토토사이트 토사장대학교 물리학과 이광걸 교수가 참여한 공동연구팀이 자기장과 온도를 정밀 측정할 수 있는 다이아몬드 양자센서를 개발했다. 양자센서는 한국표준과학연구원(KRISS) 양자자기이미징팀을 주축으로 개발됐으며, 나노포토닉스 분석은 토토사이트 토사장대학교 이광걸 교수 연구팀, 이론 분석은 미국 메릴랜드 대학 QTC(Quantum Technology Center) 연구팀과의 협업으로 진행됐다.

이번에 개발된 양자센서는 저온이나 자기 차폐 환경이 아닌 일상 환경에서도 동작하고, 자기장과 온도의 미세한 분포를 영상화할 수 있다는 점이 특징이다. 지구가 만들어 내는 자기장의 약 백만 분의 일인 수십 pT(피코테슬라)의 정밀도로 자기장을 측정할 수 있으며, 사람 체온의 약 백만 분의 일인 수십 μK(마이크로켈빈)의 정밀도로 온도 변화를 감지할 수 있다.

양자센서는 자기장과 온도의 변화가 복합적으로 일어나는 대상의 정밀 진단이 필요할 경우 유용하게 사용될 수 있다. 반도체 소자 또는 리튬이온 전지가 대표적인 예이다. 전자나 이온이 이동하면 자기장과 함께 열이 발생하는데, 외부에서 보이지 않는 배터리 분리막의 손상이나 그로 인한 발열을 조기에 감지할 경우, 대형 사고의 발생을 방지할 수 있다.

한편, 이번 연구결과는 지난 1월 저명한 물리학 학술지인 「Physical Review Applied」에 게재됐다. 논문명은 ‘Multiplexed Sensing of Magnetic Field and Temperature in Real Time Using a Nitrogen-Vacancy Ensemble in Diamond’이다.