[Tech 스토리] 삼성 '갤럭시S21의 눈', 아이소셀 HM3

기사입력 : 2021년01월17일 09:07

최종수정 : 2021년01월17일 09:57

사람의 눈 역할하는 이미지센서 기술력 점차 고도화
삼성전자 아이소셀 HM3, 0.8㎛ 크기 작은 픽셀 1억 800만개 집적
아이소셀 플러스 등 이미지센서 독자 기술력 도입
스마트 ISO 프로·슈퍼 PD 플러스 등으로 전문가같은 촬영

[편집자] 기업들의 신기술 개발은 지속가능한 경영의 핵심입니다. 이 순간에도 수많은 기업들은 신기술 개발에 여념이 없습니다. 기술 진화는 결국 인간 삶을 바꿀 혁신적인 제품 탄생을 의미합니다. 기술을 알면 우리 일상의 미래를 점쳐볼 수 있습니다. 각종 미디어에 등장하지만 독자들에게 아직은 낯선 기술 용어들. 그래서 뉴스핌에서는 'Tech 스토리'라는 고정 꼭지를 만들었습니다. 산업부 기자들이 매주 일요일마다 기업들의 '힙(hip)' 한 기술 이야기를 술술~ 풀어 독자들에게 전달합니다.

[서울=뉴스핌] 구윤모 기자 = 인간의 눈은 5억 화소 이상의 해상도를 갖고 있다고 합니다. 그야말로 '슈퍼 카메라'죠.

스마트폰에 탑재되는 카메라 역시 사람의 눈과 비슷한 수준을 구현해내는 방향으로 끊임없이 발전하고 있습니다. 여기에 일반인도 전문가 수준의 사진·동영상 촬영을 가능하도록 도와주는 기술이 더해지고 있습니다.

국내 1위, 전 세계 2위 스마트폰 이미지센서 제조업체 삼성전자 역시 사람 눈을 능가하는 6억 화소 이미지센서 개발에 도전하겠다는 목표를 세웠는데요. 오늘은 최근 삼성전자가 "최신 이미지센서 기술의 결정체"라며 자신 있게 내놓은 '아이소셀 HM3'에 대해 알아보겠습니다.

◆ 이미지센서란

[서울=뉴스핌] 구윤모 기자 = 이미지센서의 구조. 수광 소자로 구성된 픽셀에서 빛을 받아들인 후 로직층을 통해 디지털 신호로 변환하고, 이를 모바일프로세서에 전송한다. [사진=삼성반도체이야기] 2021.01.15 iamkym@newspim.com

아이소셀 HM3를 알아보기 전에 먼저 이미지센서가 무엇인지 살펴봐야 합니다.

이미지센서란 카메라 렌즈를 통해 들어온 빛(영상 정보)을 전기적 디지털 신호로 변환하는 역할을 하는 반도체를 뜻합니다. 디지털 기기의 '눈'으로 카메라의 화질을 결정하는 가장 중요한 역할을 합니다.

필름 카메라의 필름 역할을 한다고 이해하면 쉽습니다. 우리가 필름 카메라로 사진을 찍으면 렌즈를 통과한 빛이 필름에 노출되고 그 정보가 저장되는 것이 필름이죠. 이미지센서는 디지털 카메라의 필름인 셈입니다.

모바일 기기에 대한 소비자의 요구는 점차 커지고 있습니다. 디스플레이는 더 넓게, 그러면서도 기기는 더욱 작고 가볍게 만드는 것이 기술력을 결정짓는 요인이 되고 있는데요. 카메라 역시 스마트폰 기기에서 차지하는 영역은 점점 좁아지지만, 그 성능은 지속적으로 발전해야 하는 가혹한 운명(?)에 처해있습니다. 스마트폰 신 모델이 나올 때마다 '카툭튀'(카메라가 툭 튀어나옴) 여부가 소비자 사이에서 필수 체크 포인트가 될 정도죠.

이런 제한된 영역에 고성능 카메라를 담기 위해 필요한 것이 고도의 모바일 이미지센서 기술입니다. 작은 크기의 이미지센서에 더 밝고 선명한 사진을 제공하기 위해 초소형 픽셀에 고해상도, 고감도 사진을 구현하는 이미지센서 기술력이 필수가 된 것이죠.

◆ 삼성전자 이미지센서 핵심 기술 '아이소셀 플러스'

[서울=뉴스핌] 구윤모 기자 = 삼성전자 이미지센서 기술 '아이소셀 플러스' [사진=삼성반도체이야기] 2021.01.15 iamkym@newspim.com

화소를 의미하는 픽셀은 컴퓨터, TV, 모바일 기기 화면의 이미지를 구성하는 최소 단위를 의미합니다.

앞서 살펴본대로 이 픽셀의 크기를 줄이면서 최대한 많이 집적하는 게 이미지센서의 중요한 기술력인데요. 문제는 픽셀의 크기가 1㎛(마이크로미터∙100만분의 1m) 이하로 작아지면 픽셀 간의 구별이 모호해지면서 기술적 한계에 부딪히게 되는 점입니다.

이를 해결하기 위한 삼성전자의 기술력이 '아이소셀 플러스'입니다. 아이소셀 플러스는 픽셀 미세화에 따른 픽셀 간 간섭현상을 최소화하고 빛 손실을 최소화해 작은 픽셀로도 고품질의 이미지를 구현할 수 있는 삼성전자만의 독자 기술입니다. 이런 기술 덕분에 픽셀의 크기를 줄이면서도 지속적으로 화소 수를 늘릴 수 있는 것이죠.

또 한 가지 주목할 기술이 있습니다.

우리의 눈과 카메라의 가장 큰 격차를 느낄 때가 바로 밤인데요. 카메라는 빛을 충분히 받아야 고화소를 구현할 수 있는데, 어두운 밤에는 그 역할을 충분히 하기 어렵습니다. 더욱이 픽셀 크기가 점점 작아지면서 각 픽셀이 받는 빛의 양도 한계가 생기죠.

이에 삼성전자는 어두운 환경에서는 9개의 인접 픽셀을 하나의 큰 픽셀(3x3)처럼 빛을 받아들이게 하는 기술을 활용하고 있습니다. 이를 통해 감도를 높여 노이즈를 개선하고, 밝고 선명한 사진 촬영이 가능하게 만드는 것이죠.

◆ 갤럭시S21 울트라 탑재...아이소셀 HM3란

[서울=뉴스핌] 심지혜 기자 = 삼성전자가 0.8㎛(마이크로미터) 1억 800만화소 이미지센서 '아이소셀 HM3'를 출시했다. [사진=삼성전자] 2021.01.14 sjh@newspim.com

삼성전자가 최근 내놓은 아이소셀 HM3는 HMX, HM1에 이은 삼성전자의 3세대 0.8㎛ 1억 800만 화소 이미지센서입니다. '1/1.33인치' 크기에 무려 픽셀 1억 800만개를 집적한 것입니다. 앞서 살펴본 기술들이 있기에 구현할 수 있는 제품입니다.

삼성전자는 여기에 다양한 자체 카메라 기술까지 담아 어떤 상황에서도 전문가같은 촬영이 가능하도록 했는데요.

우선 '스마트 ISO 프로'는 터널의 출구와 같이 밝고 어두운 부분이 섞여있는 환경에서 서로 다른 ISO 값으로 빛을 증폭하고 이를 합성하는 HDR(High Dynamic Range) 기술입니다.

감도를 뜻하는 ISO는 빛에 얼마나 민감하게 반응하는지를 나타내는데요. 감도가 낮으면 빛에 둔감하게 반응하지만 사진의 화질은 향상되고, 반대로 감도가 높으면 빛에 민감하게 반응하지만 노이즈가 발생하게 됩니다.

HMR은 여러 장의 이미지를 다른 노출로 촬영해 합성하는 기술을 의미하는데요. 시간을 달리해 여러 번 촬영하는 기존 HMR 기술은 피사체의 움직임이 잔상으로 나타날 수 있는 반면 스마트 ISO 프로는 이미지 촬영 감도 차이를 이용하는 기술이기 때문에 잔상을 최소화할 수 있는 것이 특징입니다.

스마트 ISO 프로 모드에서는 기존 10비트(10억 7000만 색상)보다 약 64배 이상 색 표현 범위를 넓힌 12비트(687억 색상)로 촬영하기 때문에 더 풍부한 색 표현이 가능합니다.

이외에도 마이크로 렌즈를 탑재한 '슈퍼 PD 플러스' 기술이 있습니다. 어두운 환경에서도 기존보다 50% 빠르게 초점을 검출할 수 있어 흔들림 없는 이미지를 촬영할 수 있습니다.

[서울=뉴스핌] 구윤모 기자 = 삼성 갤럭시 S21 울트라 [사진=삼성전자] 2021.01.15 iamkym@newspim.com

이번 아이소셀 HM3는 갤럭시S21 울트라 모델에 탑재됐습니다. 갤럭시S21 울트라는 삼성전자가 오는 29일부터 전세계에 출시하는 갤럭시S21 시리즈의 최상위 모델입니다.

장덕현 삼성전자 시스템LSI사업부 센서사업팀 부사장은 "아이소셀 HM3는 최신 카메라 기술이 집약된 삼성전자 이미지센서 기술력의 결정체로 차세대 모바일 기기의 핵심 솔루션"이라고 자부심을 드러냈습니다.

이런 추세라면 우리의 눈보다 더 뛰어난 스마트폰 카메라가 나오는 것도 불가능은 아닐 것입니다. 내 눈보다 스마트폰 카메라를 더 믿는 세상도 머지않아 보입니다.

iamkym@newspim.com

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[단독] 해군 2030~2040년 '건함계획' 발표 [서울=뉴스핌] 오동룡 군사방산전문기자= 해군이 2030년대부터 2040년까지 한국형 이지스함(KDDX)을 3차까지 진행해 총 18척을 확보하고, 장보고IV 사업을 새로 시작하고, 해상초계기를 추가로 도입하기로 하는 등 새로운 '건함계획'과 '해상초계 전력 계획'을 마련한 것으로 확인됐다. 해군의 이 같은 움직임은 북한이 지난 10일 노동당 창건 80주년 열병식에서 각종 전술핵 탑재 무기와 신형 전략무기 체계를 대거 공개하며 대남 위협 수위를 끌어올리고 있는 데 따른 대응 차원으로 풀이된다. 특히 북한의 신형 잠수함발사탄도미사일(SLBM)과 초음속 순항미사일 2종, 그리고 5000톤급 신형 구축함 최현함의 장거리 타격 능력 강화 정황이 확인되면서, 우리 군의 대응체계와 방어공백에 대한 우려가 커지고 있는 데 따른 것이다. 한화오션이 서울ADEX에 선보인 한국형 이지스함(KDDX) 모형. [사진=디펜스타임스 제공] 2025.10.20 gomsi@newspim.com ◆한국형 차기 이지스 구축함(KDDX) 12척 추가 건조 = 해군은 최우선으로 만재배수량 8000톤급 한국형 차기 이지스 구축함(KDDX) 추가 전력 확보에 나서기로 했다. 해군은 세종대왕급(세종대왕함, 율곡이이함, 서애류성룡함) 구축함, 정조대왕급(정조대왕함, 다산정약용함, 3번함 건조 중) 구축함 등 이지스 구축함 6척 확보와 함께 KDDX를 최대 18척까지 보유하겠다는 계획을 수립했다. KDDX 사업은 배 선체부터 전투 체계, 레이더 등 무장을 국내 기술로 만드는 국산 구축함 사업이다. 미니 이지스함 6척을 건조한다. 신형 군함을 도입하는 7조8000억 원 규모의 KDDX 사업은 방위사업청이 우왕좌왕 하는 사이 진전되지 않고 있음에도, 해군이 KDDX Batch-Ⅱ, KDDXⅡ 사업을 만들어 국산 이지스함을 추가로 확보하려는 계획을 세운 것은 한미 간 '기술 이전 문제' 때문으로 보인다. 국민의힘 강대식 의원이 19일 해군본부에서 제출받은 자료에 따르면, 해군은 지난해 6월 미 해군 측에 서한을 보내 "북한 위협 대응을 위해 정조대왕급 이지스함과 SM-3/6 함대공미사일 확보 등을 추진 중이지만, 이지스함 전투력을 크게 높이는 협동교전능력(CEC) 미탑재로 초수평선, 장거리 대공표적 대응 능력이 제한되고 있다"며 대한(對韓) 수출을 요청했다. CEC는 지구의 곡면 특성을 감안, 여러 함선과 항공기에서 레이더 등으로 추적·확보된 표적정보를 고용량 네트워크를 통해 실시간 융합·분배해서 공통 표적을 산출, 원격교전을 치를 수 있도록 지원하는 체계다. 이에 대해 미 해군은 같은 해 8월 답신에서 "미 정부의 수출통제 및 기술이전 정책은 한국에 대한 CEC 수출을 지원하지 않는다"며 거부 의사를 밝혔다. 미 해군은 거부의 이유로 밝힌 '수출통제 및 기술이전 정책'이 무엇을 의미하는지 구체적으로 명시하지 않았다. 호주는 2018년 호바트(Hobart)급 방공구축함, 일본은 2020년 8번째 이지스함이자 아타고급의 개량형인 마야급 이지스함에 CEC를 탑재하도록 허용했지만, 한국에는 CEC를 판매할 의사가 없다는 뜻을 명백하게 밝힌 것이다. 호주·일본에는 CEC를 제공한 미국이 같은 동맹국인 한국에는 수출하지 않으려는 '이중적 태도'에 실망한 해군이 이지스함 기술 국산화를 표방하는 KDDX 추가 건조로 방향을 틀었던 것으로 보인다. 미국의 판매 거부에 따라 해군은 2030년대 중·후반까지 미국 CEC와 유사한 '한국형 해상통합방공체계'를 구축하는 것으로 선회했다. 이를 위해 국방과학연구소(ADD) 주도로 관련 핵심기술 개발을 추진할 예정이다. ADD가 개발하는 한국형 해상통합방공체계는 이지스 구축함, 해상초계기, 항공모함 등 해군 전력과의 연동, 그리고 장거리 미사일 요격체계(L-SAM) 등 첨단 무기체계에 적용이 가능하다. 하지만 미국산 전투체계를 쓰는 세종대왕급·정조대왕급 이지스함에선 한·미 간 체계 연동 및 통합 여부 등이 불확실해 원활한 운용을 장담하기 어렵다는 전망이 나온다. 따라서 해군은 정조대왕급 이지스함 추가 건조보다는 KDDX 추가건조를 선택한 것으로 풀이된다. KDDX 사업은 총 개념설계→기본설계→상세설계 및 선도함 건조→후속함 건조 순으로 이뤄진다. 개념설계는 2012년 당시 대우조선해양(현 한화오션)이 수주했고, 기본설계는 2020년 현대중공업(현 HD현대중공업)이 따냈다. 현재 상세설계 및 선도함 건조에 착수해야 하지만, 사업자 선정을 두고 양 업체 간 갈등이 심해지며 연기됐다. HD현대중공업은 기존 관례대로 기본설계를 주도한 업체가 수의계약을 맺어야 한다고 주장했다. 반면 한화오션은 HD현대중공업이 보안 벌점을 받은 점을 거론하며 '경쟁입찰'로 사업자를 선정해야 한다고 맞서고 있다. 업계 관계자는 "한화와 현대가 서로 한 치의 양보 없이 다투고 있는지 그 이유를 알 것 같다"면서 "KDDX 사업에서 한화와 현대의 대결은 '6척 싸움'이 아니라 '18척 싸움'이기 때문에 한 치의 양보 없는 대결 양상으로 치닫는 것 같다"고 했다. 해군은 현재 추진 중인 KDDX 6척 건조 사업이 출발하고, 차기호위함(FFX) Batch-IV 사업이 끝나는 즉시 곧바로 개량형이라 할 수 있는 KDDX Batch-II 사업을 실행한다는 계획이다. 최종적으로 새로운 개념을 적용한 KDDX-II 사업을 2035년 이후에 도입하기로 했다. HD현대중공업이 건조해 지난해 말 해군에 인도한 차세대 호위함(울산급 Batch-Ⅲ) 선도함 '충남함' [사진=HD현대중공업] 2025.10.20 gomsi@newspim.com ◆차기호위함(FFX) 사업 종료 후 차기호위함(FFX)-II 사업 = 한편, 해군은 기존 차기호위함(FFX) Batch-I/II/III/IV 사업을 완료한 후, 차기호위함(FFX)-II를 계획하고 있다. 해군은 FFX-II 사업에 대해서는 명확한 입장이지만, 건조시기와 구체적 제원에 대해서는 밝히지 않고 있다. 현재 해군은 차기 호위함(FFX) 사업으로 총 26척의 호위함(FFG)을 전력화 한다. FFX Batch-I 사업으로 인천급 호위함 6척, FFX Batch-II 사업으로 대구급 호위함 8척을 건조했고, FFX Batch-III 사업으로 충남급 호위함 6척을 건조하고 있다. 해군은 현재 차기 호위함(FFX) Batch-IV 사업으로 2023년부터 2032년까지 약 3조2500억 원을 투입, 총 6척을 건조하는 'FFX Batch-IV'(울산급 Batch-IV) 사업을 진행 중이다. 2029~2030년경 6척의 함정 모두가 해군에 인도될 예정이다. FFX 사업이 완료되면 광개토대왕급 구축함까지 모든 해역함대의 노후화된 중·대형 함정이 교체가 완료된다. ◆AI 기반의 연안초계함(OPV) 사업을 진행 = 또한 1000t급 연안초계함(OPV) 사업을 진행해, 미사일 고속함 PK-A/고속함 PK-B로 대표되는 고속함들을 보완할 계획이다. 연안초계함(OPV)은 인력 절감과 효율성을 위해 AI(인공지능) 기반의 자동화·무인화 기술이 적용된 미래형 함정이다. 1500~2200톤급으로, 기존 초계함보다 거주성 등이 향상시켜 연안 및 해상 경비, 해양 안전, 어업 지도, 해양 오염 감시 등 다양한 임무를 수행하도록 설계된다. 2020년 11월 10일 대우조선해양 거제 옥포조선소에서 진수한 중형급 잠수함 2번함 '안무함(KSS-Ⅲ, 3000톤급)'. 안무함은 2018년 9월 진수한 도산안창호함에 이은 장보고-Ⅲ급 두 번째 잠수함이다. 해군이 건조하는 '장보고Ⅳ' 잠수함도 같은 체급의 형상이다. [사진=대우조선해양] 2025.10.20 gomsi@newspim.com ◆장보고IV 사업 추진에 이어 2040년경 원잠 추진 = 한편, 해군의 수중전력인 잠수함 전력증강 계획에 대해 살펴보자. 해군은 2035년 이후 현재 장보고III Batch-I/II/III를 끝내고, '장보고IV 사업'으로 넘어간다. 최종 결론이 나오기 전이지만, 해군이 밝힌 장보고IV 사업은 그동안 2000톤급 잠수함으로 알려졌으나, 해군이 이번에 밝힌 방향은 3000톤급인 것으로 알려지고 있다. 장보고IV 사업 이후인 2040년 무렵, 해군은 차세대 잠수함을 건조할 계획으로, 원자력 추진 기관을 탑재하는 것을 염두에 두고 있다. ◆P-8A 포세이돈 후속으로 한국형 해상초계기 개발 계획 = 해군은 현재 P-3C/CK와 15대와 P-8 포세이돈 6대 등 21대의 해상초계기를 보유, 휴전선 길이의 9.5배, 남한 넓이의 3.3배에 이르는 30만㎢의 작전해역에 대한 상시감시와 주요 해상교통로를 보호하는 데 주력하고 있다. 해군항공사령부 전력은 현재 P-8A 포세이돈 6대를 주력으로 2030년대를 맞이한다. 하지만 해군은 이번에 기존 P-3C/CK 대체용으로 한국형 해상초계기 사업을 추진할 계획임을 분명히 했다. 지난 5월 29일 경북 포항기지에서 발생한 P-3CK 해상초계기 추락사고는 1968년산으로, 무려 57년을 운용한 노후 항공기의 위험성을 해군에 각인시켰다. 한국항공우주산업(KAI)이 서울ADEX에서 선보인 한국형 해상초계기 모형. KAI는 2017년 스웨덴 사브가 제시한 '소드피시형'의 국내 개발 해상초계기를 제시하고 있다. [사진=디펜스타임스 제공] 2025.10.20 gomsi@newspim.com 해군 관계자는 "해군은 현재의 P-3CK 기종을 2030년까지 운용하고, 그 이후에 최신예 한국형 해상초계기를 도입을 개획하고 있다"면서 "사고가 난 초계기와 동형인 나머지 P-3CK 7대의 조종사 안전, 그리고 대잠전력의 공백을 막기 위해 한국형 해상초계기 도입사업을 앞당겨야 할 필요가 있다"고 했다. 다만 2025년 10월 기준, 해군은 해상초계기를 해외 직도입으로 할지, 국내개발로 할지, 획득방법을 결정하지는 않은 것으로 알려졌다. 내년 1/4 분기에 획득방법을 결정하는 것으로 알려졌다. 업계 관계자는 "한국항공우주산업(KAI)에서는 2017년 스웨덴 사브가 제시한 소드피시형의 국내 개발 해상초계기를 제시하고 있다"면서 "KAI가 기존의 에어버스 A320 여객기를 개조하는 개발 계획에서 한 발짝 물러난 것으로 보인다"고 했다. 향후 해상초계기 추가 소요는 운용인력을 감안해 11대로 알려졌다. gomsi@newspim.com 2025-10-20 11:12