독수리 눈 구조·기능 닮은 카메라 개발…3.6배 민첩하게 감지

기초연·광주과학기술원 연구팀
다중 파장 이미지 센서 구성…로봇·드론 적용 기대

물체 감지 특화 카메라의 특징 및 응용. (기초연 제공)/뉴스1

(대전=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 하늘 위의 포식자, 독수리의 눈을 닮은 카메라를 개발했다. 이 카메라는 조류의 눈 구조를 모방해 3.6배 더 민첩하게 움직임을 감지한다.

기초과학연구원(IBS) 나노입자 연구단 김대형 부연구단장 연구팀은 송영민 광주과학기술원(GIST) 교수팀과 조류 눈의 구조와 기능을 모방한 물체 감지 특화 카메라를 개발했다고 30일 밝혔다.

독수리 같은 조류의 눈은 높은 나무 위에서 서식하는 생존환경에 맞춰 망막에 깊고 좁은 모양의 중심와가 존재하도록 진화했다.

중심와는 망막에 존재하는 작은 함몰 부위를 말하며 사람의 눈에도 존재한다. 사람의 눈은 하지만 새의 눈에 존재하는 중심와와는 달리 넓고 얕은 모양이기 때문에 빛이 거의 굴절되지 않아 물체가 확대되지 않는다.

연구팀은 새 눈의 구조와 기능에서 영감을 받아 물체 감지에 특화된 새로운 카메라를 설계했다.

개발한 카메라는 인공 중심와와 가시광선 및 자외선 감지가 가능한 다중 파장 이미지 센서로 구성된다.

연구팀은 우선 송 교수팀과의 협업을 통해 새의 중심와 구조를 모방한 인공 중심와를 제작했다.

이때 광학 시뮬레이션을 통해 이미지 왜곡 없이 멀리 있는 물체를 확대할 수 있는 최적의 디자인을 고안했다.

이후 우수한 전기적‧광학적 특성을 가진 페로브스카이트 물질을 활용해 다중 파장 이미지 센서를 제작했다.

또 서로 다른 파장 영역을 흡수하는 4종류의 페로브스카이트 물질을 사용해 광센서를 제작한 뒤 이를 수직으로 쌓아 올려 색 필터 없이 색을 구분할 수 있는 센서를 구현했다.

줌 렌즈를 사용해 물체를 확대하는 기존 카메라는 확대된 물체의 주변부는 인지할 수 없었으나, 연구진이 제작한 물체 감지 특화 카메라는 시야의 중앙부에서는 물체를 확대하면서 주변부 시야도 제공한다.

이 카메라는 물체 인지 능력은 약 2배, 움직임의 변화율은 3.6배 증가해 더욱 민감하게 움직임을 감지할 수 있다.

또 필터 없이 가시광선 및 자외선을 구분해 감지하기 때문에 시각 정보가 다양해지고, 공정비용과 무게가 절감된다.

김대형 IBS 나노입자 연구단 부연구단장

김대형 부연구단장은 “새의 눈은 높은 곳에서 비행하는 과정에서도 멀리 있는 물체를 빠르고 정확하게 인식하기 유리한 구조로 진화했다”며 “연구진이 개발한 카메라는 물체 감지 능력이 필요한 무인 로봇, 자율 주행차 등에 응용할 수 있고 특히 새와 유사한 환경에서 작동하는 드론에서 장착 효과가 클 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구 결과 로보틱스 분야 세계 최고 학술지 '사이언스 로보틱스' 온라인에 이날(한국시간, 30일) 게재됐다.

memory4444444@news1.kr