미국의 새로운 센서는 밀리미터파 레이더 기술을 사용하여 저렴한 가격으로 세계 최고 수준의 정확도를 제공합니다.
미세 진동을 측정할 수 있는 밀리미터파 레이더 센서 프로토타입. 사진: 오미드 모메니/UC 데이비스
캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스의 엔지니어 팀이 저렴하고 에너지 효율적인 레이더 센서 프로토타입을 개발했습니다. 이 센서는 참깨만큼 작고, 인간 머리카락 두께의 1/100만큼 작은 움직임을 감지할 수 있다고 Interesting Engineering이 10월 30일에 보도했습니다. 이 새로운 연구는 IEEE Journal of Solid-State Circuits에 게재되었습니다.
연구에 따르면, 이 새로운 디자인은 "미션 임파서블"을 가능하게 하여, 센서가 미세한 물체의 극히 미세한 움직임을 감지할 수 있게 해줍니다. 이 센서는 보안, 생체 인식 모니터링, 시각 장애인 지원 등 다양한 분야에서 잠재적으로 활용될 것으로 기대됩니다.
센서 프로토타입은 밀리미터파 레이더 기술을 사용합니다. 밀리미터파는 마이크로파와 적외선 사이의 30~300기가헤르츠 범위의 전자기파 주파수입니다. 5G와 같은 고속 통신망에 전력을 공급하는 데 사용되며, 단거리 감지 기능으로 널리 사용됩니다.
연구팀에 따르면, 밀리미터파 레이더는 표적에 빠르게 움직이는 전자기파를 발사하여 반사되는 빛을 통해 표적의 움직임, 위치, 속도를 분석합니다. 밀리미터파는 미묘한 움직임에도 민감하게 반응하고 매우 작은 물체에도 초점을 맞출 수 있는 등 여러 가지 장점이 있습니다.
현재 대부분의 밀리미터파 센서는 전력 소모와 배경 잡음 필터링 문제로 어려움을 겪고 있습니다. UC 데이비스 연구팀은 새로운 센서를 개발하는 과정에서 상당한 양의 배경 잡음을 발견했습니다. 작은 잎이 솎아지는 미세한 신호를 포착하려고 했을 때, 센서가 과부하되어 신호를 잃었습니다.
연구팀은 노이즈 문제를 해결하기 위해 센서의 설계와 구조를 변경했습니다. 이러한 변경을 통해 센서 측정값에서 노이즈를 제거할 수 있었습니다. 그 결과, 이 센서는 사람 머리카락 굵기의 1/100만큼 작은 대상의 위치 변화도 감지하고, 사람 머리카락 굵기의 1/1,000만큼 작은 진동도 감지할 수 있게 되었습니다.
연구팀에 따르면, 이 기능을 통해 새로운 센서는 세계에서 가장 정확한 센서와 동등하거나 그보다 더 나은 성능을 발휘합니다. 이 저가형 장치는 가까운 미래에 첨단 밀리미터파 레이더 개발에 기여할 잠재력을 가지고 있습니다.
투 타오 ( 흥미로운 엔지니어링 에 따르면)
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