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정기훈 교수, 곤충 눈 구조 모방한 초박형 카메라 개발
〈 왼쪽부터 장경원 박사과정, 정기훈 교수, 황순홍 박사과정 〉
우리 대학 바이오및뇌공학과 정기훈 교수 연구팀이 독특한 눈 구조를 가진 곤충인 제노스 페키(Xenos peckii)를 모사한 초박형 디지털카메라를 개발했다.
제노스 페키를 모사해 개발한 초박형 디지털카메라는 기존 이미징 시스템보다 더 얇으면서 상대적으로 넓은 광시야각과 높은 분해능을 갖는다. 감시 및 정찰 장비, 의료용 영상기기, 모바일 등 다양한 소형 이미징 시스템에 적용 가능할 것으로 기대된다.
금동민, 장경원 박사과정이 주도한 이번 연구결과는 국제 학술지 ‘빛 : 과학과 응용(Light : Science & Applications)’ 10월 24일 자에 게재됐다. (논문명: 제노스 페키의 시각기관을 모사한 초박형 디지털카메라, Xenos peckii vision inspires an ultrathin digital camera)
정 교수 연구팀은 자연계에서 발견되는 광학 구조를 모방하는 연구를 꾸준히 진행해 왔다. 반딧불이의 배 마디 구조를 분석해 광효율을 높은 LED 렌즈를 개발한 바 있고, 생체모사를 통한 무반사 기판을 제작하는 등 해당 분야를 선도하고 있다.
최근 전자기기 및 광학기기의 소형화로 초박형 디지털카메라에 대한 수요가 증가하고 있다. 그러나 기존의 카메라 모듈은 광학적 수차를 줄이기 위해 광축을 따라 복수의 렌즈로 구성돼 있어 부피가 매우 크다는 단점이 있다. 이런 모듈을 단순히 크기만 줄여 소형기기에 적용하면 분해능과 감도가 떨어지게 된다.
연구팀은 문제 해결을 위해 곤충인 제노스 페키의 시각구조를 적용한 렌즈를 제작했고 이를 이미지 센서와 결합한 초박형 디지털카메라를 개발했다.
곤충의 겹눈구조는 수백, 수천 개의 오마티디아라 불리는 아주 작은 광학 구조로 이뤄져 있다. 일반적인 겹눈구조는 수백, 수천 개의 오마티디아에서 한 개의 영상을 얻지만, 제노스 페키는 다른 곤충과는 달리 각 오마티디아에서 개별의 영상을 획득할 수 있다. 또한 오마티디아 사이에 빛을 흡수할 수 있는 독특한 구조를 가져 각 영상 간 간섭을 막는다.
연구팀이 개발한 카메라는 2mm 이내의 매우 작은 크기로 제노스 페키의 겹눈구조를 모방해 수십 개의 마이크로프리즘 어레이와 마이크로렌즈 어레이로 구성된다. 마이크로프리즘과 마이크로렌즈가 한 쌍으로 채널을 이루고 있으며 각각의 채널 사이에는 빛을 흡수하는 중합체가 존재하며 각 채널 간 간섭을 막는다.
각각의 채널은 화면의 다른 부분들을 보고 있으며 각 채널에서 관측된 영상들은 영상처리를 통해 하나의 영상으로 복원돼 넓은 광시야각과 높은 분해능을 확보할 수 있다.
정기훈 교수는 “초박형 카메라를 제작하는 새로운 방법을 제시했다”며 “이 연구는 기존의 평면 CMOS 이미지 센서 어레이에 마이크로 카메라를 완전히 장착한 초박형 곤충 눈 카메라의 첫 번째 데모이며 다양한 광학 분야에 큰 영향을 미칠 것으로 확신한다.”라고 말했다.
□ 그림 설명
그림1. (좌) 제노스 페키의 SEM 영상. (우) 형광 염색된 제노스 페키의 시각구조
그림2. (좌) MEMS 공정을 통해 제작된 마이크로프리즘 어레이의 SEM 영상. (우) 완성된 초박형 디지털 카메라의 광학 영상
그림3. (좌) Xenos peckii의 시각기관을 통해 얻은 영상. (우) 초박형 디지털 카메라를 통해 얻은 영상
2018.11.20 조회수 6173 -
KAIST, 휴먼테크 논문대상 휩쓸어..
전기 및 전자공학 전공은 최다 수상학과상 수상
KAIST(총장 로버트 러플린)가 지난 달 18일 열린 제 11회 휴먼테크 논문대상 시상식에서 개인상 부문의 금상, 은상, 동상 등을 휩쓸고, 전기및전자공학전공은 특별상 부문에서 대학부문 최다 수상학과상을 차지하는 영예를 안았다.
총 응모건수 810편 중 110편의 수상작이 선정된 가운데, 부문별로는 ▶금상 8편 ▶은상 26편 ▶동상 35편 ▶장려상 41편이 뽑혔다. 이 중 KAIST는 최고의 영예인 대학원 부문 금상 6편 중 4편을 비롯하여, 은상 15편 중 5편, 동상 22편 중 9편, 장려상 18편 중 10편이 수상작에 올랐다. 대학원 부문 수상작 총 61편 중 절반에 가까운 28편이 KAIST에서 나온 것이다. 학부부문에서도 동상 6편 중 2편, 장려상 6편 중 1편 등 KAIST는 총 31편이 수상작에 올랐다.
특히 KAIST 전자전산학과 전기및전자공학 전공은 이번 시상식에서 금상 3편, 은상 4편, 동상 3편 등을 수상하며 KAIST 전산학전공과 서울대 전기컴퓨터공학과 등을 제치고 최다 논문상을 수상, 최다 수상학과의 영예를 안았다. 또한 KAIST 전기및전자공학전공은 대학원 부문 최고상인 금상 6편의 절반인 3편을 차지하는 성과를 보여 더욱 주목 받고 있다.
KAIST 전기및전자공학전공 박사과정 강동구(지도교수 나종범)씨는 가상 대장내시경에서 가시면적 최대화를 위한 새로운 경로 생성 알고리즘 이라는 제목의 논문으로 금상을 수상했고, 역시 박사과정 장성일(지도교수 윤준보), 전진완(지도교수 임굉수)씨도 각각 새로운 3차원 디퓨져 리소그래피를 이용한 고품질의 다용도 마이크로렌즈 어레이, 프로젝션 디스플레이를 위한 엇물린 외팔보를 이용하는 정진 디지털 마이크로미러 소자 라는 제목의 논문에서 뛰어난 성과를 인정받아 금상을 수상했다.
이 밖에도 기계공학과 박사과정 박상후(지도교수 양동열)씨 외 3인(임태우, 이성구, 이신욱)의 공동 논문 차세대 3차원 나노/마이크로 디바이스 제작을 위한 나노 스테레오리소그래피 공정개발에 관한 연구도 대학원부문 금상의 영예를 안았다.
올해로 11회째를 맞는 휴먼테크 논문대상은 국내 최대의 통신, 컴퓨터, 기계, 반도체 분야 논문상이다. 과학기술 발전의 주역이 될 과학도들의 연구의욕을 고취시키고 기술중시의 사회분위기 조성을 위해 1994년 삼성전자에서 제정했으며, 중앙일보와 교육인적자원부에서 후원하고 있다.
2005.03.01 조회수 18464