KAIST, 곤충 시각원리 이용 초슬림·고해상도 카메라 기술 확보

정기훈·김민혁 교수팀, 곤충 '제노스 페키' 시각구조 모사

두께 1㎜미만 초박형 구현…넓은 시야각·고해상도 확보

민간기업에 기술 이전…2027년 상용화 목표

[대전=뉴시스] 카이스트(KAIST)가 개발한 곤충 시각원리를 모사한 카메라 구조 개념도 및 제작된 초박형 카메라.(사진=카이스트 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내연구진이 렌즈 돌출 없이도 140도의 넓은 시야를 구현하는 초박형 카메라를 개발해 촬영을 위한 스마트 기기의 두께가 혁신적으로 줄게 됐다.

한국과학기술원(카이스트·KAIST)는 바이오및뇌공학과 정기훈 교수팀과 전산학부 김민혁 교수팀이 곤충의 시각원리를 활용해 아주 얇으면서도 넓은 화각을 갖는 '광시야 생체모사 카메라'를 개발했다고 7일 밝혔다.

이 기술로 연구팀은 머리카락 굵기 수준에 가까운 1㎜ 이하의 초박형 구조에서 사람의 시야를 뛰어넘는 140도의 대각 시야각을 확보하는 데 성공했다.

고성능 광각카메라일수록 다수의 렌즈를 겹치기 때문에 기기 두께가 두꺼워질 수밖에 없다. 이런 한계를 극복키 위해 연구팀은 기생 곤충인 제노스 페키(Xenos peckii)의 시각 구조에 주목했다.

연구팀에 따르면 일반적인 곤충의 겹눈은 넓게 볼 수는 있지만 해상도가 낮다는 단점이 있고 단일렌즈 기반 카메라는 해상도는 높지만 시야가 제한된다.

반면 제노스 페키는 여러 개의 눈이 장면을 부분 이미지 단위로 나눠 촬영한 뒤 이를 뇌에서 하나로 결합해 고해상도 영상을 완성하는 독특한 방식을 갖는다.

연구팀은 이런 '분할 촬영 및 통합' 원리를 카메라 구조에 도입해 얇은 두께와 고화질을 동시에 달성, 기존 겹눈 기반 카메라의 낮은 해상도 문제와 단일렌즈 기반 카메라의 좁은 시야 한계를 극복했다.

연구팀은 여러 개의 작은 렌즈가 각각 다른 방향을 동시에 촬영한 뒤 이를 하나의 영상으로 합쳐 선명한 장면을 만드는 방식을 구현했다.

특히 렌즈 모양과 빛이 들어오는 위치를 정교하게 조정해 화면 가장자리까지 흐려지지 않도록 해 중심뿐 아니라 주변부까지 고르게 선명한 영상을 얻을 수 있고 아주 가까운 거리에서도 안정적인 촬영이 가능하다.

두께 0.94㎜ 초박형 구조를 갖춘 이 카메라는 의료용 내시경은 물론 미세 로봇이나 웨어러블 헬스케어 장비의 영상 획득 효율을 크게 높일 것으로 전망이다.

연구 결과는 세계적인 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 지난달 23일 게재됐으며 이 기술은 현재 광학영상 전문기업인 마이크로픽스에 이전돼 내년 상용화를 목표로 제품개발이 진행중이다.

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


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