기생곤충 눈에서 찾은 해법…초슬림·고해상도 광시야 카메라 개발

(대전=뉴스1) 김종서 기자 = 한국과학기술원(KAIST)은 바이오및뇌공학과 정기훈 교수와 전산학부 김민혁 교수 공동연구팀이 곤충의 시각 원리를 적용해 아주 얇고 넓은 화각을 가진 '광시야 생체모사 카메라'를 개발했다고 7일 밝혔다.

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

고성능 광각 카메라는 다수의 렌즈를 겹쳐 두께가 두꺼워진다. 이 한계를 극복하기 위해 연구팀은 기생 곤충 '제노스 페키'의 시각 구조에 주목했다.

일반적인 곤충의 겹눈은 넓게 볼 수는 있지만 해상도가 낮다는 단점이 있다.

제노스 페키는 여러 개의 눈으로 장면을 부분 이미지 단위로 나눠 담은 뒤 뇌에서 하나로 결합해 고해상도 영상을 완성하는 독특한 방식을 가진다.

연구팀은 이 '분할 촬영 및 통합' 원리를 카메라 구조에 도입해 얇은 두께와 고화질이라는 두 마리 토끼를 동시에 잡았다.

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 했다. 그 결과 주변부까지 고르게 선명한 영상을 아주 가까운 거리에서도 안정적으로 촬영할 수 있었다.

렌즈 두께는 0.94㎜의 초박형이어서 의료용 내시경이나 미세 로봇, 웨어러블 헬스케어 장비 등에 적용하면 효율을 크게 높일 수 있을 것으로 기대된다.

연구팀은 광학 영상 전문 기업 ㈜마이크로픽스에 기술이전을 완료했으며, 내년 본격적인 상용화를 목표로 하고 있다.

정 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 동시에 확보했다"고 설명했다.

KAIST 권재명 박사과정생이 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 극제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 게재됐다.

연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 중견연구 사업, 보건복지부 한국보건산업진흥원의 한국형 ARPA-H 프로젝트 사업, 산업통상자원부 한국산업기술기획평가원의 소재부품기술개발 사업의 지원을 받아 수행됐다.

jongseo12@news1.kr