[표준이 힘이다] (32) 초음파 의료영상 장치

[표준이 힘이다] (32) 초음파 의료영상 장치 초음파 변환기따라 성능 결정3차원 입체 진단기도 곧 개발 최수문기자 chsm@sed.co.kr 표준과학연구원에서 개발중인 실리콘웨이퍼 위에 제작된 ‘cMUT’들. 초음파 영상 장치하면 우선 떠오르는 것은 엄마 뱃속의 태아 진단과 건강진단시 익숙한 복부 초음파 진단 등이다. 최근에는 초음파 진단 기술이 발달해 이들 외에도 많은 분야에서 이용되고 있다. 전체 초음파 영상 진단 시스템은 초음파 변환기, 주변 전자장치, 영상 구현장치로 구성된다. 사실상 초음파 변환기의 성능에 따라 전체 진단 장치의 성능이 결정된다. 초음파 변환기는 외부에서 공급되는 전기적 신호를 역학적 진동 에너지로 바꾸어 초음파를 발생시키며 변환기에 도달한 진동을 다시 전기적 신호로 바꿔주는 역할을 한다. 일반적으로 압전세라믹, 압전폴리머 등 압전물질로 제작된다. 초음파 영상 진단 장치에서 가장 중요한 요소는 영상의 질을 향상시키는 것과 초소형의 변환기를 제작, 의료 진단 분야를 확대시키는 것. 때문에 최근 미국 스탠포드 대학의 쿠리-야쿠브 교수팀을 중심으로 개발돼 상품화 단계까지 와 있는 정전용량형 초음파 변환기(cMUTㆍcapacitive Micromachined Ultrasonic Transducer)가 크게 주목받고 있다. cMUT는 실리콘웨이퍼 위에 얇은 북 가죽(drumhead) 모양의 세라믹 진동자를 매달아 놓은 구조다. 진동자의 지름은 30㎛(마이크로미터ㆍ100만분의 1m)고 두께는 3,000~7,000Å(옹스트롱ㆍ100억분의 1m)이며 웨이퍼와 진동자 사이의 간격도 수천Å에 불과하다. 웨이퍼와 진동자 사이에 전기적인 신호를 가하면 정전기적인 힘이 진동자에 가해지고 이로부터 초음파 발생된다. 물론 하나의 진동자에서 발생되는 초음파의 세기는 충분히 크지 않기 때문에 일반적으로 수천 개의 동일한 진동자를 한꺼번에 진동시킨다. cMUT의 장점으로 반도체 공정을 도입하기 때문에 항상 동일한 변환기의 제작과 함께 직접 전자회로의 적용할 수 있다는 점이다. 또한 광대역 특성을 보이기 때문에 압전소자를 이용하는 변환기에 비해 고해상도의 영상도 가능하다. 무엇보다도 초음파 영상 진단 분야에서의 숙원이었던 진정한 ‘3차원 입체영상’을 실현했다는 것이다. 국내의 초음파 진단기 관련 기술도 상당히 발전했다. ㈜메디슨이 지난 85년부터 초음파 영상진단기를 개발한 후 현재 3차원 동영상 진단기의 개발에도 성공했다. 또한 초음파 변환기에 대한 연구도 한양대ㆍ대구대ㆍ㈜프로소닉 등에서 진행중이다. 최근 표준과학연구원도 cMUT 개발 연구를 시작, 현재 cMUT 소자 제작공정을 완성하고 특성 평가와 성능 개선에 대한 연구를 진행하고 있다. 핵심 응용기술인 배열형 cMUT의 개발도 이미 가시화됐다. 머지않아 국내 기술로 개발된 초소형의 cMUT를 장착한 3차원 입체 초음파 영상진단기의 출현을 기대해 본다. 후원:한국표준과학연구원 입력시간 : 2005/07/06 16:06