진윤식 한국전기연구원 박사 “테라헤르츠파 기술 개발로 정밀판독 가능”

한국전기연구원 산업전기연구단 테라헤르츠파 전문연구랩 진윤식 박사팀은 최근 테라헤르츠파(THz파) 기술을 개발했다.

이 기술을 이용한 일명 T-Ray, 영상·분광장치용 30㎐급 고속 회전형 광지연기로 500마이크로미터(㎛)까지 판독할 수 있는 영상을 얻는 데 성공했다. 이 장치는 앞으로 공항 등의 보안 검색대, 위조지폐, 마약, 폭발물 등을 더 정밀하게 검색하는 데 활용될 전망이다.

이번 테라헤르츠파(T-Ray) 기술을 개발하게 된 계기는?

T레이 기술은 1990년대 중반부터 미국, 유럽, 일본 등 선진국을 중심으로 연구가 활발히 진행되기 시작한 새로운 과학분야다, 2000년대에 들어서면서 우리나라를 비롯해 중국, 대만등 많은 선진 국가들이 연구에 뛰어들고 있다.

T-Ray의 다양한 응용 분야 중, T-Ray 영상(T-Ray imaging)기술이 있는데, 이때 가장 문제가 되는 것이 이미징 속도이다. 이 이미징 속도를 증가시키기 위해 노력한 끝에 우리 연구팀은 세계 최초로 고속 이미징에 사용되는 “회전형 광지연기”라는 시스템을 개발했다. 이 시스템의 개발로 T-Ray를 이용한 이미징속도를 획기적으로 증가시키는데 기여했다.

향후 이 T-Ray를 응용한 활용분야가 다양하다고 하는데 특히, 보안 분야의 활용도와 향후 전망은?

T-Ray기술은 영상과 분광 기술을 결합해 차세대 보안검색과 국방 기술에 있어 다양하게 응용할 수 있다. 이 THz파를 이용하면 옷이나 종이 속에 숨긴 무기나 유해 장치를 탐지할 수 있다.

기존의 X선 영상 탐지 기술은 비금속 물체의 탐지가 상당히 곤란할 뿐만 아니라, 인체 유해성 때문에 사람을 대상으로 하는 일상적인 보안 검색에는 부적합하다. 이에 반해 THz파는 보통의 옷감과 종이를 쉽게 통과해서 그 안에 들어있는 물체를 금속이든 비금속이든 관계없이 선명한 영상으로 보여줄 수 있다.

또 검출용 광이 작은 에너지의 원적외선 영역이므로 인체에 대한 유해성의 염려도 없다. 테라헤르츠 기술은 이 영상기술을 통해 물질의 존재 여부뿐만 아니라, 의심스러운 물체에 대한 분광 정보(일종의 지문-finger print)까지 제공해줄 수 있다. 이 뿐만 아니다. 그 물체의 화학 조성까지 결정할 수 있다. 이러한 특성 때문에 T-Ray는 폭약이나 지뢰의 탐지, 그 밖의 금지된 화학 물질의 검색 수단으로도 사용될 가능성이 매우 높다.

T-Ray기술의 원리와 특징은?

T레이는 1012Hz(1조 헤르츠) 부근의 주파수를 가진 전자기파로 빛과 전파의 중간적인 성질을 가지는 것이 특징이다. T-Ray는 X선과 같이 다양한 물질(종이, 플라스틱, 고무, 옷감, 세라믹 등)을 투과하지만 T-Ray가 가진 에너지는 X-레이 에너지의 백만분의 1에 해당하므로 인체에 무해하다는 장점이 있다.

앞서 말한바와 같이 T-Ray는 X레이가 구분하지 못하는 다양한 물질(플라스틱 화약류, 마약류 등)을 구분할 수 있는 점이 특징이다. 또한 의료 영상 진단기기로서 각종 암의 진단이나 화상의 진단에 응용될 수 있다.

T-Ray 기술을 연구·개발하는데 가장 어려웠던 부분은?

한국전기연구원에서는 지난 2003년부터 T-Ray 연구를 위한 기획을 시작했고 2004년부터 본격적인 연구를 시작했다. 현재까지 4년째 연구를 진행하고 있으며 가장 처음 T-Ray 시스템을 구축하는 부분이 가장 힘들었다.

그래서 신속한 T-Ray의 발생 및 계측시스템을 구축하기 위해서 세계적으로 T레이 기술을 선도하고 있는 미국의 RPI(Rensselaer Polytechnic Institute)에 3개월의 연수를 다녀온 끝에 이렇게 좋은 결과를 얻었다.

다른 응용기술 개발 계획은?

현재 전기연구원에서는 T-Ray를 집중적으로 연구하기 위한 전문연구랩이 운영되고 있으며 이 연구랩에서는 고출력의 T-Ray 발생장치 및 검출기 기술개발, T-Ray 응용기술로서 분광 및 고속 이미징 시스템 기술 개발 등의 프로젝트를 추진하고 있다.

향후에는 T-Ray 발생 장치와 이번에 개발한 고속 회전형 광지연기를 결합한 고기능의 분광영상 시스템을 개발할 계획이다. 나아가 2013년까지 T레이 기술을 적용한 국방 보안 검색기기, 차세대 T-Ray 통신기기, 반도체 검사장비 등을 개발할 계획이다.

향후 산업분야 적용을 위한 문제점은?

T-Ray 기술은 앞으로 여러 과학 및 산업분야에 적용이 가능한 신기술 분야이다. 하지만 아직 상용화 시스템을 개발하기에는 비용적인 측면과 기술적인 측면에서 해결해야할 문제가 많이 남아있다. 따라서 국가에서도 장기적 안목을 가지고 T-Ray의 기술개발에 대규모의 연구개발비 투자가 시급하다고 본다.

[김태형 기자(boan2@boannews.co.kr)]

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