[동양뉴스통신]최정현 기자= 반도체의 소형화 및 집적화에 크게 영향을 미칠 정밀측정기술이 개발돼 주목받고 있다. 이 기술은 세계 최초로 테라헤르츠파를 이용한 고유전율 물질 정밀측정기술로 평가된다.
12일 한국표준과학연구원(KRISS, 원장 직무대행 박현민)에 따르면, 이 연구원 전자파센터 홍영표 박사팀과 영국국립물리연구소(NPL)가 공동연구를 통해 테라헤르츠파를 이용한 ‘고(高)유전율 물질’의 정밀측정기술을 세계 최초로 개발했다.
이 기술을 통해 높은 유전율을 가진 물질에 대한 정확한 측정 및 특성 파악이 가능해졌다.
‘테라헤르츠파’는 마이크로파와 적외선 사이의 주파수 대역으로 0.3~3THz의 주파수를 갖는다. 유전율은 전기장에서 유전분극을 발생시키게 하는 정도이며 유전율과 투자율을 합쳐 ‘전자파 물질상수’를 구성한다.
이번 연구결과는 영국 공학기술학회(IET)의 일렉트로닉스 레터스(Electronics Letters) 4월호 표지 논문으로 게재됐다.
현재 미국, 일본에서는 21세기를 이끌 미래 유망기술 가운데 하나로 테라헤르츠파를 이용한 계측 분석기술을 선정하고 지속적으로 개발하고 있다. 테라헤르츠파는 비전도성 물체에 대한 투과성이 높으면서 인체 유해성이 낮아 현재 반도체, 시설, 의료, 보안 등 다양한 산업 분야에서 활용되고 있다.
산업 분야에서 테라헤르츠파를 사용하기 위해서는 투과 대상의 ‘전자파 물질상수’를 정밀하게 측정하는 것이 중요하다. 하지만 고유전율 물질(유전율 40이상)은 측정과정에서 반사파가 많이 발생해 정확한 물질상수 측정이 어려웠다.
이로 인해 기존 전자파를 사용한 물질상수 측정은 주로 낮은 유전율 물질에 대한 연구가 대부분이었다.
이 같은 상황에서 KRISS 홍영표 박사팀은 시간 영역의 게이팅(Time Gating)을 활용해 반사파가 제거된 자유공간 응답특성을 얻는 기술로 고유전율 물질의 정확한 물질상수 값을 도출하는데 성공했다.
고유전율 물질은 반도체 집적회로를 더 작은 크기로 만드는 것을 가능하게 하고 초소형 바이오ㆍ이미지 센서 개발에 사용되는 등 미래 활용도가 높기 때문에 그 물질특성을 정확히 파악할 필요가 있다.
홍영표 박사는 “이번에 개발된 테라헤르츠파 물질상수 측정기술은 식품안전관리, 의료영상, 보안, 안전보조 영상장비 등 다양한 산업분야에 폭넓게 적용될 수 있다. 특히 반도체 산업에서 집적회로 설계에 활용될 수 있다”고 설명했다.
강노원 전자파센터장은 “이번 기술 개발을 통해 주파수 스펙트럼의 획기적인 확장이 가능해졌고 지금까지 명확히 밝혀지지 않은 테라헤르츠파 주파수 대역에서 피측정물의 유전율 특성을 안정적으로 측정할 수 있게 됐다”고 말했다.
