지난 10월 14일(월), 연구원 발전에 공헌한 우수 직원에게 수여하는 ‘이달의 KRISS인상’ 수상자에 대한 시상이 진행됐다. 이번 9월의 KRISS인상은 조효민 책임연구원, 이창우 책임연구원, 이선영 책임연구원이 공동수상자로 선정되었으며, 10월의 KRISS인상은 이상준 책임연구원과 전병선 책임연구원이 공동으로 수상했다.

▲ 9월의 KRISS인상 수상자

이창우 책임연구원(좌), 조효민 책임연구원(우), 이선영 책임연구원

▲ 관련 성과 언론보도

▲ 국제학술지 메트롤로지아(Metrologia)

의료융합측정그룹의 조효민, 이창우 책임연구원과 유기측정그룹의 이선영 책임연구원은 의료영상기기(MRI, CT)를 이용한 지방 정량 측정의 기준으로 활용할 수 있는 유화형 표준물질을 최초로 개발하였다.

MRI와 CT 같은 의료영상기기는 침습적인 조직검사 대신 비침습적으로 체내 지방량을 평가할 수 있어 지방간 등 만성질환 진단에 매우 유용하다. 그러나 기존의 의료영상에서 추출한 정량적인 측정값은 병원, 장비회사, 장비 모델에 따라 측정값의 차이가 컸다. 연구팀의 유화표준물질 개발로 지방 함량별 표준물질 3종을 마련하여 영상 기반 정량 진단의 불확실성을 최소화할 수 있게 됐다. 이 표준물질은 KRISS 원내 다른 과학 분야 전문가의 융합연구 성과로, 화학적 수분 측정 기술과 집속초음파 장비를 이용한 유화 기술이 접목되어 개발됐다.

이 기술은 2021년 11월 테크비즈코리아 2021 올해의 신기술로 선정되었으며, 국내 MRI 시장 점유율 1위 기업인 SIEMENS 헬시니어스에서 인체 지방 특성 정량화 신기술 개발 시 기준값으로 활용되고 있다. 서울아산병원에서도 임상 시험 시 각 사이트 별 장비에 대한 기준 마련에 적용되고 있다. 연구성과는 측정표준 분야 국제학술지 메트롤로지아(Metrologia)에 1월 게재되었으며, 언론 및 학술대회를 통한 홍보와 KS 국가표준 개정으로 KRISS 측정표준 위상 제고에 기여하였다.

▲ MRI PDFF 이미지(좌) / 다기관, 다종장비에서 획득한 유화 표준물질의 PDFF 결과(우)

▲ 10월의 KRISS인상 수상자

이상준 책임연구원(좌), 전병선 책임연구원(우)

반도체디스플레이측정그룹의 이상준 책임연구원과 전병선 책임연구원은 초고감도 단파장 적외선(SWIR, short wavelength infrared) 센서에 쓰이는 고품질 화합물 반도체 소재 개발에 성공한 공로를 인정받아 수상자로 선정되었다.

▲ 관련 성과 언론보도

적외선 센서는 눈으로 볼 수 없는 영역의 빛을 감지하여 전기 신호로 변환하는 중요한 장치이다. 특히, 1.4∼3.0㎛ 대역의 단파장 적외선(SWIR) 센서는 어두운 환경에서도 선명한 시각 정보를 제공하며, 물체에서 반사되거나 방출되는 적외선을 모두 탐지할 수 있다.

적외선 센서에서 빛을 감지하고 전기 신호로 변환하는 역할은 반도체 소재가 담당한다. SWIR 센서에는 두 종류 이상의 원소를 결합한 화합물 반도체가 쓰인다. 일반적으로 인듐-포스파이드(InP) 기판 위에 인듐-갈륨-아세나이드(InGaAs)를 광 흡수층으로 사용하는 방식이 주를 이루었다. 그러나 기판과 광 흡수층을 이루는 원소들의 격자 구조가 달라 생기는 오류인 '격자 불일치' 현상과 물성의 한계로 일정 성능 이상의 센서를 제작하는 데 어려움이 있다.

▲ 연구팀이 개발한 단파장 적외선(SWIR) 센서용 인듐-아세닉-포스파이드(InAsP) 반도체 소재

연구팀은 InP 기판 위에 InGaAs 대신 인듐-아세닉-포스파이드(InAsP)를 광 흡수층으로 증착시켰다. 이 InAsP 소재는 기존 InGaAs보다 상온에서 신호 대비 잡음이 낮고, 성능 저하 없이 넓은 대역에서 광검출이 가능하다. 또한, 격자 불일치를 완화하기 위해 두 박막 사이에 비소(As)와 인(P) 원자의 비율을 조절해 단계적으로 쌓은 메타모픽(Meta-Morphic) 구조를 삽입했다. 물성과 격자 크기가 다른 두 박막이 직접 충돌하지 않도록 완충 장치를 추가한 것이다.