감시정찰장비, 의료용 영상장비 등에 활용도 높을 듯

국내 연구진이 곤충의 겹눈을 흉내내 초박형 고화질 카메라를 개발하는데 성공해 주목받고 있다.

카이스트 바이오및뇌공학과 정기훈 교수팀은 말벌에 기생하는 파리인 ‘제노스 페키’라는 곤충의 눈 구조를 모사한 디지털 카메라를 개발했다고 20일 밝혔다. 이번 연구결과는 광학 분야 국제학술지 ‘빛 : 과학과 응용’ 최신호에 실렸다.

말벌 기생 파리인 제노스 페키는 다른 동물과 마찬가지로 겹눈을 갖고 있다. 이 겹눈은 수 백~수 천개의 작은 렌즈로 구성돼 있고 특히 50개의 눈은 고분해능, 고감도 이미지를 인식할 수 있게 해준다. 50개의 고성능 분리형 렌즈를 이용해 개별 영상을 만들고 이 영상들이 뇌에서 커다란 파노라마 영상으로 재구성돼 넓은 시야를 갖게 된다는 것이다.

최근 전자기기나 광학기기가 점점 소형화되고 있지만 기존 카메라 모듈은 적정한 감도와 분해능을 가질 수 있도록 하기 위해 부피를 줄이는데 한계가 있다. 연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 분해능이 높으면서도 넓게 볼 수 있는 곤충의 겹눈에 착안했다.

연구팀이 개발한 카메라는 2㎜ 이내의 극소형으로 제노스 페키의 겹눈구조를 모방해 수 십개의 마이크로프리즘 어레이와 마이크로렌즈 어레이로 구성돼 있다. 마이크로프리즘과 마이크로렌즈가 한 쌍으로 채널을 이루고 있어 각각의 채널 사이에는 빛을 흡수하는 중합체가 존재해 각 채널간 간섭을 막도록 돼 있다. 또 각각의 채널은 다른 부분을 볼 수 있으며 이렇게 관찰된 각각의 영상은 영상처리 과정을 통해 하나의 영상으로 완성돼 넓은 광시야각과 높은 분해능을 확보할 수 있게 됐다.

연구팀은 이 같은 장점을 바탕으로 감시나 정찰장비, 의료용 영상장비, 모바일 기기 등 다양한 소형 이미징 시스템에 적용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

정 교수팀은 이전에도 반딧불이 배마디 구조를 분석해 광효율이 높은 LED렌즈를 개발하고 생체모사기술을 활용해 무반사 기판을 제작하기도 했다.정 교수는 “이번 연구는 기존의 평면 시모스(CMOS) 이미지 센서 어레이에 마이크로 카메라를 완전히 장착함으로써 초박형 카메라를 제작하는 새로운 방법을 제시했다는데 큰 의미가 있다”고 설명했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr