최근 코로나19로 인해 수많은 건물 출입구에 비접촉식 열영상 온도계가 설치되어 있습니다.열영상온도계는 「열영상센서」를 이용합니다. 열영상센서는 인체나 물체가 온도에 따라 방사하는 열을 감지하고 영상화하기 때문에 직접 접촉하지 않고도 우리의 체온을 측정할 수 있습니다.
열영상센서의 특징을 이용한 확장방안도 다양합니다. 대표적으로 스마트폰 업계에서는 휴대용 센서로 적용해 실시간으로 간편하게 온도를 측정할 수 있는 기능을 고려하고 있으며 자율주행 자동차의 경우 야간주행이나 악천후 속에서 제한된 시야에서도 온도로 보행자나 물체를 감별할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.
하지만 문제점이 있습니다. 열영상 센서가 스마트폰 및 자율주행 자동차의 부품으로 사용되기 위해서는 각각 85℃와 125℃의 고온에서도 안정적으로 작동해야 합니다.이를 해결하기 위해 별도로 냉각소자를 넣을 경우 고사양 소자는 개별 가격이 200만원을 넘어 비용적인 부담이 발생하고, 또 85℃ 이상에서는 색인적으로 작동하지 못하는 모습을 보입니다.
KIST 광전소재연구단 최원준 박사팀은 성균관대학교 백종민 교수팀과 공동연구를 통해 기존의 문제점을 해결하는 볼로미터 소자를 개발하였습니다.
이번에 개발된 소자는 이산화바나듐-B 박막을 이용하여 적외선을 전기 신호로 바꾸는 특징을 가지고 있습니다. 이를 활용하면 전력 소모가 큰 냉각 소자 없이 100℃ 이상에서도 상온과 같은 결과를 얻을 수 있고 원가도 10% 이상 절감할 수 있습니다.
특히 원적외선을 최대한 흡수할 수 있는 흡수체를 제작하여 동시에 사용함으로써 기존에 비해 열을 3배 민감하게 감지하여 전기신호로 변화할 수 있는 것이 특징입니다.또 응답속도도 빨라져 기존 초당 30~40프레임에서 2배 이상 상승한 100프레임의 화상 촬영이 가능해졌으며 이를 활용해 자율주행자동차의 기능 개선도 실현할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.
이번 열영상센서 소자 기술은 융합 연구를 통해 기존보다 우수한 성능과 획기적으로 낮은 비용을 모두 확보할 수 있었습니다.앞으로 스마트폰, 자율주행자동차, 군수산업 등 다양한 분야에서 열영상센서 활용이 기대되며 이에 맞춰 원천기술 확보 및 개선을 위한 연구를 지속해 나갈 계획입니다.