독수리 눈 닮은 고성능 카메라 개발, 드론과 로봇에 큰 기대

기초과학연구원(IBS)과 광주과학기술원(GIST) 연구팀이 독수리의 눈 구조를 모방한 새로운 카메라를 개발했습니다. 이 카메라는 무인 로봇과 드론 등에 적용될 수 있으며, 물체 감지 능력이 기존 시스템보다 크게 향상되었습니다. 이번 글에서는 이 혁신적인 카메라의 개발 배경, 특징, 그리고 적용 가능성에 대해 자세히 알아보겠습니다.

 

독수리 눈의 구조와 기능

독수리의 눈은 높은 나무 위에서 멀리 있는 물체를 확대해 볼 수 있도록 진화했습니다. 이는 중심와(fovea)라는 깊고 좁은 구조 덕분으로, 원추세포가 높은 밀도로 분포해 있어 더욱 선명하게 인지할 수 있습니다. 이러한 구조는 자외선도 감지할 수 있어, 사람이 보지 못하는 시각 정보를 제공합니다. 독수리 눈의 이러한 특징은 물체를 빠르고 정확하게 인식하는 데 큰 도움을 줍니다.

카메라 개발 배경과 목표

연구팀은 독수리 눈의 구조와 기능을 모방해 물체 감지에 특화된 카메라를 개발하기로 했습니다. 이를 통해 무인 로봇, 자율 주행차, 드론 등 다양한 분야에서 활용 가능한 고성능 카메라를 만드는 것이 목표였습니다. 특히, 멀리 있는 물체를 확대하면서도 주변부 시야를 제공해 전체적인 환경을 인식하는 능력을 높이고자 했습니다.

새의 중심와를 모방한 인공 중심와

송영민 GIST 교수팀과의 협업을 통해 새의 중심와 구조를 모방한 인공 중심와를 제작했습니다. 광학 시뮬레이션을 통해 이미지 왜곡 없이 멀리 있는 물체를 확대할 수 있는 최적의 디자인을 고안했습니다. 이로써 기존 카메라와 달리 확대된 물체의 주변부도 인지할 수 있게 되었습니다.

 

▲ 독수리 눈 닮은 고성능 카메라 개발 유튜브

 

다중 파장 이미지 센서의 개발

연구팀은 페로브스카이트 물질을 활용해 다중 파장 이미지 센서를 제작했습니다. 서로 다른 파장 영역을 흡수하는 4종류의 페로브스카이트 물질을 사용해 색 필터 없이 색을 구분할 수 있는 센서를 구현했습니다. 이러한 기술은 가시광선뿐만 아니라 자외선도 감지할 수 있어 더욱 다양한 시각 정보를 제공합니다.

개발된 카메라의 특징과 장점

연구진이 제작한 카메라는 시야의 중앙부에서는 물체를 확대하면서 주변부 시야도 제공합니다. 필터 없이 가시광선 및 자외선을 구분해 감지하기 때문에 시각 정보가 다양해지고, 공정비용과 무게가 절감되는 장점도 있습니다. 또한, 움직임 감지 능력이 기존 카메라 시스템 대비 3.6배 증가하여 더욱 민감하게 움직임을 감지할 수 있습니다.

무인 로봇과 드론 적용 가능성

연구팀이 개발한 카메라는 무인 로봇, 자율 주행차 등에 응용할 수 있으며 특히 새와 유사한 환경에서 작동하는 드론에서 장착 효과가 클 것으로 기대됩니다. 이는 움직임 감지 능력이 기존 카메라 시스템 대비 크게 향상되었기 때문입니다. 드론과 무인 로봇이 복잡한 환경에서도 정확하고 빠르게 물체를 인식할 수 있게 해줍니다.

맺음말

새로운 카메라 기술은 무인 로봇과 드론의 물체 감지 능력을 획기적으로 향상시킬 것입니다. 이번 연구 결과는 5월 30일(한국시간) 로보틱스 분야 세계 최고 학술지인 ‘사이언스 로보틱스(Science Robotics, IF 25.0)’ 온라인 판에 게재되었습니다.

 

앞으로도 이러한 혁신적인 기술이 다양한 분야에 응용되어 우리의 생활을 더욱 편리하고 안전하게 만들기를 기대합니다. 이 기술이 무인 로봇과 드론뿐만 아니라 다른 산업 분야에서도 널리 활용되어, 기술 발전에 기여하기를 바랍니다.