스마트폰 카메라로도 체온잰다...전용 열영상 센서 개발

코로나19 확진자가 국회에서 열린 토론회에 참가한 것으로 확인된 24일 오후 서울 여의도 국회 의원회관에서 출입자들의 체온을 체크하고 있다. /사진=홍봉진 기자 honggga@

스마트폰에 장착할 수 있는 열영상센서가 개발됐다. 상용화될 경우 스마트폰으로 간편하게 체온을 잴 수 있다.

한국과학기술연구원(KIST)은 14일 광전소재연구단 최원준 박사팀이 제작가격과 작동온도 문제를 극복한 열영상센서 소자를 개발했다고 밝혔다. 이번 연구는 KIST 전자재료연구단 백승협 박사팀, 성균관대 백정민 교수 연구팀과 공동으로 진행했다.


열영상센서는 인체나 물체의 온도를 감지해 영상화하는 센서로 비접촉식 온도계 부품 등으로 쓰인다. 스마트폰 업계는 코로나19 이후 열영상센서를 휴대용 센서로 적용해 실시간으로 온도를 측정할 수 있는 기술을 적극 개발중이다.

열영상센서가 스마트폰 부품으로 사용되기 위해서는 85도의 고온에서도 문제없이 동작해야 하는데, 이를 위해서는 별도의 냉각소자가 필요하다. 냉각소자는 열영상센서 제작 원가의 10% 이상을 차지하는데, 고사양 소자의 경우 가격이 200만원이 넘어 상용화에 한계가 있었다.

연구진이 개발한 볼로메터 소자의 주사전자현미경 이미지(왼쪽)과 모식도(오른쪽). /사진=KIST

연구팀은 상온과 고온에서 반도체 성질을 갖는 이산화바나듐-B 박막을 이용해 열에서 발생하는 적외선을 감지하고, 이를 전기신호로 바꾸는 소자를 제작했다. 이산화바나듐-B 박막을 적용한 소자는 주변 온도가 100도까지 올라도 열에서 발생하는 적외선을 안정적으로 감지할 수 있었다.


연구팀은 또 외부 원적외선을 최대한 흡수할 수 있는 흡수체를 제작해 물체의 열을 3배 더 민감하게 감지하고, 이를 전기신호로 변환하는데 성공했다. 응답속도는 기존 초당 30~40프레임 수준에서 100프레임 이상으로 높아져, 자율주행 자동차 부품으로도 활용이 가능할 것으로 기대된다.

연구팀은 이번에 개발한 소자를 적용할 경우 현재 시중에서 사용하고 있는 열영상센서 제작 비용을 10% 이상 절감할 수 있다고 설명했다.
최원준 박사는 "열영상센서의 제작가격을 획기적으로 낮출 원천기술을 확보했을 뿐만 아니라 기존 소자보다 민감도 및 동작 속도가 우수하다"며 "앞으로 열영상을 이용하는 군수용 산업 및 향후 전개될 열영상센서의 스마트폰 및 자율주행 자동차용 센서로의 활용이 가속화될 것"이라고 말했다.

이번 연구성과는 박막 분야 저널 '어플라이드 서피스 사이언스'(Applied Surface Science) 최신호에 게재됐다.