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[IT뉴스]스마트폰 카툭튀는 왜 사라지지 않는 걸까 [IT 잡학다식]

온카뱅크관리자

2024-04-09 18:01:03

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 <img alt="출처: Unsplash / theregisti" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202404/09/etimesi/20240409180105569ewku.jpg" data-org-width="600" dmcf-mid="BrkK7z5r8c" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202404/09/etimesi/20240409180105569ewku.jpg" width="658">
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 출처: Unsplash / theregisti
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 요즘 스마트폰 카메라는 성능이 굉장히 좋습니다. 이미지 센서 크기가 커지면서 전체적인 화질이 개선됐고, 카메라가 여러 대라 다양한 화각으로 피사체를 촬영할 수 있죠. 여기에 인공지능(AI) 등 소프트웨어 기술이 접목되면서, 100배줌 같은 말도 안 되는 기능까지 구현했어요. 스마트폰 카메라만으로도 고품질의 사진을 촬영할 수 있는 단계에 이르렀죠.
 하지만 문제가 있습니다. 스마트폰 카메라 성능이 좋아질수록, 이른바 ‘카툭튀’는 심해졌어요. 카툭튀는 ‘카메라만 툭 튀어나왔다’의 줄임말이에요. 처음에는 스쳐 지나가는 신조어 정도로 취급됐지만, 현재는 돌출된 스마트폰 카메라를 지칭하는 대명사로 자리 잡았죠. 그만큼 카툭튀 현상이 심화해 왔다는 건데요. 왜 스마트폰은 카툭튀를 벗어나지 못할까요.
 사진 촬영의 핵심은 카메라 모듈
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 <img alt="출처: 삼성전기" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202404/09/etimesi/20240409180106814gsuh.png" data-org-width="548" dmcf-mid="bCKhmsNfxA" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202404/09/etimesi/20240409180106814gsuh.png" width="658">
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 출처: 삼성전기
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 카툭튀가 사라지지 않는 이유를 이해하려면 스마트폰 카메라 모듈에 대해 알 필요가 있어요. 카메라 모듈은 촬영을 담당하는 스마트폰의 핵심 부품 중 하나인데요. 그 안에는 여러 가지 부품이 들어 있습니다. 대표적으로 렌즈, 액추에이터(Actuator), 이미지센서 등이 있어요. 적외선(IR) 필터, 전기회로 등도 포함되죠.
 렌즈는 카메라 모듈에 들어오는 빛을 굴절시켜 초점 거리를 맞춰요. 렌즈는 여러 장이 하나로 결합된 조립품 형태로 탑재되는데요. 삼성전기에 따르면 렌즈 조립품은 렌즈, 베럴(Barrel), 스페이서로 구성돼 있어요. 베럴은 다수의 렌즈를 하나로 조립하기 위한 껍데기에요. 스페이서는 렌즈 사이 거리를 유지하는 용도죠. 렌즈는 앞서 설명했죠.
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 <img alt="출처: 삼성전기" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202404/09/etimesi/20240409180108176jchq.png" data-org-width="489" dmcf-mid="KdguF3WA8j" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202404/09/etimesi/20240409180108176jchq.png" width="658">
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 출처: 삼성전기
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 액추에이터는 렌즈 조립품을 상하좌우로 이동시키는 데 쓰입니다. 이를 통해 초점을 잡거나, 흔들림이 많은 상황에서 정확하게 피사체를 촬영할 수 있도록 돕죠. 스마트폰에는 OIS와 같은 손떨림방지 기능이 탑재돼 있는데요. 액추에이터는 카메라가 흔들리는 방향의 반대 쪽으로 렌즈를 움직여, 떨림을 상쇄합니다. 자동초점(AF)이나 광학줌도 액추에이터의 도움이 필요하죠.
 이미지센서는 카메라 모듈의 핵심 부품이에요. 이미지센서는 카메라 렌즈를 통해 들어온 빛을 전기적인 디지털 신호로 변환합니다. 쉽게 말해 빛이라는 영상 정보를 스마트폰에서 처리할 수 있도록 디지털화한다는 겁니다. 이는 사람의 눈과 비슷해요. 각막과 수정체를 통과한 빛은 망막에 맺히고, 시신경을 지나 뇌로 향해요. 우리는 이런 과정을 통해 앞을 봅니다. 이때 각막과 수정체는 렌즈, 망막과 시신경은 이미지센서에 해당합니다.
 카메라 모듈, 카툭튀와 무슨 상관?
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 <img alt="출처: 삼성전자" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202404/09/etimesi/20240409180109452bvhd.jpg" data-org-width="600" dmcf-mid="9ycCrmaVxN" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202404/09/etimesi/20240409180109452bvhd.jpg" width="658">
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 출처: 삼성전자
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 스마트폰 카메라 사양을 보면 '1억 화소', '2억 화소'와 같은 단어를 봤을 겁니다. 이는 이미지센서가 지닌 전체 화소 수를 의미합니다. 화소는 다른 말로 픽셀(Pixel)이라고도 불리는데, 스마트폰 촬영 품질에 영향을 미치는 중요한 요소 중 하나에요. 화소 수는 흔히 해상도로 표현하곤 하는데요. 해상도는 가로 방향의 픽셀 수, 세로 방향의 픽셀 수를 나타냅니다.
 예를 들어 1920 x 1080(FHD) 해상도가 있다면, 가로에 화소가 1920개, 세로에 1080개 있다는 의미예요. 이를 곱하면 전체 화소 수가 되고요. 화소는 이미지를 구성하는 하나의 점이라고 보면 됩니다. 1억개의 점을 찍어 그린 그림과 1000개의 점으로 만든 그림 중에 무엇이 더 선명할까요. 당연히 전자입니다. 화소가 많을수록 이미지는 더욱더 선명해져요.
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 <img alt="출처: LG전자" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202404/09/etimesi/20240409180110697gtxu.png" data-org-width="500" dmcf-mid="2bkhmsNfQa" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202404/09/etimesi/20240409180110697gtxu.png" width="658">
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 출처: LG전자
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 화소 수를 늘리려면 어떻게 해야 할까요. 이미지센서 크기를 키우거나, 각 화소의 크기를 작게 쪼개야 합니다. 그러나 현실적으로 제약이 많습니다. 스마트폰 크기를 보세요. 전문가용 카메라에 비해 얇고 작습니다. 무작정 큰 이미지센서를 탑재하긴 어렵죠. 수를 늘리는 것도 한계가 있어요. 픽셀이 작고 많을수록 빛 간섭 현상이 발생해 화질은 오히려 떨어집니다.
 스마트폰 업계는 빛 간섭 같은 부작용을 기술적으로 해결하면서, 이미지센서 크기를 키우는 방향으로 발전해 왔어요. 촬영 품질을 포기할 수는 없으니까요. 2억 화소, 1인치 크기 이미지센서와 같은 문구를 보면 알 수 있어요. 그만큼 이미지센서가 커졌다는 의미니까요.
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 <img alt="출처: 샤오미" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202404/09/etimesi/20240409180111986zlhw.jpg" data-org-width="636" dmcf-mid="VIMain6F4g" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202404/09/etimesi/20240409180111986zlhw.jpg" width="658">
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 출처: 샤오미
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 다만, 이러한 추세가 지속되면서 덩달아 카툭튀 현상도 더욱 심화했습니다. 이미지센서가 커지면 빛을 모아주는 렌즈 크기도 커져야 합니다. 화소가 빛을 잘 받아들여야 이미지 품질이 좋아지거든요. 밤보다 낮에 찍은 사진 품질이 더 낫잖아요.
 이미지센서 크기가 커지면 화소 수가 늘어나고 전체적인 해상도가 커집니다. 화소의 가로·세로 배열을 해상도라고 했죠. 전체 해상도가 커진다는 의미에요. 그렇게 되면 한 번에 화면에 담을 수 있는 이미지 크기도 덩달아 커지겠죠. 이를 교정하려면 렌즈와 이미지센서 사이 거리를 벌려야 해요. 초점거리를 더 많이 확보해야 하죠. 그래야 적당한 화각을 유지할 수 있어요. 초점거리가 늘어났다는 건 카메라 모듈의 크기가 전체적으로 두꺼워진다는 의미예요.
 자동초점, OIS 기능을 기본 제공하는 스마트폰이 많죠? 액추에이터는 안 그래도 카메라 모듈에서 큰 부피를 차지하는 부품인데요. 이처럼 다양한 기능을 제공해야 하다 보니, 이전보다 더 커졌죠. 결국 스마트폰이라는 작은 기기로 고품질 촬영 경험을 제공하기 위해 전체적으로 카메라 모듈 크기를 늘릴 수밖에 없었어요.
 카툭튀를 줄이는 폴디드 카메라
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 <img alt="출처: 삼성전기" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202404/09/etimesi/20240409180113670sqjc.png" data-org-width="546" dmcf-mid="fFe9zq1mxo" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202404/09/etimesi/20240409180113670sqjc.png" width="658">
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 출처: 삼성전기
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 요즘에는 폴디드(Folded) 카메라 모듈을 탑재한 스마트폰이 많습니다. 폴디드 모듈은 프리즘을 이용해, 빛이 들어오는 방향을 꺾습니다. 그 덕에 렌즈와 이미지센서 사이의 거리를 물리적으로 늘리지 않고도 초점거리를 길게 확보할 수 있어요. 전체적인 형태도 가로 방향으로 눕혀져 있기에 카메라 모듈을 수직으로 쌓아 올릴 필요가 없어요. 카툭튀 현상도 더 완화되겠죠.
 긴 초점거리를 확보할 수 있다는 건 멀리 있는 피사체를 찍는 데 유리하다는 의미입니다. 망원 카메라로 활용하기에 적합하겠죠. 실제 폴디드 카메라 모듈은 망원 카메라에 자주 쓰여요. 대신 카메라 모듈을 수평으로 배치하기에 기존 방식보다 내부 공간을 더 많이 차지합니다. 다행히 최근에는 스마트폰 크기가 전반적으로 커지면서, 여유가 있다고 합니다.
 테크플러스 윤정환 기자 (tech-plus@naver.com)
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