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농게 눈 본 딴 수륙양용 광각카메라 개발… 송영민 GIST 교수, 이달의 과학기술인상


360도 전방위 촬영이 가능한 수륙양용 초소형 광각카메라를 개발한 송영민 광주과학기술원(GIST) 전기전자컴퓨터공학부 교수가 이달의 과학기술인상 2월 수상자로 선정됐다.

‘이달의 과학기술인상’은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매달 1명씩 선정해 과기정통부 장관상과 상금 1000만원을 수여하는 상이다.

2월 수상자로 뽑힌 송영민 교수는 360도 전방위 수륙양용 카메라를 개발해 시스템 반도체의 핵심 기술인 이미징 센서와 자율자동차, 가상현실기기 등에 요구되는 영상기술 발전에 기여한 공로를 인정받았다.

스마트폰, 자율주행자동차, 내시경카메라 등 다양한 분야에서 초소형 광각 카메라의 수요가 증가하고 있다. 하지만 기존 광각 카메라는 넓은 화각을 갖기 위해 7~13매의 어안렌즈를 겹쳐 이용하기 때문에 부피가 크고 영상 왜곡이 발생하는 단점이 있었다. 최근 360도 화각을 갖는 카메라가 개발됐지만, 통상 두 개 이상의 카메라에서 얻어진 영상을 합치는 방식이라는 한계가 있다.

송영민 교수 연구팀은 갯벌 서식환경에 최적화된 상태로 진화한 농게의 눈에서 힌트를 얻었다. 농게의 눈은 아주 작은 홑눈들이 모인 겹눈으로 전면에 돌출돼 있어 전후좌우 360도를 동시에 볼 수 있고, 물 속과 물 밖에서 모두 선명한 시야를 확보할 수 있다.

송 교수 연구팀은 농게 홑눈의 분포 및 렌즈의 형상을 분석한 결과 렌즈의 표면은 편평하지만 내부는 곡률과 굴절률이 서서히 바뀌는 구배형으로 진화해 물속과 물 밖에서 항상 초점이 맞는다는 사실을 밝히고, 이를 본뜬 구배형 렌즈(graded index lens)를 만들었다. 더 나아가 편평 구배형 렌즈를 이미지 센서와 결합하고, 렌즈와 포토다이오드로 구성된 광학시스템을 2㎝ 크기의 공모양 구조물에 집적해 왜곡 없는 영상획득이 가능한 카메라 개발에 성공했다. 포토다이오드는 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 다이오드다.

송영민 GIST 교수 연구팀이 만든 광각카메라의 구조. /과기정통부


이 연구성과는 국제학술지 네이처 일렉트로닉스(Nature Electronics)에 2022년 7월 게재됐다.

송영민 교수는 “이번 연구는 하나의 소형 카메라로 360도 수준의 넓은 화각을 구현한 최초의 사례이자 농게의 눈 구조에 착안해 수륙양용 촬영이 가능한 카메라 개발한 점에서 생체모방 기술을 한 차원 진보시킨 연구로 평가된다”며 “앞으로 자율주행, 가상현실과 메타버스, 보안·정찰 분야 등에 폭넓게 적용될 것으로 기대된다”고 밝혔다.


사이언스조선 이종현 기자



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