[비바100] 스마트폰의 눈, 자율주행 이어 로봇·메타버스 넘본다

(사진출처=게티이미지)

 

차세대 이미지센서가 전자업계의 새로운 기술 트렌드로 발돋움하고 있다. 기존 IT 생태계에서 중요한 축을 담당하는데 그치지 않고, 향후 해당 분야의 신산업을 열어젖힐 핵심 기술로 주목받고 있는 것이다.

◇‘스마트폰 센서’가 자율주행 핵심 키워드로 

 

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이미지센서는 빛을 디지털 신호로 전환하는 부품이다. 현재 생산되는 이미지센서의 70%는 스마트폰에 탑재될 정도로, 이미 IT 시장에서는 대체 불가능한 부품으로 자리매김하고 있다. 이런 이미지센서의 몸값은 향후에도 더욱 치솟을 전망이다. 차세대 이미지센서인 3D 이미지센서 등이 자율주행 시장과 로봇, 메타버스 등의 영역에서 더욱 각광을 받을 것으로 예상되기 때문이다.

기존 이미지센서는 2D 이미지만 구현할 수 있다. 반면 3D 이미지센서는 사물까지의 거리(심도)를 측정해, 물체나 동작을 3D 이미지로 더욱 정밀하게 인식할 수 있다. 스마트폰 분야에서도 지난 2010년 초반부터 근접감지 등의 기능을 구현하기 위해 3D 이미지센서를 도입하고 있다.

 

3D 이미지센서가 이미지를 구현하는 방식은 크게 3가지로 분류된다. 사람의 눈처럼 2개의 카메라와 관련 프로세서를 통해 이미지를 구현하는 스테레오 비전(Stereo Vision) 등의 삼각 측량법과, 구조 광(Structured Light) 방식, 비행시간(ToF) 방식으로 나뉜다. 삼각 측량법의 경우 빛의 양(조도)에 따른 정확도 하락, 복잡한 연산 방식, 평면 거리의 측정 등이 어렵다는 단점이 있다.

 

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반면 ToF 기술은 빛이 물체에 반사돼 돌아오는 시간을 거리로 환산하는 원리를 사용해 연산이 단순하고 처리속도도 빠르다는 장점을 갖고 있다. 크게 특정 주파수로 변조된 레이저를 이용하는 I-ToF 방식과 펄스 레이저를 통해 거리를 측정하는 D-ToF 방식이 있다. I-ToF의 경우, 근거리의 사물 인식에 유리하고, D-ToF는 장거리 측정에 유리한 기술로 알려져 있다.

자율주행차량 등에 많이 응용되는 기술로 알려진 ‘라이다(Light Detection and Ranging, LiDAR) 스캐너 역시 D-ToF 기술로 분류된다. 라이다는 지난 2020년 애플이 소니의 SPAD 소자·공정 기술을 응용해 선보인 기술로, 아이폰 등 스마트폰 뿐만 아니라 자율주행 자동차용 센서로도 그 수요가 증가할 전망이다. 시장조사업체인 마켓앤마켓츠(Markets and Markets)는 D-ToF 센서 시장이 2025년까지 연평균 37.3%의 고도 성장을 기록할 것으로 예측했다.


◇로봇·가전 메타버스로 범용성 확대

 

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특히 라이다의 범용성은 자율주행뿐만 아니라 로봇과 이를 응용한 가전 등의 분야로도 확장되고 있다.

현대자동차의 미국 자회사인 보스턴다이내믹스는 지난달 말 자율주행차량용 라이다 센서 제조사인 미국 ‘벨로다인 라이다’와 라이더 센서 공급을 위한 계약을 체결하기도 했다. 현대모비스는 이미 지난 2019년 벨로다인에 지분 투자를 진행한 바 있다. 현대차는 이 외에 이스라엘 라이더 센서 업체인 옵시스에도 자금을 투자했다.

 

모바일용 이미지센서 ‘아이소셀 HP1’ (사진제공=삼성전자)

 

삼성전자 역시 라이다 센서 개발을 진행하고 있다. 삼성전자는 자사의 로봇 청소기 등에 라이더 센서를 도입한 것은 물론, 별도로 기존 라이다 센서의 단점을 보완한 소형화 라이다 센서의 개발에도 나선 상태다. 삼성전자는 라이더 외에도 지난해 기준 모바일 등 전체 글로벌 이미지센서 시장에서 점유율 43%인 소니의 뒤를 이어 19.7%를 차지해 2위를 기록하고 있다. 삼성전자는 지난해에는 차량용 카메라 이미지센서인 ‘아이소셀 오토 4AC’를 출시하기도 했다.

I-ToF 이미지센서도 D-ToF 대비 해상도가 높다는 장점에 기반해 다양한 스마트폰에 적용되고 있다. SK하이닉스는 I-ToF 분야에서 응용되는 CAPD 방식을 보완하기 위해 VFM(Vertical Field Modulator) 구조로 적용한 10um QVGA와 5um VGA급 픽셀 기술을 개발한 바 있다.

업계는 향후 자율주행차는 물론 안면 인식 기술과 드론, 증강현실에 사용되는 AR기기 등에서도 3D 이미지센서의 역할이 더욱 커질 것으로 전망하고 있다. 해당 기술들을 실현하기 위해서는 3D 이미지를 측정하는 기술이 필수적이기 때문이다.

LX세미콘은 지난해 9월 미국 마이크로소프트(MS)와 3D ToF 센싱 기술을 활용한 솔루션 개발을 위한 업무 협약을 체결했다. LX세미콘은 협약을 통해 3D ToF용 이미지센서와 관련 제품양산 등을 담당하고 있는 것으로 알려졌다.

우주성 기자 wjsburn@viva100.com