수많은 광센서의 결합 디지털카메라 필름 역할

최근 디지털 카메라가 큰 인기다. 필름도 없는 디지털 카메라가 어떻게 사진을 찍을까. 디지털 카메라 안에 있는 CCD(전하결합소자)가 필름 역할을 하기 때문이다. CCD는 수많은 광센서를 결합한 것이다. 디지털 카메라에서 몇 백만 화소라는 말을 하는데 화소 수가 많을수록 사진의 화질이 좋다. 현재 일반 제품 중 가장 좋은 것은 400만500만 화소며, 값은 100만원 정도다. 이런 디지털 카메라는 사진을 찍은 뒤 A4 크기로 사진을 출력해도 아날로그 카메라와 큰 차이가 없다.

CCD는 네모난 판처럼 되어 있고, 그 위에 수많은 광센서들이 화소 수만큼 붙어 있다. 400만 화소라면 400만 개의 광센서가 CCD에 붙어 있다.

각각의 광센서 앞에는 컬라 필터가 붙어 있다. 빛의 삼원색인 빨강, 녹색, 파랑 필터다. 빨강 필터는 빨간 색 빛만 통과시키고, 이 빛이 광센서에 전달된다. 광센서는 해당 빛의 광량()을 전하량으로 바꾼다. CCD가 빛 알갱이를 전자로, 즉 빛을 전기 신호로 바꾸는 것이다. 이 전자에 대한 정보를 메모리 반도체에 기록하면 사진 파일이 된다.

CCD는 디지털 캠코더, 몰래 카메라, 감시 카메라 등 다양한 곳에 쓰인다. 지문이나 홍채 인식 장치 등도 CCD가 지문과 홍채를 찍는 것이다. 디지털 캠코더는 2050만 화소 정도로 카메라보다 화소수가 적어 정지화상의 화질이 떨어진다. 컴퓨터나 휴대폰에 달려 있는 카메라에는 CCD 대신 CIS(CMOS 이미지 센서)가 들어 있다. CIS는 똑같은 광센서를 이용하지만 만드는 방식이 간단해 값이 싸다. 대신 화질은 좋지 않다. 현재 세계적인 회사들이 CIS를 고화질로 만드는 연구를 하고 있어 34년 뒤에는 휴대폰에서도 선명한 얼굴을 보며 통화를 할 수 있을 것이다.

김상연 dream@donga.com