신소재공학과 강성준 교수 연구팀, 투명 산화물 반도체 센서 개발
웨어러블 기기에 자연스럽게 적용, 디지털 헬스케어의 핵심 전망

자외선은 피부 노화와 피부암, 백내장 등 다양한 질환의 주요 원인이다. 특히 사람의 건강에 가장 많은 영향을 주는 340~350nm 영역의 자외선은 가시광선처럼 보이지 않고, 구름이 낀 날에도 피부 깊숙이 침투해 일상적으로 누적된다. 개인에게 노출되는 정확한 자외선량을 알기 어렵다는 것이 문제였다.

신소재공학과 강성준 교수가 ㈜유비전랩과 함께 자외선을 감지하는 투명 산화물 반도체 센서를 개발했다. 이 센서는 일반적인 가시광을 투과하면서도 340~350nm 영역의 자외선만을 정밀히 감지한다. 이번 연구 결과는 세계적인 학술지 사이언스의 자매지 『Science Advandes(IF=12.5)』에 게재됐다.

연구팀은 넓은 밴드갭을 지닌 산화물 반도체를 다층으로 적층한 독자적인 접합 구조를 설계해 완전 투명한 p-n 접합 반도체 센서를 개발했다. 센서의 응답도는 80.1 mA/W로 세계 최고 수준의 검출도를 달성했다. 또한 독자적인 접합 구조를 통해 기존 광센서의 한계를 뛰어넘는 탁월한 성능을 구현했다.


개발된 센서는 실외 태양광에서도 즉각적이고 안정적인 반응을 보이며, 흐린 날에도 개인 노출량을 지속적으로 측정할 수 있다. 또한 투명한 특성으로 안경, 시계, 패치 등 웨어러블 기기에 자연스럽게 적용할 수 있어 자외선으로부터 피부와 눈을 보호한다. 이를 통해 개인의 피부, 눈 상태에 맞는 자외선 관리와 예방이 가능한 차세대 디지털 헬스케어의 핵심이 될 전망이다.

연구팀은 ㈜유비전랩과 공동으로 블루투스 회로 및 스마트폰 앱과 연동되는 실시간 자외선 모니터링 솔루션을 개발했다. 이 시스템은 햇빛 아래 자외선 강도를 실시간으로 표시하고, 사용자의 자외선 노출이 위험 수준에 도달하면 경고한다.

강성준 교수는 연구 결과에 대해 “산화물 반도체 기반의 독창적인 접합 구조 설계는 국내 광센서 및 투명 전자소자 산업의 글로벌 경쟁력 확보에 보탬이 될 것”이라고 말했다.