운행중인 앞 차량 회전방향을 한 개의 센서만으로 95%이상 정확하게 인식할 수 있는 기술이 개발됐다.

KAIST는 서준기 생명화학공학과 교수 연구팀이 빛의 특정방향으로 진동하는 성질인 ‘편광’정보를 활용해 스스로 최적 상태를 찾아 동작을 조절하는 ‘자기 재구성’편광 센서 어레이(배열) 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.

조한빈 생명화학공학과 박사과정생은 "하나의 소자에서 상반된 편광 감도를 동시에 구현했다. 단일 센서에서도 다차원 정보를 처리할 수 있다는 것을 의미한다"며 "야간 주행 환경 및 의료 영상 분석 등 다양한 응용에서 95% 이상의 높은 인식 정확도를 보인다"고 말했다.

이 센서는 고차원 시각 정보 처리가 필요한 자율주행 차량이나 암 진단 등 의료분야 활용이 가능할 것으로 전망됐다. 이외에 로봇 비전, 스마트 카메라, 3차원 객체 인식 등 다양한 인공지능 기반 영상 처리 분야에 적용 가능하다는 것이 연구팀 설명이다.

조한빈 박사과정생은 "특히 편광 정보를 활용, 기존 카메라로는 획득하기 어려웠던 추가 시각 정보를 확보할 수 있다"고 설명했다.

이 센서는 텔루륨(Te)과 이황화레늄(ReS₂)을 결합해 새로운 기능을 구현한 ‘이종구조’로, 결정 방향에 따라 빛에 대한 반응이 달라지는 특성이 잘 나타나는 특징을 갖는다.

연구팀은 두 물질을 서로 교차하도록 정밀하게 쌓기 위해 원자층 단위로 물질을 정밀하게 쌓아 결정 구조를 제어하는 ‘에피택셜 원자층 증착' 공정으로 소자를 제작했다.

이 구조에서는 빛이 조사될 때 물질 경계에서 전하 이동 및 포획이 발생하며, 그 결과 빛의 세기, 파장, 방향 등 조건에 따라 전류 방향이 뒤집히는 광반응인 ‘양극성 광응답’이 나타난다. 특히 외부 전기 신호 없이도 빛만으로 센서 동작 상태를 자유롭게 조절할 수 있다.

또한 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.

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서준기 교수는 “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.

연구는 웬슈안 주(Wenxuan Zhu) 박사후 연구원과 김창환 박사과정생이 제1저자로 참여했다. 연구 결과는 국제 학술지 네이처 센서스에 게재됐다.