연세대 채영철 교수팀, 초고속·초저선량 X-ray 디텍터 기술 세계 최초 개발

개발된 포톤 카운팅 기반의 SPAD X-ray 디텍터. 사진 연세대 *재판매 및 DB 금지

[서울=뉴시스]허서우 인턴 기자 = 연세대는 전기전자공학과 채영철 교수 연구팀이 세계 최초로 포톤 카운팅 기반 초고속, 초저선량 금속 산화막 반도체(CMOS) 엑스레이(X-ray) 디텍터 개발에 성공했다고 16일 밝혔다. 이는 반도체 칩 설계 분야 올림픽으로 불리는 '국제고체회로학회(International Solid-State Circuits Conference, ISSCC)'에 내년 2월 발표될 논문으로 선정됐다.

연구팀이 개발한 기술은 단일 광자의 검출이 가능한 단일광자검출소자(Single Photon Avalanche Diode, SPAD)를 활용해 기존 CMOS X-ray 디텍터에 비해 매우 낮은 선량의 X-ray를 사용하면서도 같은 이미지 품질을 유지할 수 있으며, 이를 활용해 저선량 혹은 고속 X-ray 촬영이 필요한 환자에게 효과적으로 적용할 수 있다.

연구팀은 이 기술을 바탕으로 대면적 CMOS X-ray 디텍터를 개발했다. 또한, 기존 SPAD 기반 센서들이 가지고 있던 높은 전력 소모 문제를 시간 인코딩을 활용한 보외법(extrapolation)으로 해결해 센서 전력 소모를 약 100배가량 낮출 수 있다.

개발된 X-ray 디텍터는 세계 최고의 전력 효율, 높은 이미지 품질, 넓은 동적 영역, 고속 동작을 동시에 달성한 매우 혁신적인 연구 결과로 기술적 가치를 인정받아 2023년 국제고체회로학회에 발표 논문으로 선정됐다.

연세대 채영철 교수는 "개발된 초저선량 X-ray 디텍터를 통해 실시간 X-ray 촬영해야 하는 고난도 수술에 새로운 전기를 마련할 것으로 기대한다"고 밝혔다.


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