한국과학기술원(KAIST) 연구진이 스마트폰 후면 카메라가 툭 튀어나오는 이른바 ‘카툭튀’ 문제를 해결할 초박형 구조의 카메라 기술을 최초로 개발했다. 주로 말벌에 기생하는 제노스 페키라는 곤충의 눈에서 그 해법을 찾았다.

KAIST 바이오및뇌공학과 정기훈 교수(왼쪽)와 전산학부 김민혁 교수. 사진 KAIST

KAIST는 바이오및뇌공학과 정기훈 교수와 전산학부 김민혁 교수 공동 연구팀이 곤충의 시각 구조를 이용해 아주 얇으면서도 화각이 넓은 고화질의 ‘광시야 생체모사 카메라’를 개발했다고 7일 밝혔다. 연구팀은 머리카락 굵기와 비슷한 두께 1㎜ 이하의 카메라로 사람의 시야를 뛰어넘는 140도의 대각 시야각(화면의 대각선을 기준으로 측정된 시야 범위)을 확보하는 데 성공했다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션즈에 지난달 23일 게재됐다.

카메라 성능을 개선할 수록 후면 카메라가 더 돌출되는 건 최신형 스마트폰 디자인의 고질적인 딜레마였다. 고성능 광각 카메라일수록 여러 렌즈를 겹쳐 써야 하기 때문에 이런 문제가 생긴다. 일부 소비자들은 이 ‘카툭튀’ 디자인으로 스마트폰을 바닥에 놓았을 때 수평이 맞지 않아 불편함을 호소한다. 또 세련된 디자인의 옥에 티로 꼽히기도 했다.

연구팀은 기생 곤충인 제노스 페키의 시각 구조에서 해법을 찾았다. 제노스 페키는 여러 개의 눈이 한 장면을 부분 이미지로 나눠 인식한 뒤 이를 뇌에서 하나의 이미지로 결합하는 독특한 시각 구조를 가지고 있다. 연구팀은 이 제노스 페키의 시각 구조에서 분할 촬영 후 통합하는 원리를 카메라에 도입했다. 여러 개의 작은 렌즈를 통해 각각 다른 방향을 동시에 촬영한 뒤 이를 하나의 화면으로 합치는 방식으로, 두께가 얇으면서도 고화질로 촬영할 수 있는 신개념 카메라를 만들었다. 특히 두께가 1㎜도 안 되는 카메라가 140도의 광각을 구현한 건 ‘두께가 얇으면 시야가 좁다’는 광학적 상식을 깨뜨렸다는 평가가 나온다.

KAIST 정기훈 교수 연구팀이 개발한 생체모사 광시야 카메라(왼쪽)와 기존에 상용화된 광각 카메라. 사진 KAIST

연구팀이 개발한 카메라는 스마트폰 후면 카메라는 물론 매우 작고 좁은 공간에서 정밀한 촬영이 필요한 다양한 분야에 적용될 수 있다. 의료용 내시경과 미세 로봇, 웨어러블 헬스케어 장비 등이 대표적이다. 연구팀은 이 기술을 광학 영상 전문 기업인 마이크로픽스에 이전해 내년까지 상용화할 계획이다.

정기훈 교수는 “기존 광각 카메라는 크기를 줄이면 해상도가 떨어지고, 해상도를 높이면 장치가 커져야 하는 한계가 있었다”며 “자연계의 시각 원리를 적용해 초소형 구조에서도 넓은 시야와 안정적인 영상 품질을 동시에 확보할 수 있었다”고 말했다.

다만 실제 스마트폰에 적용하는 데는 다소 시간이 걸릴 수 있다. 특정 거리에 위치한 피사체를 촬영할 때는 화질이 떨어지는 문제 등을 해결해야 하고, 새로운 개념의 카메라를 양산할 공정도 구축해야 하기 때문이다.