이화여대 MEMS 우주망원경 연구단 박일흥 교수 연구팀은 하나의 빛 알갱이(광자)까지 일일이 감지할 수 있는 초고감도 광센서인 실리콘 광증배소자(Silicon Photomultiplier · SiPM)를 국내 최초로 개발했다고 12일 발표했다. 광센서란 빛 알갱이인 광자를 감지하는 장치로 의료용 정밀 영상장치나 우주 관측，어두운 곳에서 사용되는 특수 촬영장치 등에 활용된다.

지금까지 초고감도 반도체 광센서로 아발란치 광다이오드(APD)나 하이브리드 광다이오드(HPD) 등이 개발돼 있으나 극저온이나 수만 V 고전압 등이 요구되기 때문에 매우 특정한 목적 이외에는 사용되지 않고 있다. 이에 비해 SiPM은 2003년 러시아 연구진이 처음 제안한 방식으로 상온에서 수십 V의 전압으로도 작동하며 광자 하나당 100만개 정도의 전자들로 신호를 증폭시키는 특성상 매우 약한 빛까지 정확하게 감지할 수 있어 '꿈의 광센서'로 주목받고 있다. 세계 각국도 이 같은 차세대 광센서 기술 확보를 위해 경쟁적으로 투자를 확대하고 있는 실정이다.

박 교수팀이 개발한 초고감도 실리콘 광센서는 14V의 저전압에서 작동하며 잡음이 기존 광센서보다 100분의 1 정도에 불과해 해외 기업과 연구진 등이 개발한 기존 장비보다 정확성이 크게 향상됐다. 연구팀은 저전력이 요구되는 우주과학용의 차세대 관측망원경 장비에 이 소자들을 활용할 예정이다.

박 교수는 "SiPM 광센서는 수년 내 양전자방출단층촬영(PET) 같은 의료영상，정밀과학 장비，카메라 센서 등에 활용될 것으로 기대된다"고 말했다.

황경남 기자 knhwang@hankyung.com