[IR52 장영실상] 삼성전자 / 듀얼 픽셀 이미지 센서

휴대폰을 고르는 주요 기준 가운데 하나는 장착된 카메라다. 어두운 저조도 환경에서도 선명한 사진을 찍어내는 휴대폰일수록 소비자들 선택도 많이 받는다. 그동안 휴대폰 제조사들은 카메라 화소수를 늘리는 데 주력해 왔지만 최근에는 그와 함께 자동 초점 기능을 강화하며 더욱 깨끗한 사진 촬영이 가능하도록 하는 데 힘쓰고 있다.

올해 제13주 차 iR52 장영실상 주인공은 삼성전자가 지난해 개발 완료한 '듀얼 픽셀 이미지 센서'다. 이 기술은 휴대폰에서도 고화질 DSLR(Digital Single Lens Reflex) 카메라 수준의 자동 초점 기능을 구현해 휴대폰 사용자들이 어두운 곳에서도 선명한 이미지를 촬영할 수 있도록 한다.

듀얼 픽셀은 하나의 화소(픽셀)에 두 개의 포토 다이오드를 구분해 놓고 있다. 사람이 양쪽 눈을 이용해 더욱 정확하고 빠르게 초점을 맞추는 것처럼 하나의 화소 안에 좌우 두 개의 포토 다이오드가 있으면 각각의 빛을 비교해 그 위상 차이를 검출하며 초점을 맞추게 된다. 기존 이미지 센서는 전체 화소 중 일부(5% 이하)에만 자동 초점 픽셀을 구비했지만 이번에 삼성전자가 개발한 이미지 센서에서는 1200만개 모든 화소가 빛 위상 차 검출을 함으로써 종전보다 훨씬 빠르게 초점을 맞출 수 있다.

이 같은 빠른 자동 초점 기능은 어두운 저조도 환경에서 빠르게 움직이는 피사체라도 흔들림 없이 정확하게 초점을 맞출 수 있다. 특히 삼성전자는 '아이소셀'이라는 자체 개발 기술을 통해 픽셀 내부 두 개의 포토 다이오드 사이에 빛의 간섭현상 등으로 색이 변할 수 있는 가능성도 대폭 줄였다. 아울러 빛 신호를 두 개의 포토 다이오드가 번갈아가며 포착하기 때문에 하나의 다이오드로만 했을 때 발생하는 피사체 흔들림도 완벽하게 보정된다.

무엇보다 이번 이미지 센서 부품은 빛을 인식하는 센서 칩과 이를 처리하는 구동 회로를 분리한 적층 구조로 제작됐다. 이를 통해 이미지 센서 자체 크기는 줄어들면서도 성능은 더욱 올라가는 효과가 발생한다.

지난해 듀얼 픽셀 이미지 센서를 개발한 삼성전자는 갤럭시S7 휴대폰에 이를 최초로 탑재했으며 올해 갤럭시S8에도 적용할 계획이다. 정상일 삼성전자 수석연구원은 "이번 듀얼 픽셀 개발로 이미지 센서 기술은 한 단계 진보했다"며 "실제 사람 눈과 비슷한 수준의 이미지 센서를 만드는 게 목표"라고 말했다.

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[서진우 기자]

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