![[사이언스임팩트(10)]'독수리 눈' 착안 신개념 카메라 등장...드론·로봇에 최적화](https://idailynews.news.fitplay.kr/media/remote?u=aHR0cHM6Ly9jZG4uaWRhaWx5bmV3cy5jby5rci9uZXdzL3RodW1ibmFpbC8yMDI0MDUvMTAyNTczXzMzMzg1XzUwNDJfdjE1MC5qcGc&s=9304d3153b8d2feef398171d194c0c0b)
새들의 눈은 멀리 있는 물체를 확대해 쉽게 볼 수 있도록 돼 있다. 높은 나무 위에서 서식하는 생활환경에 맞춰 망막에 깊고 좁은 모양의 함몰부위인 '중심와'(中心窩, fovea centralis)가 존재하도록 진화를 거듭해왔기 때문이다.
새 중에서도 독수리의 눈은 중심와가 더욱 발달돼 있다. 마치 망원렌즈 처럼 빠르고 정교하다. 독수리는 수 ㎞(킬로미터) 떨어진 곳에서 움직이는 먹잇감을 포착, 날카로운 발톱으로 순식간에 낚아챈다.
독수리를 '하늘을 나는 최상위 포식자'로 만든 결정적 무기인 셈이다. 독수리 눈의 구조와 기능을 모방해 물체의 감지 기능을 최적화한 새로운 개념의 카메라가 국내 연구진에 의해 개발됐다.
기초과학연구원(IBS) 김대형 나노입자연구단 부연구단장 연구팀은 송영민 광주과학기술원(GIST) 교수팀과 공동으로 새 눈의 구조와 기능을 모방한 물체 감지 특화 카메라를 개발했다고 30일 밝혔다.
연구팀은 새 눈의 구조와 기능에서 영감을 받아 카메라를 설계했다. 이렇게 개발한 카메라는 인공 중심와와 가시광선 및 자외선 감지가 가능한 다중 파장 이미지 센서로 구성된다.
연구팀은 새의 중심와 구조를 모방한 인공 중심와를 제작하고 광학 시뮬레이션을 통해 이미지 왜곡 없이 멀리 있는 물체를 확대할 수 있는 최적의 디자인을 고안하는데 성공했다.
연구팀은 이어 우수한 전기적‧광학적 특성을 가진 페로브스카이트 물질을 활용, 다중 파장 이미지 센서를 제작했다.
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 없으나, 연구진이 제작한 물체 감지 특화 카메라는 시야의 중앙부에서 물체를 확대하면서 주변부 시야도 동시에 제공해준다.
연구팀에 따르면 이 카메라는 시뮬레이션을 통해 개발한 카메라의 물체 인지 및 움직임 감지 능력을 확인한 결과 물체 인지 능력은 약 2배, 움직임의 변화율은 3.6배 증가해 더욱 민감하게 움직임을 감지할 수 있다.
필터 없이 가시광선 및 자외선을 구분해 감지하기 때문에 시각 정보가 다양해지고 공정 비용과 무게가 절감되는 장점도 있다.
연구를 이끈 김대형 부연구단장은 “새의 눈은 높은 곳에서 빠르게 비행하는 과정에서도 멀리 있는 물체를 빠르고 정확하게 인식하기 유리한 구조로 진화했다”며 “이번에 개발한 카메라는 물체 감지 능력이 필요한 무인 로봇, 자율 주행차 등에 응용할 수 있을 것"이라고 설명했다.
특히 새와 유사한 환경에서 작동하는 드론에 탑재될 경우 더욱 효과가 클 것으로 연구팀은 기대하고 있다. 이 연구 결과는 국제학술지 ‘사이언스 로보틱스’ 온라인판에 30일 게재됐다.
공동 제1저자인 박진홍 IBS 나노입자연구단 연구원은 “연구팀은 다중 파장 이미지 센서 제작을 위한 전사 공정도 새롭게 개발했다”며 “선행 연구에서 개발한 페로브스카이트 패터닝 기술과 결합해 필터 없이 가시광선뿐 아니라 자외선까지 감지가 가능한 센서를 완성할 수 있었다”고 설명했다.
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