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[2025. 1. 23.] 연세대 안종현 교수팀, 자유자재로 휘어지는 고성능 디지털 X-ray 검출기 개발 2025.01.23

신촌 홍보팀

연세대 안종현 교수팀, 자유자재로 휘어지는 고성능 디지털 X-ray 검출기 개발

- 기존 평판형 X-ray 검출기 성능 한계 극복 -

- 저선량 고품질 이미지 구현… 의료⋅산업 비파괴 검사 등 활용 가능 -

- 전자 분야 국제 최고 권위 학술지 ‘Nature Electronics’ 게재 -

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

이번 연구는 연세대 안종현 교수팀이 주도하고, 홍콩이공대학교 양차이(Yang Chai) 교수 연구팀과의 국제 공동연구로 진행됐으며, 연구 결과는 전자기술 분야의 세계적 권위 학술지 ‘네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics, IF 34.5, 상위 0.1%)’에 1월 22일 온라인판으로 게재됐다.

현재 병원과 산업 현장에서 사용되는 디지털 X-ray 검출기는 대부분 유리 기판 기반 위에 실리콘 반도체를 사용해 제작된다. 이러한 검출기는 기계적 유연성이 떨어지며, 고정된 평면 구조로 인해 곡면 촬영 시 이미지 왜곡과 비균일성 문제가 발생한다. 이는 신체 내부의 미세 구조나 결함을 정확히 진단하기 어렵게 만들어, 의료 및 산업 분야에서 큰 한계로 작용해 왔다.

특히 현재 상용화된 실리콘 기반 X-ray 검출기는 광반응성이 0.4~0.7A/W로 낮아, 저선량 X-ray 환경에서 고품질 이미지를 생성하는 데 한계가 있다. 이로 인해 환자가 불필요하게 높은 방사선에 노출될 가능성이 커지고, 신체 내부의 정밀한 세부 구조를 포착하는 데 어려움을 겪었다.

안종현 교수 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 이차원 반도체 소재인 이황화몰리브덴(MoS₂)과 그래핀(Graphene)을 활용해 세계 최초로 유연하고 자유롭게 휘어지는 고성능 디지털 X-ray 검출기를 개발했다.

새롭게 개발된 검출기는 곡면 구조에도 자연스럽게 밀착되며, 기존 검출기에서 나타났던 이미지 왜곡 및 비균일성 문제를 획기적으로 개선했다. 또한, 높은 유연성을 바탕으로 곡면 촬영에서의 활용 가능성을 크게 확장했다.

또한 연구팀은 디지털 X-ray 검출기에 인공지능(AI) 기술을 접목해, 검출기 고유의 노이즈를 효과적으로 제거하는 데 성공했다. 이를 통해 더욱 선명하고 정밀한 X-ray 이미지를 구현해, 의료 진단과 산업용 비파괴 검사 모두에서 안전성과 효율성을 크게 향상시킬 것으로 기대된다.

연구를 주도한 안종현 교수는 “유연한 디지털 X-ray 검출기는 의료와 산업에서 혁신적인 변화를 가져올 잠재력을 지닌 기술”이라며, “앞으로도 이차원 소재를 기반으로 한 기술 개발을 통해 다양한 분야에서 새로운 가능성을 열어나갈 것”이라고 밝혔다.

붙임 1. 연구진 사진 1장.

2. 논문 대표 그림 1장. 끝.

(사진 설명)

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

2. 이차원 소재 기반 유연 X-ray 검출기 및 이를 활용한 상용회로의 X-ray 이미지

(논문 정보)

1. 논문 제목: A flexible active-matrix X-ray detector with a backplane based on two-dimensional materials

2. 논문 주소: https://doi.org/10.1038/s41928-024-01317-7

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