연구성과

기계·화공 노준석 교수팀, 손가락만 한 라이다 장치 나온다

2021-05-11 546

[나노 광학 기반 초소형 라이다 (LiDAR) 기술 세계적 학술지에 소개]

POSTECH 연구팀이 개발한 나노광학 기반 라이다 기술이 나노과학 및 공학 분야의 최고 학술지인 네이처 나노테크놀로지(Nature Nanotechnology)에 초청 논문으로 소개됐다.

이번 논문에서는 기계공학과·화학공학과 노준석 교수, 기계공학과 박사후연구원 김인기 박사, 화학공학과 통합과정 장재혁 씨 연구팀이 프랑스 국립과학연구소(CNRS-CRHEA)와 함께 메타물질 기반의 초소형 나노 광학 연구를 통해 개발한 라이다 장치와 광학 라이다 기술을 집중적으로 조명했다.

또한, 연구팀이 수행하고 있는 상변화 물질 기반 빔 스캐닝 기법, 점구름 생성 장치를 이용해 빔 스캐닝이 필요 없는 플래시 타입의 라이다, 광원-소자 집적 기술 및 대량생산 기술과 같은 핵심 나노 광학 기술도 소개하고 있다.

특히, 연구팀이 개발한 초정밀 라이다 장치는 자율주행 자동차뿐만 아니라 지능형 로봇이나 드론, 3차원 파노라마 카메라, CCTV 및 증강현실 플랫폼에도 확장할 수 있다고 설명했다.

라이다 기술은 레이저 빔을 물체에 조사한 뒤 다시 돌아오는 시간을 측정해 사물의 깊이 정보를 측정하는 기술이다. 특히, 라이다 센서는 자율주행 자동차, 지능형 로봇 및 무인항공기 분야와 같은 기계산업에서부터 최근에는 아이폰에 탑재되어 3차원 얼굴인식이나 결제를 위한 보완 시스템에 적용되는 등 미래형 디스플레이 분야에서 주목받고 있다.

현재 자율주행 자동차 지붕에 달린 고사양의 기계식 라이다의 크기는 성인 주먹 두 개를 포개 놓은 부피 정도이며, 가격은 수천만 원에 달한다. 뿐만 아니라 막대한 전력이 소모되는 충전 과정, 그로 인한 발열 문제 등 아직 해결해야 할 문제가 많다.

연구팀은 이에 대한 대안으로 나노 광학 기술 기반의 초소형 라이다 기술을 제시했다. 라이다의 기본 측정 원리에서부터 최신 초고속·초정밀 나노 광학 측정 기법 방법, 메타표면, 솔리톤빗, 광도파로 등과 같은 나노 광학 소자 등 다양한 방면에서 나노 광학 기술이 어떻게 라이다 센서 기술을 혁신할 수 있을지를 설명하고 있다.

노준석 교수는 “현재 연구팀은 실제로 메타표면 장치 기반의 초소형 복합 라이다 기술을 개발하기 위해 여러 후속 연구를 진행하고 있다”며 “이 연구가 성공적으로 진행된다면, 손가락 한 마디 정도 크기를 갖는 초고속·초정밀 라이다 장치를 값싸게 구현할 수 있을 것으로 기대된다.”고 밝혔다.

한편, 이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 중견연구, 글로벌프론티어, RLRC지역선도연구센터, 미래소재디스커버리, ERC선도연구센터, 세종과학펠로우십, 교육부와 한국연구재단의 박사과정 연구장려금 그리고 (주)SL, LG이노텍의 지원을 받아서 수행됐다.