양자컴퓨팅 개발의 새로운 돌파구, 세계 최초 하이브리드 방식의 양자 오류정정 기술 개발 - 하이브리드 양자 오류정정 기술로 양자컴퓨터 개발의 새로운 방향성 제시 KIST-시카고대-서울대 공동연구진, 국제연구협력 통해 선도 핵심기술 개발 양자 컴퓨터 실용화의 핵심 과제는 ‘양자 오류정정(Quantum Error Correction)’ 기술 개발이다. 이 기술은 양자 연산의 기본 단위인 큐비트에서 발생하는 오류를 근본적으로 해결하고, 그 오류가 연산 과정에서 증폭되는 문제를 방지하는 역할을 한다. 양자 오류정정 없이는 양자 컴퓨터가 기존의 고전 컴퓨터보다 뛰어난 성능을 발휘하는 것이 사실상 불가능하다는 점에서, 현재 전 세계적으로 이 기술의 개발이 활발히 진행되고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 오상록) 양자기술연구단 이승우 박사 연구팀은 세계 최초로 이산 변수(DV)와 연속 변수(CV)의 하이브리드 방식의 양자 오류정정 기술을 개발하고, 이를 기반으로 결함허용 양자컴퓨팅 아키텍처를 설계했다고 밝혔다. 양자 오류정정이 가능하도록 설계된 큐비트를 논리 큐비트라고 하며, 구현 방법은 이산 변수(Discrete Variable, DV)와 연속 변수(Continuous Variable, CV)의 두 가지 방식이 있다. IBM, Google, Quera, PsiQuantum 같은 기업들은 이산 변수(DV) 방식으로 양자 컴퓨터를 개발하고 있으며, 아마존(AWS), 자나두(Xanadu) 등은 연속 변수(CV) 방식을 채택하고 있다. 이 두 방식은 각각 조작 난이도와 자원 효율성 측면에서 장단점이 있다. KIST 연구진은 기존에 따로 개발되던 DV와 CV 방식 큐비트의 오류정정을 통합하는 방법을 제시했다. 하이브리드 기술을 기반으로 결함 허용 아키텍처를 개발, 수치 시뮬레이션을 통해서 이 기술이 각 방식의 장점을 결합해 더 효율적이고 효과적인 양자 연산과 오류정정이 가능하다는 점을 입증했다. 특히, 광학 기반 양자 컴퓨팅에서 이 하이브리드 방식을 적용하면 기존 기술 대비 최대 4배 높은 광자 손실 임계값을 달성할 수 있으며, 같은 수준의 논리 오류율을 유지하면서도 필요한 자원을 13배 이상 절약할 수 있는 것으로 나타났다. KIST 이재학 박사는 "본 연구에서 개발한 하이브리드 방식의 양자 오류정정 기술은 광학 기반 시스템뿐만 아니라 초전도 및 이온트랩 시스템과도 결합이 가능하다"고 설명했다. 본 연구를 주도한 KIST 이승우 박사는 “이번 연구는 양자컴퓨팅 개발에 새로운 방향성을 제시한 연구”라며, “규모있는 양자컴퓨터의 개발과 실용화를 위해서는 서로 다른 플랫폼의 장점을 통합하는 하이브리드 기술이 중요해질 것으로 예측된다”고 밝혔다. KIST는 지난해 3월 시카고대학교와 체결한 양자기술 공동 연구 업무협약(MOU)을 맺고, 양 기관과 서울대를 포함한 공동연구로 진행됐다. 연구진은 국제 연구협력을 통해 불과 1년여 만에 이 같은 중요한 성과를 발표하며, 매우 치열한 양자 컴퓨팅 분야에서 세계를 선도할 핵심 기술을 개발할 수 있는 가능성을 보여줬다. KIST는 ‘양자 오류정정 핵심기술 개발’을 위한 국제공동연구센터를 주관하고 있으며, 시카고대, 서울대, 캐나다 양자컴퓨팅 기업 자나두(Xanadu)가 파트너 기관으로 참여하고 있다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 유상임)의 지원을 받아 KIST 주요 사업과 양자기술협력사업(2022M3K4A1094774)으로 수행됐다. 이번 연구 성과는 국제 학술지 「PRX Quantum (IF: 9.2 JCR 분야 상위 1.9%)」에 8월 2일 게재*됐다. * (논문명) Fault-Tolerant Quantum Computation by Hybrid Qubits with Bosonic Cat Code and Single Photons [그림 1] 하이브리드 큐비트를 이용한 결함허용 양자컴퓨팅 아키텍처 DV 큐비트와 CV 큐비트를 동시에 활용하는 하이브리드 큐비트를 기반으로 한 결함허용 양자컴퓨팅 아키텍처. 하이브리드 퓨전 기법을 활용해 하이브리드 큐비트를 연결하여 오류 정정이 가능한 격자 구조를 형성함. [그림 2] 광손실 결함허용 임계값 및 자원 소모량 그래프 하이브리드 방식과 기존 광기반 방식의 결과를 비교한 광손실 결함허용 임계값 및 자원 소모량 그래프. 본 연구에서 제안한 하이브리드 방식은 기존 방식에 비해 4배 이상의 광손실 결함허용 임계값을 달성하였으며 자원 소모량 측면에서도 13배 이상 크게 향상되었음.

가정의 달 5월의 끝자락이 되면 더욱 가슴이 미어지는 이들이 있다. 사랑하는 자녀의 행방을 찾는 실종 아동 부모들이다. 매년 5월 25일은 ‘세계 실종 아동의 날’이다. 1979년 미국 뉴욕에서 6세 아동(Etan Patz)이 등교하다 실종된 사건을 계기로 제정돼 지구촌으로 확대됐다. 한국도 2007년부터 동참해 올해로 15회째를 맞았다. 그보다 앞서 2005년 우리나라는 ‘실종 아동 등의 보호 및 지원에 관한 법률’(실종 아동법)을 제정했다. 2013년 개정 법률에서는 실종 아동의 범위를 실종 당시 기준으로 14세 미만에서 18세 미만으로 확대했다. 보호 대상도 18세 미만 아동과 치매 환자와 지적장애인으로 넓어졌다. 경찰청 통계에 따르면 국내에서 연평균 2만여 건의 실종 아동 신고가 접수된다. 이들 중 대부분은 실종 신고 1시간여 만에 부모의 품으로 돌아간다. 특히 만 8세 이하 미취학 아동은 십중팔구 3시간 이내에 발견된다. 하지만 3시간이 지나면 발견 횟수가 급감하고, 6시간 이후부터는 발견 건수가 크게 달라지지 않는다. 가출 등이 영향을 주는 9세 이상 아동 및 청소년은 발견 소요 시간이 미취학 아동보다 고루 분포하다 이틀 뒤부터 눈에 띄게 줄어든다. 바꿔 말하면 미취학 아동은 6시간, 청소년은 48시간이라는 골든타임을 넘기면 실종이 장기화할 가능성이 높아진다는 것이다. 현행법상 실종 기간이 1년 이상인 18세 미만 아동은 장기 실종 아동으로 분류된다. 장기 실종 아동 찾기에는 2012년부터 시작된 사전등록제도가 이용되고 있다. 실종 아동의 수색과 조기 발견을 위해 18세 미만 아동의 사진과 지문 등을 경찰에 등록하는 시스템이다. 400만 명 넘게 등록된 사전등록제와 유전자 분석 등은 실종 아동의 미발견 건수를 낮추는 데 크게 기여하고 있다. 하지만 장기 실종 아동은 꾸준히 한 자릿수를 유지하다 지난해 161명으로 급증했다. 그만큼 사전등록뿐 아니라 빠르고 효과적인 사후 대응이 절실하다는 의미다. 한국과학기술연구원(KIST)은 2018년부터 실종 아동 찾기에 인공지능(AI) 기술을 접목하는 연구를 해오고 있다. 실종자의 인상착의를 바탕으로 주변 CCTV와 지자체 통합관제 시스템, 경찰청 실종아동찾기센터 정보를 종합적으로 연결하고 인식하는 복합인지 기술이다. 이를 통해 골든타임 이내에 더 빠르고 정확하게 위치를 추적하고 이동 경로를 예측할 수 있다. 첨단의 AI 기술을 이용해 원거리나 어두운 화면, 마스크 등으로 얼굴 일부분만 촬영된 상황에서도 신원 확인 속도와 정확도를 향상하고 있다. 이와 함께 ‘얼굴 나이 변환 기술’의 고도화를 위해서도 노력하고 있다. 이 기술은 사진 속 얼굴 이미지를 나이에 맞게 변환할 수 있는 3D 몽타주 시스템이다. 점·흉터 등 고유 특성은 살리면서 주름이나 피부 노화 같은 연령대별 특징을 적용해 만 5세부터 80세까지 얼굴 변화를 추정할 수 있다. 경찰청은 이 기술을 2016년부터 장기 실종 아동 찾기와 범죄 수사에 공식적으로 도입해 큰 성과를 거뒀다. 예컨대 열두 살 때 가족과 생이별한 사람이 38년 만에 가족을 찾는 데 결정적인 역할을 했다. KIST는 데이터베이스가 부족했던 만 5세 미만 어린이의 얼굴 변환과 가족 간의 유전적 영향까지 고려해 유사도를 더 높이기 위한 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 실종 아동 문제를 다룬 다큐멘터리 영화 ‘증발’을 보며 가족들이 겪는 엄청난 고통에 가슴이 아팠다. KIST가 개발해 시험 적용 중인 얼굴 인식 AI 기술이 짧게는 1년, 길게는 수십 년까지 장기 실종 아동을 찾아 헤매는 가족들에게 희망의 끈이 되길 바란다. 출처: 중앙일보 (https://news.joins.com/article/24065650)

1. 얼굴나이변환기능 2. 얼굴크기변형기능 3. 눈영역변화기능 4. 헤어색상변화기능 5. 악세서리착용효과(모자, 안경, 수염) - 이전기술은 변형하고자 하는 디지털 포맷의 인물사진을 입력하고, 원하는 속성 변화 기능을 선택한 후, 변형 실행

- 유기물기반 광전자 광검출기를 활용, 처음으로 단일 픽셀 이미징 성공 - 에너지 효율적이면서도 저조도에서 인간-컴퓨터 상호작용 구현 가능한 이미징 성능 가져 스마트 실내 환경 기술에 활용 기대 유기물 기반 광전자 기술은 기존 실리콘 기반 소자 대비 유연성, 경량성이 우수해 저전력 실내 전자 장치나, 무선 IoT 센서를 위한 에너지 효율적 전자 장치로 주목받는다. 매우 약한 빛에서도 에너지를 흡수해 전기를 생산할 수 있는 ‘유기 태양광전지’와 이미지를 획득할 수 있는 ‘유기 광 검출기’가 대표적이다. 하지만 지금까지는 이 두 장치에 대한 개발이 독립적으로 이루어져 차세대 소형 장치로써 실용화할 수 있을 만큼의 효율성을 달성하지 못했다. 한국과학기술연구원 (KIST, 원장 윤석진)은 광전소재연구단 박민철 박사 연구팀, 황도경 박사 연구팀, 고려대학교 전기전자공학부 심재원 교수팀, 이화여자대학교 화학나노과학과 박재홍 교수팀과 고려대학교 전기전자공학부 김태근 교수팀의 공동연구를 통해 OPV와 OPD의 기능을 통합해 에너지 효율성을 높이면서 조명이 거의 없는 실내 환경에서도 영상을 촬영할 수 있는 유기물 기반 광전자 장치를 구현했다고 밝혔다. 연구팀은 이 장치의 유기 반도체층을 다성분계 구조로 진화시킴으로써 실내 환경에서 32% 이상의 높은 광전 변환 효율을 가지면서도 130 dB 이상의 선형 동적 범위를 달성하였다. 조명이 거의 없는 환경에서 100 dB의 선형 동적 범위를 가지는 기존 실리콘 소자보다 명암비를 높여 더욱 선명한 화면을 보여줄 수 있다. 공동연구팀은 여기에 그치지 않고, 처음으로 단일 픽셀 이미지 센싱을 시연하는 데 성공했다. 이 이미지 센싱 시스템은 주변 빛을 수집해 전기 에너지로 변환한 후, 이 에너지를 이용해 이미지를 획득한다. 기존에는 저조도 및 일반 조명 환경에서는 특수 성능의 카메라가 반드시 필요했지만, 개발된 다성분계 반도체층 구조의 광 검출기를 이용하면 카메라 형태가 아닌 유리창 또는 벽에 붙이는 인테리어 소품 형태로도 사물이나 움직이는 물체의 형체가 파악되는 수준의 해상도를 얻을 수 있다. KIST 박민철 박사는 “평소에는 에너지 하베스터로 작동하다가, 조명이 없는 상태에서 움직임을 감지하거나 동작 패턴을 인지하는 데 응용될 수 있는 기술”이라면서 “향후 인간-컴퓨터 상호작용 (HCI,Human-Computer Interaction) 연구뿐 아니라 스마트 실내 환경을 비롯한 여러 산업 분야에서 활용 가능성이 높다”라고 기대했다. [그림 1] 다성분계 유기 반도체층 기반 이중기능 통합형 이미지 센서 유기물기반 광전자 기술은 사물 인터넷 (IoT)기반 무선 센서 및 저전력 실내 전자 장치를 위한 에너지 효율적이고 친환경적인 전자 장치로 주목받고 있다. 그중 유기 실내광전지 (organic photovoltaic, OPV)와 광검출기 (organic photodetector, OPD)는 주변 미활용 또는 저조도의 빛을 효율적으로 활용하여 전기를 만들고, 빛을 감지하여 이미지를 구현한다. 유기 실내광전지 (organic photovoltaic, OPV)는 실내 에너지 하베스팅을 광검출기 (organic photodetector, OPD)은 필요에 따라서 실내 조명을 활용하여 이미징을 하여 카메라처럼 활용 할 수 있다. ○ 논문명: Self-Powering Sensory Device with Multi-Spectrum Image Realization for Smart Indoor Environments ○ 학술지: Advanced Materials ○ 게재일: 2023.11.16.(온라인) ○ DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202307523 ○ 논문저자 - 유병수 학생연구원(제1저자/KIST 광전소재연구단) - 고현우 학생연구원(제1저자/KIST 광전소재연구단) - 김태혁 학생연구원(제1저자/고려대학교) - 조수연 학생연구원(공동저자/KIST 광전소재연구단) - 황도경 책임연구원(교신저자/KIST 광전소재연구단) - 박민철 책임연구원(교신저자/KIST 광전소재연구단) - 김태근 교수(교신저자/고려대학교) - 박재홍 교수(교신저자/이화여자대학교) - 심재원 교수(교신저자/고려대학교)

- 유기물기반 광전자 광검출기를 활용, 처음으로 단일 픽셀 이미징 성공 - 에너지 효율적이면서도 저조도에서 인간-컴퓨터 상호작용 구현 가능한 이미징 성능 가져 스마트 실내 환경 기술에 활용 기대 유기물 기반 광전자 기술은 기존 실리콘 기반 소자 대비 유연성, 경량성이 우수해 저전력 실내 전자 장치나, 무선 IoT 센서를 위한 에너지 효율적 전자 장치로 주목받는다. 매우 약한 빛에서도 에너지를 흡수해 전기를 생산할 수 있는 ‘유기 태양광전지’와 이미지를 획득할 수 있는 ‘유기 광 검출기’가 대표적이다. 하지만 지금까지는 이 두 장치에 대한 개발이 독립적으로 이루어져 차세대 소형 장치로써 실용화할 수 있을 만큼의 효율성을 달성하지 못했다. 한국과학기술연구원 (KIST, 원장 윤석진)은 광전소재연구단 박민철 박사 연구팀, 황도경 박사 연구팀, 고려대학교 전기전자공학부 심재원 교수팀, 이화여자대학교 화학나노과학과 박재홍 교수팀과 고려대학교 전기전자공학부 김태근 교수팀의 공동연구를 통해 OPV와 OPD의 기능을 통합해 에너지 효율성을 높이면서 조명이 거의 없는 실내 환경에서도 영상을 촬영할 수 있는 유기물 기반 광전자 장치를 구현했다고 밝혔다. 연구팀은 이 장치의 유기 반도체층을 다성분계 구조로 진화시킴으로써 실내 환경에서 32% 이상의 높은 광전 변환 효율을 가지면서도 130 dB 이상의 선형 동적 범위를 달성하였다. 조명이 거의 없는 환경에서 100 dB의 선형 동적 범위를 가지는 기존 실리콘 소자보다 명암비를 높여 더욱 선명한 화면을 보여줄 수 있다. 공동연구팀은 여기에 그치지 않고, 처음으로 단일 픽셀 이미지 센싱을 시연하는 데 성공했다. 이 이미지 센싱 시스템은 주변 빛을 수집해 전기 에너지로 변환한 후, 이 에너지를 이용해 이미지를 획득한다. 기존에는 저조도 및 일반 조명 환경에서는 특수 성능의 카메라가 반드시 필요했지만, 개발된 다성분계 반도체층 구조의 광 검출기를 이용하면 카메라 형태가 아닌 유리창 또는 벽에 붙이는 인테리어 소품 형태로도 사물이나 움직이는 물체의 형체가 파악되는 수준의 해상도를 얻을 수 있다. KIST 박민철 박사는 “평소에는 에너지 하베스터로 작동하다가, 조명이 없는 상태에서 움직임을 감지하거나 동작 패턴을 인지하는 데 응용될 수 있는 기술”이라면서 “향후 인간-컴퓨터 상호작용 (HCI,Human-Computer Interaction) 연구뿐 아니라 스마트 실내 환경을 비롯한 여러 산업 분야에서 활용 가능성이 높다”라고 기대했다. [그림 1] 다성분계 유기 반도체층 기반 이중기능 통합형 이미지 센서 유기물기반 광전자 기술은 사물 인터넷 (IoT)기반 무선 센서 및 저전력 실내 전자 장치를 위한 에너지 효율적이고 친환경적인 전자 장치로 주목받고 있다. 그중 유기 실내광전지 (organic photovoltaic, OPV)와 광검출기 (organic photodetector, OPD)는 주변 미활용 또는 저조도의 빛을 효율적으로 활용하여 전기를 만들고, 빛을 감지하여 이미지를 구현한다. 유기 실내광전지 (organic photovoltaic, OPV)는 실내 에너지 하베스팅을 광검출기 (organic photodetector, OPD)은 필요에 따라서 실내 조명을 활용하여 이미징을 하여 카메라처럼 활용 할 수 있다. ○ 논문명: Self-Powering Sensory Device with Multi-Spectrum Image Realization for Smart Indoor Environments ○ 학술지: Advanced Materials ○ 게재일: 2023.11.16.(온라인) ○ DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202307523 ○ 논문저자 - 유병수 학생연구원(제1저자/KIST 광전소재연구단) - 고현우 학생연구원(제1저자/KIST 광전소재연구단) - 김태혁 학생연구원(제1저자/고려대학교) - 조수연 학생연구원(공동저자/KIST 광전소재연구단) - 황도경 책임연구원(교신저자/KIST 광전소재연구단) - 박민철 책임연구원(교신저자/KIST 광전소재연구단) - 김태근 교수(교신저자/고려대학교) - 박재홍 교수(교신저자/이화여자대학교) - 심재원 교수(교신저자/고려대학교)

- 유기물기반 광전자 광검출기를 활용, 처음으로 단일 픽셀 이미징 성공 - 에너지 효율적이면서도 저조도에서 인간-컴퓨터 상호작용 구현 가능한 이미징 성능 가져 스마트 실내 환경 기술에 활용 기대 유기물 기반 광전자 기술은 기존 실리콘 기반 소자 대비 유연성, 경량성이 우수해 저전력 실내 전자 장치나, 무선 IoT 센서를 위한 에너지 효율적 전자 장치로 주목받는다. 매우 약한 빛에서도 에너지를 흡수해 전기를 생산할 수 있는 ‘유기 태양광전지’와 이미지를 획득할 수 있는 ‘유기 광 검출기’가 대표적이다. 하지만 지금까지는 이 두 장치에 대한 개발이 독립적으로 이루어져 차세대 소형 장치로써 실용화할 수 있을 만큼의 효율성을 달성하지 못했다. 한국과학기술연구원 (KIST, 원장 윤석진)은 광전소재연구단 박민철 박사 연구팀, 황도경 박사 연구팀, 고려대학교 전기전자공학부 심재원 교수팀, 이화여자대학교 화학나노과학과 박재홍 교수팀과 고려대학교 전기전자공학부 김태근 교수팀의 공동연구를 통해 OPV와 OPD의 기능을 통합해 에너지 효율성을 높이면서 조명이 거의 없는 실내 환경에서도 영상을 촬영할 수 있는 유기물 기반 광전자 장치를 구현했다고 밝혔다. 연구팀은 이 장치의 유기 반도체층을 다성분계 구조로 진화시킴으로써 실내 환경에서 32% 이상의 높은 광전 변환 효율을 가지면서도 130 dB 이상의 선형 동적 범위를 달성하였다. 조명이 거의 없는 환경에서 100 dB의 선형 동적 범위를 가지는 기존 실리콘 소자보다 명암비를 높여 더욱 선명한 화면을 보여줄 수 있다. 공동연구팀은 여기에 그치지 않고, 처음으로 단일 픽셀 이미지 센싱을 시연하는 데 성공했다. 이 이미지 센싱 시스템은 주변 빛을 수집해 전기 에너지로 변환한 후, 이 에너지를 이용해 이미지를 획득한다. 기존에는 저조도 및 일반 조명 환경에서는 특수 성능의 카메라가 반드시 필요했지만, 개발된 다성분계 반도체층 구조의 광 검출기를 이용하면 카메라 형태가 아닌 유리창 또는 벽에 붙이는 인테리어 소품 형태로도 사물이나 움직이는 물체의 형체가 파악되는 수준의 해상도를 얻을 수 있다. KIST 박민철 박사는 “평소에는 에너지 하베스터로 작동하다가, 조명이 없는 상태에서 움직임을 감지하거나 동작 패턴을 인지하는 데 응용될 수 있는 기술”이라면서 “향후 인간-컴퓨터 상호작용 (HCI,Human-Computer Interaction) 연구뿐 아니라 스마트 실내 환경을 비롯한 여러 산업 분야에서 활용 가능성이 높다”라고 기대했다. [그림 1] 다성분계 유기 반도체층 기반 이중기능 통합형 이미지 센서 유기물기반 광전자 기술은 사물 인터넷 (IoT)기반 무선 센서 및 저전력 실내 전자 장치를 위한 에너지 효율적이고 친환경적인 전자 장치로 주목받고 있다. 그중 유기 실내광전지 (organic photovoltaic, OPV)와 광검출기 (organic photodetector, OPD)는 주변 미활용 또는 저조도의 빛을 효율적으로 활용하여 전기를 만들고, 빛을 감지하여 이미지를 구현한다. 유기 실내광전지 (organic photovoltaic, OPV)는 실내 에너지 하베스팅을 광검출기 (organic photodetector, OPD)은 필요에 따라서 실내 조명을 활용하여 이미징을 하여 카메라처럼 활용 할 수 있다. ○ 논문명: Self-Powering Sensory Device with Multi-Spectrum Image Realization for Smart Indoor Environments ○ 학술지: Advanced Materials ○ 게재일: 2023.11.16.(온라인) ○ DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202307523 ○ 논문저자 - 유병수 학생연구원(제1저자/KIST 광전소재연구단) - 고현우 학생연구원(제1저자/KIST 광전소재연구단) - 김태혁 학생연구원(제1저자/고려대학교) - 조수연 학생연구원(공동저자/KIST 광전소재연구단) - 황도경 책임연구원(교신저자/KIST 광전소재연구단) - 박민철 책임연구원(교신저자/KIST 광전소재연구단) - 김태근 교수(교신저자/고려대학교) - 박재홍 교수(교신저자/이화여자대학교) - 심재원 교수(교신저자/고려대학교)

- 유기물기반 광전자 광검출기를 활용, 처음으로 단일 픽셀 이미징 성공 - 에너지 효율적이면서도 저조도에서 인간-컴퓨터 상호작용 구현 가능한 이미징 성능 가져 스마트 실내 환경 기술에 활용 기대 유기물 기반 광전자 기술은 기존 실리콘 기반 소자 대비 유연성, 경량성이 우수해 저전력 실내 전자 장치나, 무선 IoT 센서를 위한 에너지 효율적 전자 장치로 주목받는다. 매우 약한 빛에서도 에너지를 흡수해 전기를 생산할 수 있는 ‘유기 태양광전지’와 이미지를 획득할 수 있는 ‘유기 광 검출기’가 대표적이다. 하지만 지금까지는 이 두 장치에 대한 개발이 독립적으로 이루어져 차세대 소형 장치로써 실용화할 수 있을 만큼의 효율성을 달성하지 못했다. 한국과학기술연구원 (KIST, 원장 윤석진)은 광전소재연구단 박민철 박사 연구팀, 황도경 박사 연구팀, 고려대학교 전기전자공학부 심재원 교수팀, 이화여자대학교 화학나노과학과 박재홍 교수팀과 고려대학교 전기전자공학부 김태근 교수팀의 공동연구를 통해 OPV와 OPD의 기능을 통합해 에너지 효율성을 높이면서 조명이 거의 없는 실내 환경에서도 영상을 촬영할 수 있는 유기물 기반 광전자 장치를 구현했다고 밝혔다. 연구팀은 이 장치의 유기 반도체층을 다성분계 구조로 진화시킴으로써 실내 환경에서 32% 이상의 높은 광전 변환 효율을 가지면서도 130 dB 이상의 선형 동적 범위를 달성하였다. 조명이 거의 없는 환경에서 100 dB의 선형 동적 범위를 가지는 기존 실리콘 소자보다 명암비를 높여 더욱 선명한 화면을 보여줄 수 있다. 공동연구팀은 여기에 그치지 않고, 처음으로 단일 픽셀 이미지 센싱을 시연하는 데 성공했다. 이 이미지 센싱 시스템은 주변 빛을 수집해 전기 에너지로 변환한 후, 이 에너지를 이용해 이미지를 획득한다. 기존에는 저조도 및 일반 조명 환경에서는 특수 성능의 카메라가 반드시 필요했지만, 개발된 다성분계 반도체층 구조의 광 검출기를 이용하면 카메라 형태가 아닌 유리창 또는 벽에 붙이는 인테리어 소품 형태로도 사물이나 움직이는 물체의 형체가 파악되는 수준의 해상도를 얻을 수 있다. KIST 박민철 박사는 “평소에는 에너지 하베스터로 작동하다가, 조명이 없는 상태에서 움직임을 감지하거나 동작 패턴을 인지하는 데 응용될 수 있는 기술”이라면서 “향후 인간-컴퓨터 상호작용 (HCI,Human-Computer Interaction) 연구뿐 아니라 스마트 실내 환경을 비롯한 여러 산업 분야에서 활용 가능성이 높다”라고 기대했다. [그림 1] 다성분계 유기 반도체층 기반 이중기능 통합형 이미지 센서 유기물기반 광전자 기술은 사물 인터넷 (IoT)기반 무선 센서 및 저전력 실내 전자 장치를 위한 에너지 효율적이고 친환경적인 전자 장치로 주목받고 있다. 그중 유기 실내광전지 (organic photovoltaic, OPV)와 광검출기 (organic photodetector, OPD)는 주변 미활용 또는 저조도의 빛을 효율적으로 활용하여 전기를 만들고, 빛을 감지하여 이미지를 구현한다. 유기 실내광전지 (organic photovoltaic, OPV)는 실내 에너지 하베스팅을 광검출기 (organic photodetector, OPD)은 필요에 따라서 실내 조명을 활용하여 이미징을 하여 카메라처럼 활용 할 수 있다. ○ 논문명: Self-Powering Sensory Device with Multi-Spectrum Image Realization for Smart Indoor Environments ○ 학술지: Advanced Materials ○ 게재일: 2023.11.16.(온라인) ○ DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202307523 ○ 논문저자 - 유병수 학생연구원(제1저자/KIST 광전소재연구단) - 고현우 학생연구원(제1저자/KIST 광전소재연구단) - 김태혁 학생연구원(제1저자/고려대학교) - 조수연 학생연구원(공동저자/KIST 광전소재연구단) - 황도경 책임연구원(교신저자/KIST 광전소재연구단) - 박민철 책임연구원(교신저자/KIST 광전소재연구단) - 김태근 교수(교신저자/고려대학교) - 박재홍 교수(교신저자/이화여자대학교) - 심재원 교수(교신저자/고려대학교)

- 유기물기반 광전자 광검출기를 활용, 처음으로 단일 픽셀 이미징 성공 - 에너지 효율적이면서도 저조도에서 인간-컴퓨터 상호작용 구현 가능한 이미징 성능 가져 스마트 실내 환경 기술에 활용 기대 유기물 기반 광전자 기술은 기존 실리콘 기반 소자 대비 유연성, 경량성이 우수해 저전력 실내 전자 장치나, 무선 IoT 센서를 위한 에너지 효율적 전자 장치로 주목받는다. 매우 약한 빛에서도 에너지를 흡수해 전기를 생산할 수 있는 ‘유기 태양광전지’와 이미지를 획득할 수 있는 ‘유기 광 검출기’가 대표적이다. 하지만 지금까지는 이 두 장치에 대한 개발이 독립적으로 이루어져 차세대 소형 장치로써 실용화할 수 있을 만큼의 효율성을 달성하지 못했다. 한국과학기술연구원 (KIST, 원장 윤석진)은 광전소재연구단 박민철 박사 연구팀, 황도경 박사 연구팀, 고려대학교 전기전자공학부 심재원 교수팀, 이화여자대학교 화학나노과학과 박재홍 교수팀과 고려대학교 전기전자공학부 김태근 교수팀의 공동연구를 통해 OPV와 OPD의 기능을 통합해 에너지 효율성을 높이면서 조명이 거의 없는 실내 환경에서도 영상을 촬영할 수 있는 유기물 기반 광전자 장치를 구현했다고 밝혔다. 연구팀은 이 장치의 유기 반도체층을 다성분계 구조로 진화시킴으로써 실내 환경에서 32% 이상의 높은 광전 변환 효율을 가지면서도 130 dB 이상의 선형 동적 범위를 달성하였다. 조명이 거의 없는 환경에서 100 dB의 선형 동적 범위를 가지는 기존 실리콘 소자보다 명암비를 높여 더욱 선명한 화면을 보여줄 수 있다. 공동연구팀은 여기에 그치지 않고, 처음으로 단일 픽셀 이미지 센싱을 시연하는 데 성공했다. 이 이미지 센싱 시스템은 주변 빛을 수집해 전기 에너지로 변환한 후, 이 에너지를 이용해 이미지를 획득한다. 기존에는 저조도 및 일반 조명 환경에서는 특수 성능의 카메라가 반드시 필요했지만, 개발된 다성분계 반도체층 구조의 광 검출기를 이용하면 카메라 형태가 아닌 유리창 또는 벽에 붙이는 인테리어 소품 형태로도 사물이나 움직이는 물체의 형체가 파악되는 수준의 해상도를 얻을 수 있다. KIST 박민철 박사는 “평소에는 에너지 하베스터로 작동하다가, 조명이 없는 상태에서 움직임을 감지하거나 동작 패턴을 인지하는 데 응용될 수 있는 기술”이라면서 “향후 인간-컴퓨터 상호작용 (HCI,Human-Computer Interaction) 연구뿐 아니라 스마트 실내 환경을 비롯한 여러 산업 분야에서 활용 가능성이 높다”라고 기대했다. [그림 1] 다성분계 유기 반도체층 기반 이중기능 통합형 이미지 센서 유기물기반 광전자 기술은 사물 인터넷 (IoT)기반 무선 센서 및 저전력 실내 전자 장치를 위한 에너지 효율적이고 친환경적인 전자 장치로 주목받고 있다. 그중 유기 실내광전지 (organic photovoltaic, OPV)와 광검출기 (organic photodetector, OPD)는 주변 미활용 또는 저조도의 빛을 효율적으로 활용하여 전기를 만들고, 빛을 감지하여 이미지를 구현한다. 유기 실내광전지 (organic photovoltaic, OPV)는 실내 에너지 하베스팅을 광검출기 (organic photodetector, OPD)은 필요에 따라서 실내 조명을 활용하여 이미징을 하여 카메라처럼 활용 할 수 있다. ○ 논문명: Self-Powering Sensory Device with Multi-Spectrum Image Realization for Smart Indoor Environments ○ 학술지: Advanced Materials ○ 게재일: 2023.11.16.(온라인) ○ DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202307523 ○ 논문저자 - 유병수 학생연구원(제1저자/KIST 광전소재연구단) - 고현우 학생연구원(제1저자/KIST 광전소재연구단) - 김태혁 학생연구원(제1저자/고려대학교) - 조수연 학생연구원(공동저자/KIST 광전소재연구단) - 황도경 책임연구원(교신저자/KIST 광전소재연구단) - 박민철 책임연구원(교신저자/KIST 광전소재연구단) - 김태근 교수(교신저자/고려대학교) - 박재홍 교수(교신저자/이화여자대학교) - 심재원 교수(교신저자/고려대학교)

- 유기물기반 광전자 광검출기를 활용, 처음으로 단일 픽셀 이미징 성공 - 에너지 효율적이면서도 저조도에서 인간-컴퓨터 상호작용 구현 가능한 이미징 성능 가져 스마트 실내 환경 기술에 활용 기대 유기물 기반 광전자 기술은 기존 실리콘 기반 소자 대비 유연성, 경량성이 우수해 저전력 실내 전자 장치나, 무선 IoT 센서를 위한 에너지 효율적 전자 장치로 주목받는다. 매우 약한 빛에서도 에너지를 흡수해 전기를 생산할 수 있는 ‘유기 태양광전지’와 이미지를 획득할 수 있는 ‘유기 광 검출기’가 대표적이다. 하지만 지금까지는 이 두 장치에 대한 개발이 독립적으로 이루어져 차세대 소형 장치로써 실용화할 수 있을 만큼의 효율성을 달성하지 못했다. 한국과학기술연구원 (KIST, 원장 윤석진)은 광전소재연구단 박민철 박사 연구팀, 황도경 박사 연구팀, 고려대학교 전기전자공학부 심재원 교수팀, 이화여자대학교 화학나노과학과 박재홍 교수팀과 고려대학교 전기전자공학부 김태근 교수팀의 공동연구를 통해 OPV와 OPD의 기능을 통합해 에너지 효율성을 높이면서 조명이 거의 없는 실내 환경에서도 영상을 촬영할 수 있는 유기물 기반 광전자 장치를 구현했다고 밝혔다. 연구팀은 이 장치의 유기 반도체층을 다성분계 구조로 진화시킴으로써 실내 환경에서 32% 이상의 높은 광전 변환 효율을 가지면서도 130 dB 이상의 선형 동적 범위를 달성하였다. 조명이 거의 없는 환경에서 100 dB의 선형 동적 범위를 가지는 기존 실리콘 소자보다 명암비를 높여 더욱 선명한 화면을 보여줄 수 있다. 공동연구팀은 여기에 그치지 않고, 처음으로 단일 픽셀 이미지 센싱을 시연하는 데 성공했다. 이 이미지 센싱 시스템은 주변 빛을 수집해 전기 에너지로 변환한 후, 이 에너지를 이용해 이미지를 획득한다. 기존에는 저조도 및 일반 조명 환경에서는 특수 성능의 카메라가 반드시 필요했지만, 개발된 다성분계 반도체층 구조의 광 검출기를 이용하면 카메라 형태가 아닌 유리창 또는 벽에 붙이는 인테리어 소품 형태로도 사물이나 움직이는 물체의 형체가 파악되는 수준의 해상도를 얻을 수 있다. KIST 박민철 박사는 “평소에는 에너지 하베스터로 작동하다가, 조명이 없는 상태에서 움직임을 감지하거나 동작 패턴을 인지하는 데 응용될 수 있는 기술”이라면서 “향후 인간-컴퓨터 상호작용 (HCI,Human-Computer Interaction) 연구뿐 아니라 스마트 실내 환경을 비롯한 여러 산업 분야에서 활용 가능성이 높다”라고 기대했다. [그림 1] 다성분계 유기 반도체층 기반 이중기능 통합형 이미지 센서 유기물기반 광전자 기술은 사물 인터넷 (IoT)기반 무선 센서 및 저전력 실내 전자 장치를 위한 에너지 효율적이고 친환경적인 전자 장치로 주목받고 있다. 그중 유기 실내광전지 (organic photovoltaic, OPV)와 광검출기 (organic photodetector, OPD)는 주변 미활용 또는 저조도의 빛을 효율적으로 활용하여 전기를 만들고, 빛을 감지하여 이미지를 구현한다. 유기 실내광전지 (organic photovoltaic, OPV)는 실내 에너지 하베스팅을 광검출기 (organic photodetector, OPD)은 필요에 따라서 실내 조명을 활용하여 이미징을 하여 카메라처럼 활용 할 수 있다. ○ 논문명: Self-Powering Sensory Device with Multi-Spectrum Image Realization for Smart Indoor Environments ○ 학술지: Advanced Materials ○ 게재일: 2023.11.16.(온라인) ○ DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202307523 ○ 논문저자 - 유병수 학생연구원(제1저자/KIST 광전소재연구단) - 고현우 학생연구원(제1저자/KIST 광전소재연구단) - 김태혁 학생연구원(제1저자/고려대학교) - 조수연 학생연구원(공동저자/KIST 광전소재연구단) - 황도경 책임연구원(교신저자/KIST 광전소재연구단) - 박민철 책임연구원(교신저자/KIST 광전소재연구단) - 김태근 교수(교신저자/고려대학교) - 박재홍 교수(교신저자/이화여자대학교) - 심재원 교수(교신저자/고려대학교)

- 유기물기반 광전자 광검출기를 활용, 처음으로 단일 픽셀 이미징 성공 - 에너지 효율적이면서도 저조도에서 인간-컴퓨터 상호작용 구현 가능한 이미징 성능 가져 스마트 실내 환경 기술에 활용 기대 유기물 기반 광전자 기술은 기존 실리콘 기반 소자 대비 유연성, 경량성이 우수해 저전력 실내 전자 장치나, 무선 IoT 센서를 위한 에너지 효율적 전자 장치로 주목받는다. 매우 약한 빛에서도 에너지를 흡수해 전기를 생산할 수 있는 ‘유기 태양광전지’와 이미지를 획득할 수 있는 ‘유기 광 검출기’가 대표적이다. 하지만 지금까지는 이 두 장치에 대한 개발이 독립적으로 이루어져 차세대 소형 장치로써 실용화할 수 있을 만큼의 효율성을 달성하지 못했다. 한국과학기술연구원 (KIST, 원장 윤석진)은 광전소재연구단 박민철 박사 연구팀, 황도경 박사 연구팀, 고려대학교 전기전자공학부 심재원 교수팀, 이화여자대학교 화학나노과학과 박재홍 교수팀과 고려대학교 전기전자공학부 김태근 교수팀의 공동연구를 통해 OPV와 OPD의 기능을 통합해 에너지 효율성을 높이면서 조명이 거의 없는 실내 환경에서도 영상을 촬영할 수 있는 유기물 기반 광전자 장치를 구현했다고 밝혔다. 연구팀은 이 장치의 유기 반도체층을 다성분계 구조로 진화시킴으로써 실내 환경에서 32% 이상의 높은 광전 변환 효율을 가지면서도 130 dB 이상의 선형 동적 범위를 달성하였다. 조명이 거의 없는 환경에서 100 dB의 선형 동적 범위를 가지는 기존 실리콘 소자보다 명암비를 높여 더욱 선명한 화면을 보여줄 수 있다. 공동연구팀은 여기에 그치지 않고, 처음으로 단일 픽셀 이미지 센싱을 시연하는 데 성공했다. 이 이미지 센싱 시스템은 주변 빛을 수집해 전기 에너지로 변환한 후, 이 에너지를 이용해 이미지를 획득한다. 기존에는 저조도 및 일반 조명 환경에서는 특수 성능의 카메라가 반드시 필요했지만, 개발된 다성분계 반도체층 구조의 광 검출기를 이용하면 카메라 형태가 아닌 유리창 또는 벽에 붙이는 인테리어 소품 형태로도 사물이나 움직이는 물체의 형체가 파악되는 수준의 해상도를 얻을 수 있다. KIST 박민철 박사는 “평소에는 에너지 하베스터로 작동하다가, 조명이 없는 상태에서 움직임을 감지하거나 동작 패턴을 인지하는 데 응용될 수 있는 기술”이라면서 “향후 인간-컴퓨터 상호작용 (HCI,Human-Computer Interaction) 연구뿐 아니라 스마트 실내 환경을 비롯한 여러 산업 분야에서 활용 가능성이 높다”라고 기대했다. [그림 1] 다성분계 유기 반도체층 기반 이중기능 통합형 이미지 센서 유기물기반 광전자 기술은 사물 인터넷 (IoT)기반 무선 센서 및 저전력 실내 전자 장치를 위한 에너지 효율적이고 친환경적인 전자 장치로 주목받고 있다. 그중 유기 실내광전지 (organic photovoltaic, OPV)와 광검출기 (organic photodetector, OPD)는 주변 미활용 또는 저조도의 빛을 효율적으로 활용하여 전기를 만들고, 빛을 감지하여 이미지를 구현한다. 유기 실내광전지 (organic photovoltaic, OPV)는 실내 에너지 하베스팅을 광검출기 (organic photodetector, OPD)은 필요에 따라서 실내 조명을 활용하여 이미징을 하여 카메라처럼 활용 할 수 있다. ○ 논문명: Self-Powering Sensory Device with Multi-Spectrum Image Realization for Smart Indoor Environments ○ 학술지: Advanced Materials ○ 게재일: 2023.11.16.(온라인) ○ DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202307523 ○ 논문저자 - 유병수 학생연구원(제1저자/KIST 광전소재연구단) - 고현우 학생연구원(제1저자/KIST 광전소재연구단) - 김태혁 학생연구원(제1저자/고려대학교) - 조수연 학생연구원(공동저자/KIST 광전소재연구단) - 황도경 책임연구원(교신저자/KIST 광전소재연구단) - 박민철 책임연구원(교신저자/KIST 광전소재연구단) - 김태근 교수(교신저자/고려대학교) - 박재홍 교수(교신저자/이화여자대학교) - 심재원 교수(교신저자/고려대학교)