신소재공학과 강성준 교수가 ㈜유비전랩과 함께 자외선을 감지하는 투명 산화물 반도체 센서를 개발했다.

신소재공학과 강성준 교수 연구팀, 투명 산화물 반도체 센서 개발
웨어러블 기기에 자연스럽게 적용, 디지털 헬스케어의 핵심 전망

자외선은 피부 노화와 피부암, 백내장 등 다양한 질환의 주요 원인이다. 특히 사람의 건강에 가장 많은 영향을 주는 340~350nm 영역의 자외선은 가시광선처럼 보이지 않고, 구름이 낀 날에도 피부 깊숙이 침투해 일상적으로 누적된다. 개인에게 노출되는 정확한 자외선량을 알기 어렵다는 것이 문제였다.

신소재공학과 강성준 교수가 ㈜유비전랩과 함께 자외선을 감지하는 투명 산화물 반도체 센서를 개발했다. 이 센서는 일반적인 가시광을 투과하면서도 340~350nm 영역의 자외선만을 정밀히 감지한다. 이번 연구 결과는 세계적인 학술지 사이언스의 자매지 『Science Advandes(IF=12.5)』에 게재됐다.

연구팀은 넓은 밴드갭을 지닌 산화물 반도체를 다층으로 적층한 독자적인 접합 구조를 설계해 완전 투명한 p-n 접합 반도체 센서를 개발했다. 센서의 응답도는 80.1 mA/W로 세계 최고 수준의 검출도를 달성했다. 또한 독자적인 접합 구조를 통해 기존 광센서의 한계를 뛰어넘는 탁월한 성능을 구현했다.

연구 모식도.

개발된 센서는 실외 태양광에서도 즉각적이고 안정적인 반응을 보이며, 흐린 날에도 개인 노출량을 지속적으로 측정할 수 있다. 또한 투명한 특성으로 안경, 시계, 패치 등 웨어러블 기기에 자연스럽게 적용할 수 있어 자외선으로부터 피부와 눈을 보호한다. 이를 통해 개인의 피부, 눈 상태에 맞는 자외선 관리와 예방이 가능한 차세대 디지털 헬스케어의 핵심이 될 전망이다.

연구팀은 ㈜유비전랩과 공동으로 블루투스 회로 및 스마트폰 앱과 연동되는 실시간 자외선 모니터링 솔루션을 개발했다. 이 시스템은 햇빛 아래 자외선 강도를 실시간으로 표시하고, 사용자의 자외선 노출이 위험 수준에 도달하면 경고한다.

강성준 교수는 연구 결과에 대해 “산화물 반도체 기반의 독창적인 접합 구조 설계는 국내 광센서 및 투명 전자소자 산업의 글로벌 경쟁력 확보에 보탬이 될 것”이라고 말했다.

글 김율립 yulrip@khu.ac.kr
사진 정병성 pr@khu.ac.kr

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