삼성전자가 사람 눈을 능가하는 ‘6억 화소’ 이미지센서 개발 목표를 밝혔다.

박용인 삼성전자 시스템LSI사업부 센서팀장(부사장)은 21일 삼성전자의 공시 홍보채널인 ‘삼성뉴스룸’ 기고문을 통해 “6억 화소 이미지센서를 포함한 무궁무진한 혁신을 위해 계속 도전할 것”이라며 “눈에 보이는 것은 모두 찍을 수 있고 보이지 않는 것도 표현하는 센서, ‘인간을 이롭게 하는 센서, 사람을 살리는 반도체’를 향한 삼성전자의 센서 개발은 이제 시작”이라고 전했다.

삼성전자는 지난해 8월 업계 최초로 1억8000만 화소의 이미지센서 ‘아이소셀 브라이트 HMX’를 선보였다. 6개월 만인 지난 2월에는 추가로 향상된 컬러필터 기술을 적용한 차세대 모바일 이미지센서를 내놨다.

이 센서에는 업계 최초로 ‘노나셀(Nonacell)’ 기술을 적용, 기존보다 카메라 감도를 최대 2배 이상 향상시켰다. 감도(Sensitivity)는 이미지센서가 빛에 대해 반응하는 정도로, 감도가 높을 수록 어두운 곳에서도 밝은 사진을 촬영할 수 있다.

삼성전자는 이런 기술을 바탕으로 지난달 1억800만 화소 카메라와 6.9형 디스플레이 등을 장착한 스마트폰 '갤럭시 S20 울트라'를 선보였다.

박용인 부사장은 “맛있는 음식이나 밤하늘의 보름달, 아이들의 미소 짓는 순간 등 일상을 스마트폰으로 기록하고 공유하는 것은 더 이상 특별한 일이 아니다”라며 “휴대성과 편리성이 강화된 스마트폰의 카메라로 일반인들도 쉽게 실시간 라이브 방송을 할 수 있게 된 것은 물론, 8K 고화질 영상 등 전문가 못지않은 촬영도 가능하다. 이 놀라운 스마트폰 카메라 발전의 중심에는 ‘모바일 이미지센서 반도체’가 있다”고 설명했다.

이어 “메모리 반도체 1등 DNA와 세계 최고 공정기술을 가지고 있는 삼성전자는 ‘더 작으면서도 성능 좋은 이미지센서’를 만들고 있다”고 강조했다.

삼성전자가 목표로 내세운 ‘사람의 눈’은 5억 화소 이상의 해상도를 가지고 있다. 현재 DSLR 카메라는 약 4000만 화소, 플래그십 스마트폰은 1200만 화소의 주로 사용하는 수준이다.

5억 화소의 이미지센서의 구현은 현재 기술로도 단순히 픽셀의 숫자를 늘리는 식으로 구현이 가능하다. 그러나 이는 실용성이 떨어진다. 센서의 크기가 비대해지기 때문이다.

박용인 부사장은 이에 대해 “이미지센서의 픽셀 숫자만 늘리면 이미지센서가 너무 커지고 두꺼워져, ‘카툭튀’를 넘어 카메라 렌즈 부분이 손잡이처럼 커질 것”이라며 “지금의 슬림한 스마트폰 외관을 유지하면서 카메라 해상도를 높이려면 이미지 센서의 픽셀은 훨씬 더 작아져야 한다”고 설명했다.

이어 “픽셀이 작아질수록 빛을 받아들이는 면적이 줄어들어 성능은 떨어진다. 픽셀의 크기를 줄이면서도 성능은 유지시키는 것이 이미지센서 기술의 관건”이라고 말했다.

삼성전자는 픽셀 크기가 0.7㎛(마이크로미터)인 이미지센서를 처음 출시한 기업이다.

박용인 부사장은 “일부는 0.8㎛가 픽셀 기술의 한계라고 얘기하기도 했었다. 하지만, 삼성전자 엔지니어에게 ‘기술적 한계’란 좋은 동기부여이자, 넘어서야 할 숙명”이라고 그간의 성과를 평가했다.

현재 대부분의 카메라는 우리 눈에 보이는 가시광선 파장대역(450nm~750nm)이 도달하는 이미지만 촬영할 수 있다. 눈에 보이지 않는, 가시광선 이외의 파장대역이 도달하는 영역을 촬영할 수 있는 센서는 드물고, 가격도 비싸다.

삼성전자는 가시광선 영역을 넘어 자외선(파장대역 450nm 이하)과 적외선(파장대역 750nm 이상)을 활용할 수 있는 이미지센서도 연구하고 있다. 만약 이미지센서가 자외선 영역을 촬영할 수 있게 되면, 암조직의 색을 다르게 촬영하는 방식으로 피부암을 진단할 수도 있다.

또한 적외선 영역을 촬영할 수 있다면 농업·산업 영역에서도 쉽게 불량품을 구분할 수 있다. 생산성 향상에도 활용 가능하다.

박용인 부사장은 “사람 눈으로 보이지 않는 세균까지 볼 수 있는 센서를 꿈꾸고 있다”며 “카메라센서뿐 아니라 냄새를 맡는 후각, 맛을 느끼는 미각 등 다양한 센서 개발도 준비하고 있다”고 밝혔다. 인간의 오감을 대신하고 보이지 않는 영역에도 활용되는 센서를 개발하고 있는 셈이다.

박용인 부사장은 “꿈꾸는 만큼 넓힐 수 있는 무궁무진한 세계가 바로 센서 시장”이라 “2020년에도 화소 수 늘리고 픽셀 작게 하는 트렌드 지속, 스마트폰 넘어 자율주행차·IoT·드론에까지 이미지센서 응용 확대, 사람 눈을 능가하는 6억 화소 이미지센서 등 끊임없이 혁신할 것”이라고 강조했다.