 5. 목재 구성성분의 열분해 곡선 참조><br style="box-sizing: inherit; color: rgb(34, 34, 34); font-family: " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" "apple="" sd="" gothic="" neo",="" "helvetica="" neue",="" helvetica,="" roboto,="" arial,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);"=""> <br style="box-sizing: inherit; color: rgb(34, 34, 34); font-family: " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" "apple="" sd="" gothic="" neo",="" "helvetica="" neue",="" helvetica,="" roboto,="" arial,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);"=""> <그림 5> 목재 구성성분의 열분해 곡선. <span style="background-color: rgb(255, 255, 255); color: rgb(34, 34, 34); font-family: " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" "apple="" sd="" gothic="" neo",="" "helvetica="" neue",="" helvetica,="" roboto,="" arial,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;"=""> 그림 5에서 보면 3가지 구성성분의 열분해 행태에서 커다란 차이를 보이고 있는 것을 볼 수 있다. 헤미셀룰로스가 가장 먼저 분해되기 시작하며, 주된 무게감량은 220~315°C 사이이고, 최대 무게 감소율은 268°C에서 0.95 wt.%/°C으로 나타 난다. 900°C이상의 온도에서도 잔류물은 20%가 조금 넘게 남아 있는 것을 볼 수 있다. 다음으로 셀룰로스의 열분해가 시작되는데 주된 무게감량은 315~400°C 사이이고, 최대 무게 감소율은 355℃에서 2.84 wt.%/°C으로 나타난다. 400°C 이상으로 되면 셀룰로스는 대부분이 분해되어 잔류물은 6.5% 밖에 남아 있지 않게 된다. 리그닌은 3가지 구성 성분 중에서 가장 열분해가 늦게 일어나며, 실온에서 900℃까지 온도영역에서 서서히 분해되는 것을 볼 수 있다. 최대 무게 감소율은 268°C에서 0.14 wt.%/°C으로 나타나며, 900°C 이상의 온도에서도 잔류물은 약 45.7%가 남아 있어 3가지 구성성분 중에서 가장 높은 잔류물을 나타낸다.<br style="box-sizing: inherit; color: rgb(34, 34, 34); font-family: " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" "apple="" sd="" gothic="" neo",="" "helvetica="" neue",="" helvetica,="" roboto,="" arial,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);"=""><br style="box-sizing: inherit; color: rgb(34, 34, 34); font-family: " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" "apple="" sd="" gothic="" neo",="" "helvetica="" neue",="" helvetica,="" roboto,="" arial,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);"="">이러한 차이를 나타내는 것은 헤미셀룰로스는 자일로스(xylose), 만노스(mannose), 글루코스(glucose), 갈락토스(galactose) 등과 같은 다양한 당성분으로 구성되어 있고, 구조적으로도 가지가 많이 달린 구조로서 쉽게 열분해를 받아 CO, CO2나 탄화수소로 변한다. 리그닌이 열적으로 안정한 것은 고분자량이고, 높은 축합 구조를 갖고 있기 때문이다. 목재 전체로 보면 400℃ 이상이 되면 셀룰로스, 헤미셀룰로스는 C-O와 C-C 결합이 끊어지면서 CO 나 CH4와 같은 기화성 가연성 가스가 생성된다.<br style="box-sizing: inherit; color: rgb(34, 34, 34); font-family: " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" "apple="" sd="" gothic="" neo",="" "helvetica="" neue",="" helvetica,="" roboto,="" arial,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);"=""><br style="box-sizing: inherit; color: rgb(34, 34, 34); font-family: " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" "apple="" sd="" gothic="" neo",="" "helvetica="" neue",="" helvetica,="" roboto,="" arial,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);"="">축합반응은 셀룰로스의 탈수와 재중합(repolymerized)된 리보글루코산 (levoglucosan)이 방향족 구조를 형성하기 시작하여 약 500℃에서 흑연성 탄소구조를 갖게 된다. 이것을 열분해라 하며, 집중적인 연구가 되어 있다. 이들 연구에서 목재 표면의 탄화는 800℃에서 이루어지는데 반하여 주된 목재의 열분해는 225℃가 넘으면 시작되고, 500℃이하에서 종료된다. 공기 중의 가연성가스가 일정농도로 되면 열분해된 가스의 산화가 일어나 불꽃 연소로 이어진다. 반대로 잔류 탄소의 산화는 표면연소(glowing combustion) 또는 훈소(smouldering combustion)하기 시작한다. 목재의 열분해와 연소에 대해서는 총설이 있으며(Browne 1958; Friquin 2010; Jonsson and Pettersson 1958) 집중적인 연구가 있다. 이들을 요약하면 <표 1>과 같다. 한편 구조재로 사용되는 목재 및 목질재료는 우수한 내화성능을 갖고 있는데 이는 다른 고분자재료나 금속재료에서는 볼 수 없는 특이한 성질로서 즉, ？다공질이어서 열전도율이 낮고, 화염이 관통하는 것에 대해 강한 저항성을 갖는다. ？열팽창율이 낮기 때문에 가열에 의한 내부응력의 발생이 적고, 극단적인 균열이나 변형이 없으며, 박리 등도 적다. ③명확한 2차 전위점이 없어 금속재료에서 보이는 변형이 생기지 않는다. ④표면에 탄화층이 생성되기 쉽고, 이것에 의해 산소공급이 차단됨과 동시에 열의 투과를 방지한다. 탄화층의 열전도율은 목재보다 1/3~1/4정도로서 열의 투과를 방지함으로써 심층부의 탄화를 억제 한다. 더욱이 탄화표면층은 작은 균열을 형성하여 열응력의 분산이 이루어진다. ⑤목재가 보유하고 있는 수분 및 열분해에 의해 발생하는 수분에 의해 연소온도를 낮춘다. 등의 목재 고유의 물리적 성질에서 기인하는 것이 많다.<br style="box-sizing: inherit; color: rgb(34, 34, 34); font-family: " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" "apple="" sd="" gothic="" neo",="" "helvetica="" neue",="" helvetica,="" roboto,="" arial,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);"=""><br style="box-sizing: inherit; color: rgb(34, 34, 34); font-family: " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" "apple="" sd="" gothic="" neo",="" "helvetica="" neue",="" helvetica,="" roboto,="" arial,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);"=""><br style="box-sizing: inherit; color: rgb(34, 34, 34); font-family: " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" "apple="" sd="" gothic="" neo",="" "helvetica="" neue",="" helvetica,="" roboto,="" arial,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);"="">3.2 목탄의 생성과 연소<br style="box-sizing: inherit; color: rgb(34, 34, 34); font-family: " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" "apple="" sd="" gothic="" neo",="" "helvetica="" neue",="" helvetica,="" roboto,="" arial,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);"=""> <br style="box-sizing: inherit; color: rgb(34, 34, 34); font-family: " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" "apple="" sd="" gothic="" neo",="" "helvetica="" neue",="" helvetica,="" roboto,="" arial,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);"=""> <그림 6> 셀룰로스의 연소경로 모식도. <span style="background-color: rgb(255, 255, 255); color: rgb(34, 34, 34); font-family: " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" "apple="" sd="" gothic="" neo",="" "helvetica="" neue",="" helvetica,="" roboto,="" arial,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;"=""> 그림 6은 셀룰로스의 연소 경로의 모식도를 나타낸 것이다. <그림 6. 셀룰로스의 연소 경로 모식도 참조> 그림 6에서 보는 바와 같이 셀룰로스가 주된 성분인 목재가 가열되면 중간 생성물인 레보글로코산이 발생하며, 이것이 가연성 가스를 생성하여 불꽃 연소가 발생한다(그림 7에서 ①의 경로). 실재로 목재의 연소는 방열량이 큰 불꽃연소에 의존하며, 이것이 초기의 가연성 분해 생성물의 생성에 의존하고 있고, 불휘발성 탄소잔사는 연소에 대한 기여는 거의 하지 않는다(그림 6에서 ②의 경로). 따라서 목재의 난연화는 그림 6에서 ①의 경로보다는 ②의 경로로 유도하는 것이 중요하다.<br style="box-sizing: inherit; color: rgb(34, 34, 34); font-family: " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" "apple="" sd="" gothic="" neo",="" "helvetica="" neue",="" helvetica,="" roboto,="" arial,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);"=""><br style="box-sizing: inherit; color: rgb(34, 34, 34); font-family: " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" "apple="" sd="" gothic="" neo",="" "helvetica="" neue",="" helvetica,="" roboto,="" arial,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);"="">목재의 연소거동 중에서 불꽃연소는 셀룰로스가 기여하고, 표면연소는 리그닌에 의한 것이지만 연소의 중심적 역할을 하는 셀룰로스의 열분해는 주어진 조건에 따라 전혀 다른 2가지의 경로를 거치게 된다. 그 중의 하나는 200∼280℃에서 완만한 흡열반응에 의해서 디하이드로셀룰로스(dehydro cellulose)로 되고, 더욱 발열반응에 의해 물과 CO2의 불연성 기체와 탄소를 생성해서 불연의 과정으로 되기 때문에 여기서 동시에 생성되는 탄소(잔류 탄소)는 그 표면에서 산화반응 즉 작열연소를 하게 되어 이 발열량도 자기연소를 유지하는데 충족될 정도로 크지는 않다.<br style="box-sizing: inherit; color: rgb(34, 34, 34); font-family: " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" "apple="" sd="" gothic="" neo",="" "helvetica="" neue",="" helvetica,="" roboto,="" arial,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);"=""><br style="box-sizing: inherit; color: rgb(34, 34, 34); font-family: " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" "apple="" sd="" gothic="" neo",="" "helvetica="" neue",="" helvetica,="" roboto,="" arial,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);"="">또 다른 하나의 분해 과정은 280-350℃에서 급격한 발열반응에 의해 Levoglucosan을 주성분으로 하는 타르를 생성해서 연소에 이르는 과정으로서 여기서는 대량으로 생성되는 타르는 불꽃연소의 연료로서 중심적 역할을 하고, 방출되는 열량도 크다. 이와 같은 셀룰로스의 열분해 또는 연소과정에서 화학약품이 개재되어 이 과정을 제어하는 것이 난연제로 산이나 염기 모두 유효하게 작용한다.<br style="box-sizing: inherit; color: rgb(34, 34, 34); font-family: " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" "apple="" sd="" gothic="" neo",="" "helvetica="" neue",="" helvetica,="" roboto,="" arial,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);"=""><br style="box-sizing: inherit; color: rgb(34, 34, 34); font-family: " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" "apple="" sd="" gothic="" neo",="" "helvetica="" neue",="" helvetica,="" roboto,="" arial,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);"="">무기염 난연제의 경우 강산·강염기 또는 약산, 약염기에 의해 구성되는 염은 난연효과가 없고, 약산·강염기 또는 강산·약염기가 우수한 난연작용을 나타내며, 셀룰로스나 목재에 대해서는 강산·약염기로 구성된 화합물이 화염하에서 산을 형성하는 형태가 그 반대의 경우보다 난연효과가 높다. <span style="color: rgb(34, 34, 34); font-family: " malgun="" gothic",="" 돋움,="" dotum,="" "apple="" sd="" gothic="" neo",="" "helvetica="" neue",="" helvetica,="" roboto,="" arial,="" sans-serif;="" font-size:="" 16px;="" background-color:="" rgb(255,="" 255,="" 255);"=""> 출처 : 한국목재신문(http://www.woodkorea.co.kr)

안녕하십니까. 현재 우리 원에서 문의주신 내용과 관련되어 진행중인 연구가 없어 답변드리기 어려운 점을 양해해주시기 바랍니다. 우리 원의 자문이 필요하신 경우, 아래 링크의 연구 위탁절차에 따라 의뢰해주시기 바랍니다. https://www.kist.re.kr/kist_web/?sub_num=4096 감사합니다.

- 별도 편광 필터 없는 편광 이미지 센서 개발로 3D 디지털 홀로그램 이미지 구현 - 후속 연구 통해 홀로그래픽 카메라 센서 모듈 전체 소형화 가능 [그림 1] 향후 바이오 응용 홀로그램 모식도 근적외선 영역의 정보인 혈관정보를 촬영하여 3D홀로그램으로 구현한 모습 SF 영화에서만 주로 볼 수 있었던 3D 홀로그램이 일상생활 속에 자주 보이게 될 날이 오고 있다. 지금까지 3D 홀로그램은 3차원 이미지를 저장하여 홀로그램 영상을 만들 수 있는 편광 필터가 포함된 대형 전문 카메라를 사용해야만 촬영할 수 있었는데, 국내 연구진이 스마트 폰과 같은 모바일 기기로도 홀로그램 영상을 구현할 수 있게 하는 요소 기술을 개발했기 때문이다. [그림 2] 연구진이 구현한 3D 홀로그램의 모습, 앞쪽에 ReSe2 뒤쪽에 WSe2글씨를 3차원으로 이미징 하였다. 초점을 앞쪽으로 했을 때는 ReSe2가 선명하게, 뒤쪽으로 했을 때는 WSe2가 선명하게 보인다. 한국과학기술연구원 (KIST, 원장 윤석진)은 광전소재연구단 박민철, 황도경 박사 연구팀이 연세대학교(연세대, 총장 서승환) 물리학과 임성일 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 2차원 반도체 물질인 레늄 디셀레나이드(ReSe2)와 텅스텐 디셀레나이드(WSe2)을 사용해 추가적인 편광 필터 없이도 근적외선에서 빛의 편광을 감지할 수 있는 광다이오드 소자 개발에 성공했으며, 이를 활용하여 3D 디지털 홀로그램을 위한 소형화된 홀로그래픽 이미지 센서를 구현했다고 밝혔다. 빛을 받아 전류 신호로 바꾸어주는 장치인 광다이오드는 디지털카메라, 스마트폰 카메라의 이미지 센서의 픽셀을 구성하는 필수 부품이다. 일반 카메라의 이미지 센서에 빛의 편광을 감지할 수 있는 기능을 추가하면 다양한 정보를 담을 수 있어 3차원 이미지를 저장하는 홀로그래피 기술로 활용할 수 있다. 하지만, 기존에 사용되던 편광 감지 카메라는 1㎛ 미만의 초소형 광다이오드 이미지 센서에 별도의 수백㎛ 크기의 편광 필터를 추가하는 방식이어서 집적화, 소형화가 불가능해 휴대용 전자기기에 사용할 수 없었다. [그림 3] 연구진이 구현한 홀로그래피 시스템 연구진은 근적외선(980 nm) 영역에서 빛의 선형 편광 각도에 따른 광 흡수 차이를 보이는 n형 반도체인 레늄 디셀레나이드(ReSe2)와 편광에 따른 반응성 차이는 없지만 성능이 뛰어난 p형 반도체인 텅스텐 디셀레나이드(WSe2)을 적층하여 광다이오드 소자를 개발했다. 개발한 소자는 자외선부터 근적외선까지 다양한 파장 영역에서 빛을 감지하는 특성이 우수하며, 특히 근적외선 영역의 빛의 편광 특성을 선택적으로 감지할 수 있다. 연구진은 개발한 소자를 통해 편광 특성을 기록할 수 있는 디지털 홀로그램 이미지 센서를 구현, 홀로그램 영상 획득에 성공했다. KIST 황도경 박사는 “최종적으로 홀로그래피 시스템을 소형화하기 위해서는 개별 소자들을 소형화하고 집적화하는 연구가 진행되어야 한다. 이번 연구성과는 향후 홀로그래픽 카메라 센서 모듈 소형화 개발에 기초가 되는 연구이다.”라고 말했다. 또한, 박민철 박사는 “개발된 센서는 기존 가시광 영역대를 벗어나 근적외선 영역대를 감지할 수 있으므로 3차원 야간투시, 자율주행, 바이오, 문화재분석 및 복원을 위한 근적외선 정보 획득 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙)의 지원을 받은 KIST 주요사업과 문화체육관광부(장관 황희)의 지원을 받은 한국콘텐츠진흥원 문화체육관광기술진흥센터의 문화기술연구개발 사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 국제학술지 ‘ACS Nano’(IF : 15.881) 최신 호에 게재되었다. 1)편광필터 : 여러 방향으로 반사하는 보통 빛을 한 방향으로만 반사하는 빛으로 만들어 보내는 필터 2) 2차원 반도체 물질 : 수 나노미터의 원자가 한 겹으로 배열돼 있는 반도체 물질 3) 홀로그래피(Holography) : 물체의 3차원적 영상 정보를 사진 필름 등의 감광 매체에 기록했다가 3차원 영상을 온전히 재생해내는 영상 기록 및 재생법 * (논문명) Near-Infrared Self-Powered Linearly Polarized Photodetection and Digital Incoherent Holography Using WSe2/ReSe2 van der Waals Heterostructure - (제 1저자) 한국과학기술연구원 안종태 박사후연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 고결 학생연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김지훈 전문원(동국대학교 연구교수) - (교신저자) 한국과학기술연구원 박민철 책임연구원 - (교신저자) 연세대학교 임성일 교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 황도경 책임연구원

- 별도 편광 필터 없는 편광 이미지 센서 개발로 3D 디지털 홀로그램 이미지 구현 - 후속 연구 통해 홀로그래픽 카메라 센서 모듈 전체 소형화 가능 [그림 1] 향후 바이오 응용 홀로그램 모식도 근적외선 영역의 정보인 혈관정보를 촬영하여 3D홀로그램으로 구현한 모습 SF 영화에서만 주로 볼 수 있었던 3D 홀로그램이 일상생활 속에 자주 보이게 될 날이 오고 있다. 지금까지 3D 홀로그램은 3차원 이미지를 저장하여 홀로그램 영상을 만들 수 있는 편광 필터가 포함된 대형 전문 카메라를 사용해야만 촬영할 수 있었는데, 국내 연구진이 스마트 폰과 같은 모바일 기기로도 홀로그램 영상을 구현할 수 있게 하는 요소 기술을 개발했기 때문이다. [그림 2] 연구진이 구현한 3D 홀로그램의 모습, 앞쪽에 ReSe2 뒤쪽에 WSe2글씨를 3차원으로 이미징 하였다. 초점을 앞쪽으로 했을 때는 ReSe2가 선명하게, 뒤쪽으로 했을 때는 WSe2가 선명하게 보인다. 한국과학기술연구원 (KIST, 원장 윤석진)은 광전소재연구단 박민철, 황도경 박사 연구팀이 연세대학교(연세대, 총장 서승환) 물리학과 임성일 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 2차원 반도체 물질인 레늄 디셀레나이드(ReSe2)와 텅스텐 디셀레나이드(WSe2)을 사용해 추가적인 편광 필터 없이도 근적외선에서 빛의 편광을 감지할 수 있는 광다이오드 소자 개발에 성공했으며, 이를 활용하여 3D 디지털 홀로그램을 위한 소형화된 홀로그래픽 이미지 센서를 구현했다고 밝혔다. 빛을 받아 전류 신호로 바꾸어주는 장치인 광다이오드는 디지털카메라, 스마트폰 카메라의 이미지 센서의 픽셀을 구성하는 필수 부품이다. 일반 카메라의 이미지 센서에 빛의 편광을 감지할 수 있는 기능을 추가하면 다양한 정보를 담을 수 있어 3차원 이미지를 저장하는 홀로그래피 기술로 활용할 수 있다. 하지만, 기존에 사용되던 편광 감지 카메라는 1㎛ 미만의 초소형 광다이오드 이미지 센서에 별도의 수백㎛ 크기의 편광 필터를 추가하는 방식이어서 집적화, 소형화가 불가능해 휴대용 전자기기에 사용할 수 없었다. [그림 3] 연구진이 구현한 홀로그래피 시스템 연구진은 근적외선(980 nm) 영역에서 빛의 선형 편광 각도에 따른 광 흡수 차이를 보이는 n형 반도체인 레늄 디셀레나이드(ReSe2)와 편광에 따른 반응성 차이는 없지만 성능이 뛰어난 p형 반도체인 텅스텐 디셀레나이드(WSe2)을 적층하여 광다이오드 소자를 개발했다. 개발한 소자는 자외선부터 근적외선까지 다양한 파장 영역에서 빛을 감지하는 특성이 우수하며, 특히 근적외선 영역의 빛의 편광 특성을 선택적으로 감지할 수 있다. 연구진은 개발한 소자를 통해 편광 특성을 기록할 수 있는 디지털 홀로그램 이미지 센서를 구현, 홀로그램 영상 획득에 성공했다. KIST 황도경 박사는 “최종적으로 홀로그래피 시스템을 소형화하기 위해서는 개별 소자들을 소형화하고 집적화하는 연구가 진행되어야 한다. 이번 연구성과는 향후 홀로그래픽 카메라 센서 모듈 소형화 개발에 기초가 되는 연구이다.”라고 말했다. 또한, 박민철 박사는 “개발된 센서는 기존 가시광 영역대를 벗어나 근적외선 영역대를 감지할 수 있으므로 3차원 야간투시, 자율주행, 바이오, 문화재분석 및 복원을 위한 근적외선 정보 획득 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙)의 지원을 받은 KIST 주요사업과 문화체육관광부(장관 황희)의 지원을 받은 한국콘텐츠진흥원 문화체육관광기술진흥센터의 문화기술연구개발 사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 국제학술지 ‘ACS Nano’(IF : 15.881) 최신 호에 게재되었다. 1)편광필터 : 여러 방향으로 반사하는 보통 빛을 한 방향으로만 반사하는 빛으로 만들어 보내는 필터 2) 2차원 반도체 물질 : 수 나노미터의 원자가 한 겹으로 배열돼 있는 반도체 물질 3) 홀로그래피(Holography) : 물체의 3차원적 영상 정보를 사진 필름 등의 감광 매체에 기록했다가 3차원 영상을 온전히 재생해내는 영상 기록 및 재생법 * (논문명) Near-Infrared Self-Powered Linearly Polarized Photodetection and Digital Incoherent Holography Using WSe2/ReSe2 van der Waals Heterostructure - (제 1저자) 한국과학기술연구원 안종태 박사후연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 고결 학생연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김지훈 전문원(동국대학교 연구교수) - (교신저자) 한국과학기술연구원 박민철 책임연구원 - (교신저자) 연세대학교 임성일 교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 황도경 책임연구원

- 별도 편광 필터 없는 편광 이미지 센서 개발로 3D 디지털 홀로그램 이미지 구현 - 후속 연구 통해 홀로그래픽 카메라 센서 모듈 전체 소형화 가능 [그림 1] 향후 바이오 응용 홀로그램 모식도 근적외선 영역의 정보인 혈관정보를 촬영하여 3D홀로그램으로 구현한 모습 SF 영화에서만 주로 볼 수 있었던 3D 홀로그램이 일상생활 속에 자주 보이게 될 날이 오고 있다. 지금까지 3D 홀로그램은 3차원 이미지를 저장하여 홀로그램 영상을 만들 수 있는 편광 필터가 포함된 대형 전문 카메라를 사용해야만 촬영할 수 있었는데, 국내 연구진이 스마트 폰과 같은 모바일 기기로도 홀로그램 영상을 구현할 수 있게 하는 요소 기술을 개발했기 때문이다. [그림 2] 연구진이 구현한 3D 홀로그램의 모습, 앞쪽에 ReSe2 뒤쪽에 WSe2글씨를 3차원으로 이미징 하였다. 초점을 앞쪽으로 했을 때는 ReSe2가 선명하게, 뒤쪽으로 했을 때는 WSe2가 선명하게 보인다. 한국과학기술연구원 (KIST, 원장 윤석진)은 광전소재연구단 박민철, 황도경 박사 연구팀이 연세대학교(연세대, 총장 서승환) 물리학과 임성일 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 2차원 반도체 물질인 레늄 디셀레나이드(ReSe2)와 텅스텐 디셀레나이드(WSe2)을 사용해 추가적인 편광 필터 없이도 근적외선에서 빛의 편광을 감지할 수 있는 광다이오드 소자 개발에 성공했으며, 이를 활용하여 3D 디지털 홀로그램을 위한 소형화된 홀로그래픽 이미지 센서를 구현했다고 밝혔다. 빛을 받아 전류 신호로 바꾸어주는 장치인 광다이오드는 디지털카메라, 스마트폰 카메라의 이미지 센서의 픽셀을 구성하는 필수 부품이다. 일반 카메라의 이미지 센서에 빛의 편광을 감지할 수 있는 기능을 추가하면 다양한 정보를 담을 수 있어 3차원 이미지를 저장하는 홀로그래피 기술로 활용할 수 있다. 하지만, 기존에 사용되던 편광 감지 카메라는 1㎛ 미만의 초소형 광다이오드 이미지 센서에 별도의 수백㎛ 크기의 편광 필터를 추가하는 방식이어서 집적화, 소형화가 불가능해 휴대용 전자기기에 사용할 수 없었다. [그림 3] 연구진이 구현한 홀로그래피 시스템 연구진은 근적외선(980 nm) 영역에서 빛의 선형 편광 각도에 따른 광 흡수 차이를 보이는 n형 반도체인 레늄 디셀레나이드(ReSe2)와 편광에 따른 반응성 차이는 없지만 성능이 뛰어난 p형 반도체인 텅스텐 디셀레나이드(WSe2)을 적층하여 광다이오드 소자를 개발했다. 개발한 소자는 자외선부터 근적외선까지 다양한 파장 영역에서 빛을 감지하는 특성이 우수하며, 특히 근적외선 영역의 빛의 편광 특성을 선택적으로 감지할 수 있다. 연구진은 개발한 소자를 통해 편광 특성을 기록할 수 있는 디지털 홀로그램 이미지 센서를 구현, 홀로그램 영상 획득에 성공했다. KIST 황도경 박사는 “최종적으로 홀로그래피 시스템을 소형화하기 위해서는 개별 소자들을 소형화하고 집적화하는 연구가 진행되어야 한다. 이번 연구성과는 향후 홀로그래픽 카메라 센서 모듈 소형화 개발에 기초가 되는 연구이다.”라고 말했다. 또한, 박민철 박사는 “개발된 센서는 기존 가시광 영역대를 벗어나 근적외선 영역대를 감지할 수 있으므로 3차원 야간투시, 자율주행, 바이오, 문화재분석 및 복원을 위한 근적외선 정보 획득 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙)의 지원을 받은 KIST 주요사업과 문화체육관광부(장관 황희)의 지원을 받은 한국콘텐츠진흥원 문화체육관광기술진흥센터의 문화기술연구개발 사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 국제학술지 ‘ACS Nano’(IF : 15.881) 최신 호에 게재되었다. 1)편광필터 : 여러 방향으로 반사하는 보통 빛을 한 방향으로만 반사하는 빛으로 만들어 보내는 필터 2) 2차원 반도체 물질 : 수 나노미터의 원자가 한 겹으로 배열돼 있는 반도체 물질 3) 홀로그래피(Holography) : 물체의 3차원적 영상 정보를 사진 필름 등의 감광 매체에 기록했다가 3차원 영상을 온전히 재생해내는 영상 기록 및 재생법 * (논문명) Near-Infrared Self-Powered Linearly Polarized Photodetection and Digital Incoherent Holography Using WSe2/ReSe2 van der Waals Heterostructure - (제 1저자) 한국과학기술연구원 안종태 박사후연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 고결 학생연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김지훈 전문원(동국대학교 연구교수) - (교신저자) 한국과학기술연구원 박민철 책임연구원 - (교신저자) 연세대학교 임성일 교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 황도경 책임연구원

- 별도 편광 필터 없는 편광 이미지 센서 개발로 3D 디지털 홀로그램 이미지 구현 - 후속 연구 통해 홀로그래픽 카메라 센서 모듈 전체 소형화 가능 [그림 1] 향후 바이오 응용 홀로그램 모식도 근적외선 영역의 정보인 혈관정보를 촬영하여 3D홀로그램으로 구현한 모습 SF 영화에서만 주로 볼 수 있었던 3D 홀로그램이 일상생활 속에 자주 보이게 될 날이 오고 있다. 지금까지 3D 홀로그램은 3차원 이미지를 저장하여 홀로그램 영상을 만들 수 있는 편광 필터가 포함된 대형 전문 카메라를 사용해야만 촬영할 수 있었는데, 국내 연구진이 스마트 폰과 같은 모바일 기기로도 홀로그램 영상을 구현할 수 있게 하는 요소 기술을 개발했기 때문이다. [그림 2] 연구진이 구현한 3D 홀로그램의 모습, 앞쪽에 ReSe2 뒤쪽에 WSe2글씨를 3차원으로 이미징 하였다. 초점을 앞쪽으로 했을 때는 ReSe2가 선명하게, 뒤쪽으로 했을 때는 WSe2가 선명하게 보인다. 한국과학기술연구원 (KIST, 원장 윤석진)은 광전소재연구단 박민철, 황도경 박사 연구팀이 연세대학교(연세대, 총장 서승환) 물리학과 임성일 교수 연구팀과의 공동연구를 통해 2차원 반도체 물질인 레늄 디셀레나이드(ReSe2)와 텅스텐 디셀레나이드(WSe2)을 사용해 추가적인 편광 필터 없이도 근적외선에서 빛의 편광을 감지할 수 있는 광다이오드 소자 개발에 성공했으며, 이를 활용하여 3D 디지털 홀로그램을 위한 소형화된 홀로그래픽 이미지 센서를 구현했다고 밝혔다. 빛을 받아 전류 신호로 바꾸어주는 장치인 광다이오드는 디지털카메라, 스마트폰 카메라의 이미지 센서의 픽셀을 구성하는 필수 부품이다. 일반 카메라의 이미지 센서에 빛의 편광을 감지할 수 있는 기능을 추가하면 다양한 정보를 담을 수 있어 3차원 이미지를 저장하는 홀로그래피 기술로 활용할 수 있다. 하지만, 기존에 사용되던 편광 감지 카메라는 1㎛ 미만의 초소형 광다이오드 이미지 센서에 별도의 수백㎛ 크기의 편광 필터를 추가하는 방식이어서 집적화, 소형화가 불가능해 휴대용 전자기기에 사용할 수 없었다. [그림 3] 연구진이 구현한 홀로그래피 시스템 연구진은 근적외선(980 nm) 영역에서 빛의 선형 편광 각도에 따른 광 흡수 차이를 보이는 n형 반도체인 레늄 디셀레나이드(ReSe2)와 편광에 따른 반응성 차이는 없지만 성능이 뛰어난 p형 반도체인 텅스텐 디셀레나이드(WSe2)을 적층하여 광다이오드 소자를 개발했다. 개발한 소자는 자외선부터 근적외선까지 다양한 파장 영역에서 빛을 감지하는 특성이 우수하며, 특히 근적외선 영역의 빛의 편광 특성을 선택적으로 감지할 수 있다. 연구진은 개발한 소자를 통해 편광 특성을 기록할 수 있는 디지털 홀로그램 이미지 센서를 구현, 홀로그램 영상 획득에 성공했다. KIST 황도경 박사는 “최종적으로 홀로그래피 시스템을 소형화하기 위해서는 개별 소자들을 소형화하고 집적화하는 연구가 진행되어야 한다. 이번 연구성과는 향후 홀로그래픽 카메라 센서 모듈 소형화 개발에 기초가 되는 연구이다.”라고 말했다. 또한, 박민철 박사는 “개발된 센서는 기존 가시광 영역대를 벗어나 근적외선 영역대를 감지할 수 있으므로 3차원 야간투시, 자율주행, 바이오, 문화재분석 및 복원을 위한 근적외선 정보 획득 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것”이라고 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 임혜숙)의 지원을 받은 KIST 주요사업과 문화체육관광부(장관 황희)의 지원을 받은 한국콘텐츠진흥원 문화체육관광기술진흥센터의 문화기술연구개발 사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 국제학술지 ‘ACS Nano’(IF : 15.881) 최신 호에 게재되었다. 1)편광필터 : 여러 방향으로 반사하는 보통 빛을 한 방향으로만 반사하는 빛으로 만들어 보내는 필터 2) 2차원 반도체 물질 : 수 나노미터의 원자가 한 겹으로 배열돼 있는 반도체 물질 3) 홀로그래피(Holography) : 물체의 3차원적 영상 정보를 사진 필름 등의 감광 매체에 기록했다가 3차원 영상을 온전히 재생해내는 영상 기록 및 재생법 * (논문명) Near-Infrared Self-Powered Linearly Polarized Photodetection and Digital Incoherent Holography Using WSe2/ReSe2 van der Waals Heterostructure - (제 1저자) 한국과학기술연구원 안종태 박사후연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 고결 학생연구원 - (제 1저자) 한국과학기술연구원 김지훈 전문원(동국대학교 연구교수) - (교신저자) 한국과학기술연구원 박민철 책임연구원 - (교신저자) 연세대학교 임성일 교수 - (교신저자) 한국과학기술연구원 황도경 책임연구원