안종현 연세대 교수팀, 고성능 디지털 X-ray 검출기 개발

[캠퍼스人+스토리] 평판형 X-ray 검출기 성능 한계 극복
자유자재로 휘어지는 고성능 디지털 X-ray 검출기 개발

(왼쪽부터)안종현 연세대 전기전자공학과 교수, 김범진 박사과정 학생. /연세대학교

안종현 연세대학교 전기전자공학과 교수와 김범진 박사과정 학생이 자유롭게 휘어지는 고성능 디지털 X-ray 검출기를 개발했다.

23일 연세대에 따르면 이번 연구는 안 교수팀이 주도하고, 홍콩이공대학교 양차이(Yang Chai) 교수 연구팀과 함께 진행한 국제 공동연구로 진행됐다. 연구 결과는 지난 22일 전자기술 분야의 세계적 권위 학술지인 네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)에 온라인으로 게재됐다.

연구팀에 따르면, 현재 병원과 산업 현장에서 사용되는 디지털 X-ray 검출기는 대부분 유리 기판 위에 실리콘 반도체를 사용해 제작된다. 하지만 이런 검출기는 유연성이 부족하고 평면 구조로 고정돼 있어, 곡면 촬영 시 이미지가 왜곡되거나 균일하지 않게 찍히는 문제가 있다. 이로 인해 신체 내부의 미세한 구조나 결함을 정확히 진단하기 어렵고, 의료와 산업 현장에서 한계로 작용해 왔다.

특히 기존 실리콘 기반 X-ray 검출기는 광반응성이 낮아(0.4~0.7A/W) 저선량 X-ray 환경에서는 고품질 이미지를 얻기 어렵다. 이 때문에 환자가 불필요하게 높은 방사선에 노출될 위험이 커지고, 신체 내부의 정밀한 세부 구조를 포착하는 데도 한계가 있었다.

안 교수 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 이차원 반도체 소재인 이황화몰리브덴(MoS₂)과 그래핀(Graphene)을 활용해 세계 최초로 유연하게 휘어질 수 있는 고성능 디지털 X-ray 검출기를 개발했다.

이번에 개발된 검출기는 곡면 구조에 자연스럽게 밀착되며, 기존 검출기에서 발생하던 이미지 왜곡과 비균일성 문제를 획기적으로 개선했다. 또 높은 유연성을 바탕으로 곡면 촬영에서도 뛰어난 성능을 발휘해 다양한 활용 가능성을 열었다.

아울러 연구팀은 디지털 X-ray 검출기에 인공지능(AI) 기술을 접목해 검출기의 노이즈를 효과적으로 제거하는 데 성공했다. 이를 통해 더욱 선명하고 정밀한 X-ray 이미지를 구현해 의료 진단과 산업용 비파괴 검사에서 안전성과 효율성을 크게 향상시킬 것으로 기대된다.

안 교수는 "유연한 디지털 X-ray 검출기는 의료와 산업 분야에서 혁신적인 변화를 이끌 기술"이라며 "앞으로도 이차원 소재 기반 기술 개발을 통해 다양한 분야에서 새로운 가능성을 제시할 것"이라고 말했다.