[인더스트리뉴스 최정훈 기자] 과거 ‘상보형 금속산화물 반도체’(CMOS) 센서는 동적 범위, 판독 노이즈, 프레임 레이트 및 해상도 저하 등의 문제들로 적용 분야를 넓히는데 한계가 있었다. 낮은 조명 성능, 광범위한 동적 범위, 고충실도가 필요한 과학 응용 분야에서도 센서 역할을 소화해내는 sCMOS에 이목이 집중됐던 이유이다.

CMOS 센서가 최근 까다로운 영상 처리 기능이 요구되는 생의학 응용분야로까지 보폭을 키우는 양상이다. [사진=플리어]

차세대 CMOS 센서로 각광받고 있는 sCMOS 센서는 CCD(전하 결합 장치) 센서와 CMOS 센서 간 공백을 메우기 위한 일환으로 개발됐다. 최근에는 까다로운 영상 처리 기능이 필요한 생의학 응용분야로까지 발을 넓히기 위해 경주하고 있다.

수요자 측에서는 현미경 카메라, 조직학 카메라, 세포학·세포 유전학 카메라, 또는 표면 형광 카메라 등을 선택할 때 sCMOS와 CMOS를 두고 여러모로 잣대를 들이대 봐야 하는 상황이다. 

두 센서의 상대적인 우월성은 카메라에 도달하는 광량 또는 특정 응용 분야에 필요한 성능 조합과 같이 단번에 간파할 수 있는 경우도 더러 있다. CMOS이든 sCMOS이든 단색 센서가 제공하는 내재적인 양자 효율 이점을 감안해 컬러 센서보다 단색 센서를 선택해야 한다. 백색광은 sCMOS 센서가 필요하지 않을 만큼 충분히 밝기 때문에 표면 형광 조명을 사용할 가능성이 비교적 높다.

sCMOS 센서는 후면 조명과 대형 화소가 특징으로, CCD 기술과 마찬가지로 전체 노이즈를 줄이는 데에서 진가가 발휘된다. 또한 sCMOS 카메라에는 일반적으로 오래 노출되면서 발생하는 열 생성 노이즈를 저감할 수 있는 Peltier 냉각 시스템이 내장돼 있다.

Blackfly 카메라 [사진=플리어]

이 와중에 기존 CMOS 제조업체들은 양자 효율(유입 광자 수집 능력), 판독 노이즈 저감 성능(이 노이즈 내 에서 낮은 유입 광자 수준도 유실되지 않도록 보장), 후면 조명 구현 기능 등을 대폭 개선하며 쉽사리 sCMOS에 시장을 내주지 않았다. sCMOS 카메라 보다 저렴하다는 것도 강력한 경쟁력이다. 일부 센서는 양자 효율이 개선되고 노이즈를 줄여 냉각 기능이 필요하지 않은 생의학 영상 응용 제품에 안착했다는 점도 주목된다. 

비용을 절감하는 다른 요인은 인터페이스 비중이 크다는 점을 좌시해서는 안 된다. CMOS 센서는 오랫동안 USB3, GigE 및 10GigE와 같은 소비자 인터페이스와 결합돼 사용됐다. 이 인터페이스는 프레임 그래버가 필요하지 않기에 시스템을 단순화하고 비용을 줄일 수 있다.

한편, 성능 매개변수가 유사한 통상적인 sCMOS 설치 비용이 미화 10,000 달러를 상회하는 반면 이에 비견되는 성능의 CMOS 카메라는 미화 1,000 달러 미만이라는 것을 무시할 수 없다. 최고 성능이 필수인 분야는 sCMOS 카메라 도입이 불가피하겠지만 기존 CMOS 센서로 충족할 수 있다면 괄목할만큼 비용을 절감할 수 있다.

Oryx 카메라 [사진=플리어]

이에 플리어의 카메라라가 부각된다. 플리어 카메라 제품군 Backfly S 및 Oryx는 케이스형 및 기판 수준 폼팩터에 결합할 수 있는 센서 옵션도 광범위하다. 모두 응용 제품을 빠르게 구축하도록 고안된 GenICam3 및 Spinnaker SDK를 사용해 제어 및 프로그래밍 가능하다. Blackfly S 카메라 제품군은 가장 광범위한 센서 및 인터페이스, USB3 및 GigE를 제공한다. Oryx 카메라 제품군은 고해상도 센서와 고속 10GigE 인터페이스로 무장했다. 

카메라 모델의 선택 범위를 좁힐 수 있도록 플리어는 14개 이상의 EMVA 1288 기반 영상 매개변수를 갖춘 머신비전 모델 선택 도구도 마련했다. 낮은 조명 조건에서 성능이 양호한 모델을 검색하려면 절대 고감도, 양자 효율 및 동적 범위 값 검색을 필터링하면 된다.

[최정훈 기자 (news@industrynews.co.kr)]

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