'어두운 환경에서도 영상 촬영 가능한' 광전자 장치 구현

KIST, 실리콘 기반 소자 대비 유연성과 경량성 우수한 장치 고도화
실내 환경서 32% 이상 높은 광전 변환 효율 가져

 

[더테크=전수연 기자] 한국과학기술연구원(KIST)이 기존 실리콘 기반 소자 대비 유연성, 경량성이 우수해 저전력 실내 전자 장치, 무선 IoT 센서를 위한 에너지 효율 전자 장치로 주목받는 유기물 기반 광전자 기술을 고도화했다.

 

KIST는 박민철 광전소재연구단 박사 연구팀, 황도경 박사 연구팀, 고려대학교 전기전자공학부 교수팀, 이화여자대학교 화학나노과학과 교수팀 등과 함께 공동연구를 통해 OPV(태양광전지)와 OPD(광검출기)의 기능을 통합해 에너지 효율성을 높이면서 조명이 거의 없는 실내환경에서도 영상을 촬영할 수 있는 유기물 기반 광전자 장치를 구현했다고 19일 밝혔다.

 

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연구팀은 이 장치의 유기 반도체층을 다성분계 구조로 진화시킴으로써 실내 환경에서 32% 이상의 높은 광전 변환 효율을 가지면서 130dB 이상의 선형 동적 범위를 달성했다고 설명했다. 

 

조명이 거의 없는 환경에서 100dB의 선형 동적 범위를 갖는 기존 실리콘 소자보다 명암비를 높여 더욱 선명한 화면을 보여줄 수 있다.

 

이 외에도 공동연구팀은 단일 픽셀 이미지 센싱을 시연하는 데 성공했다. 이미지 센싱 시스템은 주변 빛을 수집해 전기 에너지로 변환한 후, 에너지를 이용해 이미지를 획득한다.

 

기존에는 저조도와 일반 조명 환경에서 특수 성능의 카메라가 반드시 필요했지만 새롭게 개발된 다성분계 반도체층 구조의 광 검출기를 이용하면 카메라 형태가 아닌 유리창 또는 벽에 붙이는 인테리어 소품 형태로도 사물이나 움직이는 물체의 형체가 파악되는 수준의 해상도를 얻을 수 있다. 

 

박민철 KIST 박사는 “평소에는 에너지 하베스터로 작동하다가 조명이 없는 상태에서 움직임을 감지하거나 동작 패턴을 인지하는 데 응용될 수 있는 기술”이라며 “향후 인간-컴퓨터 상호작용 연구뿐 아니라 스마트 실내 환경을 비롯한 산업 분야에서 활용 가능성이 높다”고 전했다.