초록 ▼

□ 연구개요
Ge-on-insulator (GOI) 기반의 초소형 가스 센싱 플랫폼을 개발하여 ~10 ppm 급 중적외선 대역에서 동작하는 CO₂ sensor를 제작하여 feasibility를 검증하고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
최종목표: 10 ppm 급 CO2 sensor 제작 F 8.5 ppm 성능의 검출한계 달성.

1. 가스 센싱용 Ge slot waveguide 광학 설계
☞ 44.3%의 Confinement factor 달성
2. 광흡수 극대화를 위한

□ 연구개요
Ge-on-insulator (GOI) 기반의 초소형 가스 센싱 플랫폼을 개발하여 ~10 ppm 급 중적외선 대역에서 동작하는 CO₂ sensor를 제작하여 feasibility를 검증하고자 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
최종목표: 10 ppm 급 CO2 sensor 제작 F 8.5 ppm 성능의 검출한계 달성.

1. 가스 센싱용 Ge slot waveguide 광학 설계
☞ 44.3%의 Confinement factor 달성
2. 광흡수 극대화를 위한 optical cavity 설계
☞ 0.5 ~ 2 cm 의 광경로를 가지는 소자 제작
3. 머신 러닝을 이용한 spectrometer 구조의 광학 설계
☞ 기존대비 20% 이하의 면적을 가지는 스펙트로미터 소자 도출
4. GOI 제작 기술 확보 및 초소형 가스 센서 제작
☞ 검출한계 및 민감도 도출이 가능한 GOI 제작 기술 확보 및 초소형 가스 센서 제작 완료

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
최근, 중적외선 대역의 중요성이 강조되어 오고 있으며, 세계적으로 중적외선 광센서를 활용한 환경 모니터링, 국방 산업, 바이오 분자 감지 기술 등의 응용이 활발히 진행되어 오고 있는 상황에 맞추어 본 연구를 통해 매우 시기적절한 연구개발을 수행함.
기술적 측면: 전통적인 광센싱 방식인 FTIR 기반의 감지 기술을 대체하기 위한 브레이크스루를 통해 초소형, 저전력 및 고성능 광센싱이 가능한 GOI 기반의 가스 센서 제작 기술을 확보하였으며, 광원 및 검출기 집적을 통해 초소형 온칩 가스 센서 연구를 위한 기반을 다짐.
경제적 측면: 산업 및 일반 환경 모니터링 기술에 대한 글로벌 시장의 수요가 급증함에 따라 본 연구 결과는 세계적 추세를 주도할 수 있는 기술로 활용될 수 있을 것으로 기대.
학술적 측면: 본 연구를 통해 세계적 석학들과 경쟁 가능한 integrated photonics 분야의 국내 전문가 및 인재 양성을 위한 선제적인 연구를 수행함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1) 1차년도~2차년도 상반기 ... 5
• 2) 2차년도 하반기~3차년도 ... 9
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 13
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 13
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 1) 기술적 측면 ... 13
• 2) 경제적 측면 ... 13
• 3) 학술적 측면 ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 16
• 끝페이지 ... 31