KETI김훈연구팀 양자역학 이용 ‘고감도 이미지센서’ 개발

연구 시작 4년 만에 독창적인 이미지센서 시제품을 쏟아내고 있는 전자부품연구원(KETI) 나노광전소자연구센터의 이미지센서 개발팀. 김훈 박사(앞줄 가운데)를 제외하고 모두 석사급 연구원으로 구성돼 있다. 최근 국내외에서 공동연구 제의가 줄을 잇고 있다. 전영한 기자

《어두운 곳에서 플래시를 터뜨리지 않고 선명한 사진을 찍을 수 있다니…. 전자부품연구원(KETI) 나노광전소자연구센터장 김훈(金勳·40) 박사는 물리학 기초이론인 양자역학(量子力學)을 응용해 이런 고감도 이미지센서를 개발했다. 김 박사는 이 기술 하나로 수십억 원을 손에 쥐는 ‘대박’을 터뜨렸다. 한 국내 전자부품업체는 이미지센서 기술을 50억 원에 샀다. 활용분야가 넓은 데다 해외에서도 수천만 달러의 투자 제안을 하고 있어 앞으로도 얼마를 더 벌어들일지 모른다. 김 박사는 “대학 강단에서나 써먹을 기초연구가 대박으로 이어졌다”며 환하게 웃었다.》

○ 플래시 없이도 사진 찍어

김 박사가 개발한 ‘고감도 이미지센서’는 어두운 곳에서도 선명한 영상을 만들어낸다.

예를 들어 극장 안에서 플래시를 터뜨리지 않고 사진을 찍으면 시커먼 화면만 나온다. 생일파티 때 촛불만 켜고 찍어도 마찬가지다. 카메라에 내장된 이미지센서가 미미한 빛을 감지하지 못하기 때문이다.

김 박사는 이런 난제(難題)를 해결했다. 기존 이미지센서에 비해 2000∼3000배 이상 빛을 감지할 수 있어 플래시 없이 사진을 찍을 수 있게 만들었다.

전자부품업체 ㈜플래닛82는 2003년 12월 김 박사 연구팀에 기술이전료 50억 원과 향후 매출액의 2%를 주기로 하고 이 기술을 샀다. 50억 원 중 25억 원은 연구원들 몫으로 올 연말까지 분배될 예정이다. 김 박사가 10억 원, 나머지 연구원 8명이 평균 2억 원 안팎을 받는다.

대학이나 정부출연연구소의 연구 성과를 기업에 넘길 때 받는 기술이전료가 보통 2억∼3억 원 수준인 점을 감안하면 파격적인 액수다.

올해 초 미국 뉴저지 주 정부는 수천만 달러의 연구비를 대는 조건으로 이 기술을 이용해 개인휴대단말기(PDA)에 사용할 수 있는 질병진단용 칩을 공동 개발하자고 제안했다.

○ 카메라-질병진단칩 등 용도 무궁

플래닛82는 플래시를 터뜨리지 않고 사진을 찍을 수 있는 ‘카메라폰’ 부품 개발을 연말까지 마무리할 계획이다. 이와는 별도로 연구팀은 올해 2월 피부에 빛을 쪼이고 반사되는 빛의 양을 측정해 피부 두께, 골밀도, 피하지방 수치 등 각종 건강정보를 얻는 데스크톱 컴퓨터 시제품을 선보였다. 이후 이미지센서를 활용한 노트북, PDA, 홈네트워크 기기 등 시제품도 잇달아 내놓았다. 연구팀은 지금까지 국제학술지에 50여 편의 논문을 발표했고 국내특허 35건, 국제특허 10건을 출원했다.

○ “순수학문도 돈 된다는 점 입증”

김 박사가 개발한 이미지센서의 핵심 원리는 양자역학. 촬영하려는 대상에서 나온 빛을 포착해 영상을 만들어낸다.

지금까지 이미지센서는 최소 100만 개의 빛 알갱이(광자·光子)가 투입되고 같은 수의 전자가 튀어나와야 기능을 발휘하는 것으로 알려졌다. 그러나 김 박사의 생각은 달랐다. 극단적으로 광자 하나만으로도 영상을 만들어 낼 수 있다고 봤다. 김 박사는 ‘양(量)을 가진 입자(양자)’의 물리법칙을 다루는 양자역학을 응용해 광자 하나로 수천 개 이상의 전자를 만드는 기술을 개발했다. 즉, 광자 수천 개로 수백만 개의 전자를 만들어 선명한 영상을 얻을 수 있게 된 것이다.

김 박사는 2001년 KETI 나노광전소자연구센터의 초대 센터장으로 부임하면서 양자의 세계를 응용한 전자부품(이미지센서) 개발에 본격 착수했다. 그는 “기초 학문을 외면하는 풍토에서 ‘기초연구도 돈이 된다’는 점을 입증해 기쁘다”고 말했다.

김훈기 동아사이언스 기자 wolfkim@donga.com