스마트 시대가 열리면서 휴대폰 카메라 성능이 빠른 속도로 높아지고 있습니다. 최근 출시된 아이폰4S의 두드러진 특징 중 하나도 바로 800만 화소 카메라모듈이죠.
카메라모듈 성능이 좋아지면서 우리는 스마트폰으로 증강현실·명함 인식은 물론이고 지문 인식 등 보안 기능까지 쉽게 사용할 수 있죠. 최근에는 스마트폰뿐 아니라 로봇 청소기·냉장고 등 스마트 가전에도 카메라모듈이 확산 적용되는 추세랍니다. 이번에는 그 쓰임이 계속 커지고 있는 카메라모듈에 대해 자세히 알아볼까요.
Q:카메라모듈이 뭔가요?
A:카메라모듈은 ISM(Image Sensor Module)이라고도 하며 영상을 촬영하는 장치입니다. 즉 렌즈를 통해 들어오는 다양한 아날로그 영상인 빛을 이미지센서를 이용해 디지털 신호로 변환해 인간이 볼 수 있는 데이터로 만듭니다. 완제품 카메라가 아닌 다양한 디지털 기기에 카메라 기능을 삽입하기 위해 제작된 반제품 형태, 즉 모듈입니다.
Q:카메라모듈은 어떻게 구성돼 있나요?
A:카메라 모듈은 일반적으로 렌즈부, 센서부, 커넥터로 구성돼 있습니다. 렌즈부는 우리가 주위에서 흔히 볼 수 있는 일반 카메라에서 렌즈역할을 담당하는 부분이에요. 일반 카메라처럼 촬영 영상에 대한 빛 정보를 받아들이는 렌즈와 렌즈케이스, 광량과 초점 조절 역할을 하는 렌즈하우징으로 이뤄져 있습니다.
센서부는 필름 카메라에서 필름에 해당되며, 렌즈를 통해 비춰진 영상을 전기적 신호로 바꿔주는 반도체 소자로 동작과 제어방법에 따라 CCD와 CMOS로 구분할 수 있습니다.
이미지센서가 포착한 영상 정보는 아날로그 신호인데 디지털 신호로 변환시킨 후 화면(디스플레이)에서 보이게 하려면 후처리 공정을 거쳐야 합니다. 이러한 후처리 공정과 연결시켜주는 역할을 하는 부분이 바로 커넥터입니다.
Q:카메라모듈은 어떻게 발전해왔나요?
A:카메라모듈은 고화소화·슬림화·스마트화로 발전해 온 휴대폰과 기술 트렌드를 같이 하고 있습니다. 휴대폰에서 카메라모듈은 외장형으로 시작해 지금의 내장형으로 발전했어요.
내장형 카메라모듈은 2003년 1월 30만 화소 제품이 국내에 출시됐습니다. 그 해 10월 130만 화소, 2004년 10월 300만 화소, 2005년 3월 500만 화소, 2007년 11월 800만 화소, 2009년 10월 1200만 화소 제품이 개발되는 등 해를 거듭할수록 고화소 제품으로 발전해왔습니다.(삼성전기, CMOS 기준)
카메라모듈 촬영 화소는 커졌지만 제품의 사이즈는 점차 작고 얇아지고 있어요. 요즘 스마트폰에 주로 채용되는 800만 화소 제품보다 2000년대 초 30만 화소 제품이 더 크고 두꺼울 정도에요.
카메라모듈이 첫 선을 보일 당시에는 단일 초점의 저화소 촬영만 지원했지만, 현재는 콤팩트 디지털 카메라를 대체할 정도로 스마트화되고 있습니다.
즉 광학 줌·플래시·조리개·셔터를 갖추고 영상통화·동영상 촬영·자동초점(AF)·얼굴인식·파노라마·접사·연사 등 다양한 기능을 갖추고 있죠.
Q:카메라모듈은 주로 어디에 적용되나요?
A:2006년까지 휴대폰에 주로 장착되던 카메라모듈은 광학 및 디지털기술의 발달, 컨버전스 확대 등으로 진화를 거듭해 CCTV·자동차·PC·가전·의료·군사 분야로 시장이 확대되고 있어요. 휴대폰에 이어 큰 시장으로 예상되는 분야가 자동차죠. 자동차 전·후방에 부착돼 주행 중 주변 상황에 대한 모니터링을 통해 교통사고를 예방하고, 주차 지원 등 편리한 운전을 가능하게 하죠. 향후에는 차량이탈 경고 시스템·운전자 얼굴인식을 통한 졸음감시·무인 자동주차 기술 지원 등 다양한 자동차용 카메라 제품이 출시될 것으로 예상됩니다.
한편 경계근무·대 테러 방지용 시설감시·야간투시경 등 방산·보안분야에도 감시 카메라가 탑재되고 있어요. TV·에어컨·청소기 등에 장착돼 다양한 센싱 기능으로 가전제품을 보다 편하게 사용하게 만들어주는 스마트가전의 눈 역할을 하기도 하죠. 광 센서·지문인식센서·가스 전기 무인 검침센서와 같은 ‘센서 분야’로도 발전을 거듭하고 있어요.
<관련 도서>
◇‘CCD/CMOS 이미지 센서’ 박상식 지음, 두양사 펴냄
이 책은 카메라모듈의 주요 부품 중 하나인 이미지센서에 대해 다루고 있는 책으로 대학교 교재로 주로 사용된다.
영상을 감지해 전기적 신호를 만드는 이미지 센서에 대한 분류, 개발과정, 특성 등의 개요부터 시작해 CCD 이미지 센서의 동작과 특성, CMOS 이미지 센서의 동작 원리 등을 모두 담고 있다. 이미지 센서의 화질과 개선방법도 다루고 있어 카메라모듈의 화질에 대해 공부하는데 도움이 된다.
◇‘사진렌즈’ 김성호 지음, 전파과학사 펴냄
이 책은 일상 생활에서 흔히 접하면서도 깊이 있는 이해가 어려웠던 카메라 렌즈에 대해 자세히 다루고 있다.
렌즈의 기본적 이해, 카메라 렌즈-표준렌즈, 렌즈의 심도, 망원렌즈, 광각렌즈 등 광학렌즈에서 망원렌즈까지의 특성, 각종 카메라 액세서리의 특성과 활용법, 렌즈의 성능을 파악하고 다양하게 활용하는 방법 등도 상세히 다루고 있다
특히 사진촬영에 관해서 실제적인 예와 재미있는 현상을 통해 쉽게 설명하고, 사진과 곁들여 이해를 돕고 있다.
이형수기자 goldlion2@etnews.com
