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광학연합연구팀, 피들러크랩의 눈 모방해 360도 수륙양용 카메라 개발

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광학연합연구팀, 피들러크랩의 눈 모방해 360도 수륙양용 카메라 개발

카메라 벤치마크 대상이었던 피들러크랩.이미지 확대보기
카메라 벤치마크 대상이었던 피들러크랩.
인공시각시스템은 자율 주행 차량부터 모니터링 장치 및 로봇 보조 장치에 이르기까지 모든 분야에서 사용된다. 그러나 정보의 올바른 품질과 깊이를 포착하는 인공 눈을 만드는 것은 육지나 물 중 하나에 적합해야 하기 때문에 어려운 것으로 여겨져왔다.

MIT의 컴퓨터과학 및 인공지능연구소(CSAIL), 광주과학기술연구소(GIST), 그리고 서울대학교의 연구자 그룹은 피들러 크랩에서 영감을 받아 수륙양용과 파노라마를 동시에 갖춘 새로운 시각 시스템을 개발해 이 한계를 극복할 방법을 찾고 있다.

피들러 크랩은 물속과 육지 모두에서 360도 시력이 가능한 전방향의 독특한 눈을 가졌다. 이 작은 생물의 눈은 잠망경처럼 머리 위로 올라가고 납작한 각막을 특징으로 한다. 이 두 가지 특징은 게가 몸을 움직이지 않고도 주변을 볼 수 있다는 것을 의미하며 다방향 시력이 가능하다.

갑각류의 눈을 모방하기 위해, 연구팀은 평평한 마이크로렌즈 배열과 유연한 포토다이오드 배열의 단일 구면 구조를 결합했다. 이 설계는 공기와 물 사이의 외부 굴절률의 변화에 관계없이 광원이 이미지 센서의 동일한 지점에 맺힐 수 있게 해준다.

실험에서, 인공 눈은 다른 각도에서 투영된 다섯 개의 물체를 정확하게 식별하면서, 육상과 수중 환경 모두에서 일관된 화질과 거의 360도 시야를 보여주었다.

연구 저자인 송영민 GIST 전기공학 및 컴퓨터 사이언스 교수는 이 시스템이 "계속적으로 변화하는 환경에서의 파노라믹 모션 감지와 장애물 회피"뿐만 아니라 증강 현실, 즉 자율 주행 차량의 전천후 시야를 포함하여 광범위한 응용 분야를 가지고 있다”고 말했다. 또한 "현재 스마트폰, 자동차, 감시 카메라 등에 많이 쓰이는 반도체 광학장치의 크기가 실험실 차원에서 제한돼 있다"고 밝혔다. 다만 삼성, SK하이닉스 등 이미지센서 제조사의 기술력으로 현재 제조되는 카메라보다 훨씬 작고 영상성능이 우수한 카메라를 개발한다면 기술적 한계를 극복할 수 있다고 말했다.

존 A는 "이것은 광학공학과 비평면 이미징의 멋진 조각이다"라고 말했고 로거스 노스웨스턴 대학의 재료과학 엔지니어링 교수는 "바이오에서 영감을 받은 디자인과 첨단 플렉시블 전자 장치를 결합하여 기존 카메라에서는 사용할 수 없는 고유한 기능을 구현했다"며 "잠재적인 용도는 인구 감시에서 환경 모니터링에 이르기까지 다양하다"고 언급했다.

연구 결과는 네이처 일렉트로닉스 7월호에 발표되었다. 이 팀은 다른 동물 시각 시스템을 기반으로 한 새로운 카메라 유형을 조사할 뿐만 아니라 여러 종류의 로봇(수륙양용과 지상용)에 대한 새로운 시스템 실험을 시작할 예정이다.


김진영 글로벌이코노믹 기자