KISTI의 과학향기

광주과학기술원(GIST) 전기전자컴퓨터공학부 송영민 교수, 서울대 화학생물공학부 김대형 교수, 부산대 전자공학과 이길주 교수팀이 갑오징어의 눈을 모방해 불규칙한 빛 조건에서도 고대비·고해상도 영상을 얻을 수 있는 카메라 시스템을 개발했다.

 

갑오징어는 바닷속 불리한 환경에서도 눈을 이용해 먹잇감을 손쉽게 잡을 수 있다. 위쪽 빛은 차단하고 아래쪽 빛은 많이 받아들이기 위해, 동공이 W자 모양이 돼 빛 조건을 조절하기 때문이다.또 망막에는 아래쪽 빛이 들어오는 영역에 광(光)수용체들이 밀집돼 있어 먹잇감이 지나다니는 아래쪽으로 고해상도의 시력을 구현한다.

 

연구팀은 구형 렌즈 앞 조리개를 갑오징어의 동공 모양과 같이 W자형으로 만들어 위쪽에서 강하게 들어오는 빛을 효과적으로 감소시켰고 광다이오드가 과하게 노출되지 않게 했다. 또 갑오징어 망막처럼 관심 영역이 영상으로 맺히는 영역에 광다이오드 픽셀을 밀집시켜 고해상도 영상을 효율적으로 얻게 했다.

 

기존 카메라 시스템은 불규칙한 빛 조건에서 영상을 얻은 후 소프트웨어로 개선하는 후처리 방식이지만, 이 시스템은 하드웨어 자체에서 빛 조건을 조절해 질 높은 영상을 수집할 수 있어 효율적인 영상 처리가 가능하다. 또 원통형 광다이오드에 유연하게 밀착되는 탄소나노튜브 기반 편광 필름을 제작해 편광 방향에 따라 빛이 흡수·투과되게 하고 명암 대비를 높여 더욱 선명한 영상을 획득할 수 있다.

 

이 시스템은 시각적으로 변화하는 환경에서 사용하는 자율주행차, 이동형 로봇, 드론 등에서 고품질 영상을 얻기 위한 카메라 시스템으로 활용될 것으로 전망된다. 송영민 교수는 "큰 면적을 가진 원형으로 변경이 가능한 가변 동공을 제작할 경우, 주간뿐만 아니라 야간에도 활용이 가능한 고품질 카메라 시스템을 구현할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

 

해당 연구 결과는 '사이언스 로보틱스(Science Robotics)'에 게재됐다.