GIST, 실시간 정밀 성분 분석 가능한 초소형 AI 분광 센서 개발

작성일 07-15

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        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="Z3tAeYwMGo">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="10211ab3d002f78f11d12060cbb485cb8d99352054ab94c2f3584e6e5a5dbb98" dmcf-pid="50FcdGrR1L" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="동전 크기와 비교한 신개념 계산 분광기 센서 시제품(오른쪽)." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202507/15/etimesi/20250715085735958xbza.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="HNBIj0va5a" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202507/15/etimesi/20250715085735958xbza.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            동전 크기와 비교한 신개념 계산 분광기 센서 시제품(오른쪽).
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="6e4a918f228c4618181cc6cf4c59b3d0916af8a0e9d22649c450f462c791d23f" dmcf-pid="1p3kJHmeHn" dmcf-ptype="general">광주과학기술원(GIST·총장 임기철)은 이흥노 전기전자컴퓨터공학과 교수팀이 다층 박막 필터 기반 초소형 센서에 인공지능(AI) 복원 알고리즘을 결합해 단 한 번의 이미지 촬영만으로 정밀한 스펙트럼 정보를 재구성할 수 있는 신개념 계산 분광기를 개발했다고 15일 밝혔다.</p>
          <p contents-hash="2c81c881ca072e75584c4868feb6c6d7ca6800aa3c09499d6fb2f8c81e7010d9" dmcf-pid="tU0EiXsdGi" dmcf-ptype="general">분광기는 물질이 빛과 상호작용할 때 나타나는 고유한 파장 특성을 분석해 성분·구조·상태 등을 비침습적으로 파악할 수 있는 핵심 분석 장비다. 의료 진단, 식품 품질 검사, 환경 오염 감시, 예술품 감별 등 다양한 분야에서 정확하고 신속한 분석을 위한 필수 도구로 활용하고 있다.</p>
          <p contents-hash="74569dc629dc992f3a7f64bbca1807d8034ae3827d978270dcfc632add25bdb6" dmcf-pid="FupDnZOJHJ" dmcf-ptype="general">기존 고해상도 분광기는 정밀한 파장 분석을 위해 크고 무거운 기계적 장치를 필요로 하고, 복잡한 구조와 긴 측정 시간 때문에 실시간 현장 적용에 제약이 많았다. 특히 휴대용 또는 모바일 센서에 적합하려면 소형화·실시간화·저비용화를 동시에 만족해야 한다. 지금까지 개발한 계산 분광기는 복원 정확도나 필터 해상도의 한계로 인해 상용화에는 어려움을 겪어왔다.</p>
          <p contents-hash="40e4931db85c4e454e76bae239301a09e14c824f055db22f10e2507a9e72a092" dmcf-pid="37UwL5Ii1d" dmcf-ptype="general">연구팀은 다층 박막 필터 기반의 초소형 필터 센서와 이미지 분할에 특화된 AI 딥러닝 모델 구조인 '유넷(U-Net)' 기반 AI 복원 알고리즘을 결합한 새로운 계산 분광기 구조를 제안하고, 실험을 통해 성능을 입증했다. 단일 촬영만으로 전체 스펙트럼을 측정하는 비스캐닝 구조를 구현해 측정 속도를 높였으며 CMOS 센서와의 높은 호환성을 바탕으로 소형화·대량 생산·저전력 구동 등 상용화 가능성도 확보했다.</p>
          <p contents-hash="b3c4d837b3a47cc4f6059a99f713aa968e585827bf43dbdbb70a48a2ead438c5" dmcf-pid="0zuro1CnXe" dmcf-ptype="general">주사전자현미경(SEM)을 이용해 다층 박막 필터의 구조적 균일성과 높은 제조 수율도 확인했다. 센서의 전체 크기를 4.5X4.5㎟으로 줄여 모바일 기기, 웨어러블 기기, 현장 진단 플랫폼 등 다양한 응용 환경에 직접 탑재할 수 있는 수준의 초소형화를 실현했다.</p>
          <p contents-hash="b2e948548a12d54de59b6583ba66d09e0d32e28d3da7154090b48dec05ac4e54" dmcf-pid="pf2SE7YcZR" dmcf-ptype="general">이 기술은 모바일 의료 진단, 식품 안전 검사, 위조 문서 판별, 실시간 환경 모니터링 등 다양한 분야에 활용할 수 있는 차세대 정밀 광센서 플랫폼으로 주목된다. AI 기반 광학 기술로서 광학 산업의 패러다임 전환을 이끄는 핵심 원천기술이 될 것으로 기대한다.</p>
          <p contents-hash="b0991c10808e238a39dc9f0f24b2c9b8e506421cd0f038b9d2e8a14752220637" dmcf-pid="U4VvDzGkXM" dmcf-ptype="general">앞서 연구팀은 지난 2022년 수행한 연구에서 반도체 공정 수준의 초정밀 공정으로 제작한 다층 박막 필터 구조를 상보성 금속 산화막 반도체(CMOS) 센서와 결합하고 단일 이미지 촬영만으로 500~850㎚ 스펙트럼을 정밀 복원할 수 있는 단일 촬영 계산 분광기의 하드웨어(HW) 구현 가능성을 성공적으로 입증한 바 있다. 이를 토대로 AI 복원 알고리즘을 정밀 설계하고 시스템 전체를 최적화함으로써 측정 정확도와 처리 속도를 대폭 향상시켰다.</p>
          <p contents-hash="580a205c8e1b3fb28c982ee5f06eb024e4c5de28e2f24924cb088c9c64595c7b" dmcf-pid="u8fTwqHE1x" dmcf-ptype="general">이흥노 교수는 “이번 연구는 초소형 HW와 AI 알고리즘을 통합해 계산 분광기의 정밀도와 효율성을 동시에 끌어올린 사례”라며 “향후 거대언어모델(LLM)과도 결합하면 사용자가 스마트폰 내부에 장착한 초분광 카메라로 건강 상태나 식품 품질을 스캔하고, 그 결과를 자연어로 실시간 안내받는 사용자 경험도 가능해질 것”이라고 말했다.<br></p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="1b3d70389864dde3e3594e53daf33983805ad5978cad05cc9af7dab607fb051a" dmcf-pid="764yrBXDZQ" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="이흥노 전기전자컴퓨터공학과 교수(가운데)와 최영인 학생(왼쪽), 데이비드 사뮤엘 바티 연구원." class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202507/15/etimesi/20250715085737361ofep.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="X2AB1nVZ1g" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202507/15/etimesi/20250715085737361ofep.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            이흥노 전기전자컴퓨터공학과 교수(가운데)와 최영인 학생(왼쪽), 데이비드 사뮤엘 바티 연구원.
           </figcaption>
          </figure>
          <p contents-hash="16a6f38fd7642dada0acd72292e114b601d1aa183e0b7e8e5d8360661ae29762" dmcf-pid="zP8WmbZwYP" dmcf-ptype="general">김영준 기자 kyj85@etnews.com</p>
         </section> 
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