'최상위 포식자' 독수리 눈 닮은 물체 감지 카메라 개발

▲ 기존 카메라 시스템(왼쪽)과 개발한 카메라(오른쪽)의 성능 비교

하늘 위 최상위 포식자, 독수리의 눈을 닮은 물체 감지 카메라가 개발됐습니다.

기초과학연구원(IBS)은 나노입자연구단 김대형 부연구단장과 송영민 광주과학기술원(GIST) 교수 공동 연구팀이 새 눈의 구조와 기능을 모방해 자외선도 감지할 수 있는 카메라를 개발했다고 오늘(30일) 밝혔습니다.

독수리의 눈은 높은 나무 위에서 서식하는 생존 환경에 적응해 망막 중심와(황반)가 깊고 좁은 모양으로 진화했습니다.

이런 눈 구조 덕분에 수 ㎞ 떨어진 곳에서도 움직이는 먹잇감을 포착할 수 있습니다.

특히 독수리 등 조류 눈의 중심와에는 색을 감지하는 원추세포가 집중적으로 분포돼 있어 물체를 더욱 선명하게 인지할 수 있습니다.

가시광선만 볼 수 있는 사람 눈과 달리 새의 눈은 자외선도 감지할 수 있어 사람이 보지 못하는 시각 정보를 얻을 수 있습니다.

연구팀이 개발한 새 눈 닮은 카메라 모식도

연구팀은 새 눈의 구조와 기능을 모방한 인공 중심와를 제작, 물체 감지에 특화된 카메라를 설계했습니다.

여기에 가시광선뿐만 아니라 자외선도 감지할 수 있는 다중 파장 이미지 센서를 적용했습니다.

우수한 전기적·광학적 특성을 가진 페로브스카이트(부도체·반도체·도체의 성질은 물론 초전도 현상까지 갖는 산화물)를 활용, 서로 다른 파장 영역을 흡수하는 네 종류의 페로브스카이트 물질을 사용해 광센서를 제작한 뒤 이를 쌓아 올려 색 필터 없이도 색을 구분할 수 있는 센서를 구현했습니다.

줌 렌즈를 이용해 물체를 확대하는 방식의 기존 카메라는 주변부는 인지하기 어렵지만, 연구팀이 개발한 물체 감지 특화 카메라는 중심부뿐만 아니라 주변부 시야도 제공할 수 있습니다.

움직임 변화율이 기존 카메라 시스템 대비 3.6배 높아 민첩하게 움직임을 감지할 수 있고, 물체 인지 능력을 측정하는 기준인 신뢰 점수도 기존 카메라 시스템보다 2배가량 높다고 연구팀은 설명했습니다.

김대형 부연구단장은 "필터를 사용하지 않아 공정비용과 무게를 줄일 수 있다"며 "무인 로봇, 자율 주행차 등에 응용할 수 있으며 특히 새와 유사한 환경에서 작동하는 드론에서 장착 효과가 클 것으로 기대된다"고 말했습니다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 '사이언스 로보틱스'(Science Robotics) 이날자 온라인판에 실렸습니다.

(사진=IBS 제공, 연합뉴스)

유영규 기자 sbsnewmedia@sbs.co.kr