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듀얼 카메라 시장조사 보고서
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듀얼 카메라 시장조사 보고서

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  • 비피기술거래
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  • 2016-10-18 출간
  • |
  • 110페이지
  • |
  • 208 X 295 X 21 mm /896g
  • |
  • ISBN 9791187327271
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북스크린영상으로 만나보는 한 권의 책 이야기

출판사서평




Executive summary

최근에 들어서 스마트폰 시장의 성장 둔화가 지속되고 있으며 이미 포화 상태 속에서의 스마트폰의 성장 돌파구는 스마트폰의 새로운 스펙을 개발해서 소비층의 욕구와 기대를 충족시켜 주는 것일 것이다.
LG, 중국 화웨이, 대만 HTC에서 이미 듀얼 카메라를 스마트폰에 장착하여 시판하였으나 소비자에게 큰 호응을 얻지 못하였다. 한편, 최근 애플은 듀얼 카메라를 장착한 아이폰 7 의 출시를 앞두고 있는데, 이는 기존의 듀얼 카메라 스마트폰과는 차별이 있어 보인다.
애플이 이스라엘-멀티렌즈 카메라 모듈 기업 “링스(LINX Imaging) 인터내셔널 이미징”을 인수했다. 이 회사는 특수 센서, 광학 이미지 처리를 조합한 초소형 다중 조리개 이미지 처리 기술을 개발하여 정확한 깊이 정보, 즉 3D 이미지 정보를 수집한다. 따라서 이를 스마트폰 혹은 태블릿에 적용 시, 사진의 화질이 좋아지며, 오늘날 스마트폰 카메라로는 불가능한 다양한 기능을 제공할 수 있게 된다. 이는 향후 이 카메라 스마트폰에 접목될 때 새로운 가능성을 제시하는 점에서 관심을 가지지 않을 수 없다.
특히 링스의 기술에 주목하고 있는데, 링스는 하나 이상의 각도로 이미지를 촬영하며 이미지 내에서 모든 객체와 표면의 거리를 계산하기 때문에 단순히 사진을 촬영하는 것과는 다르며 링스의 깊이지도는 자동 초점의 속도를 높이고 화질을 향상시킨다. 만약 자동 초점으로 촬영한 이미지가 마음에 들지 않는다면 촬영 후일지라도 초점을 변경할 수 있다. 또 사진뿐 아니라 동영상의 배경을 실시간으로 대체하거나 없앨 수도 있다. 이는 새로운 활용 영역을 시사하며, 얼굴 자체를 더욱 빠르고 효율적이며 정확히 처리하기 위해 얼굴 외에 모든 시각적 노이즈를 제거할 수 있기 때문에 기존의 스마트폰 카메라보다 안면 인식 기능이 훨씬 뛰어날 수 있는 것이다.
이 뿐만이 아니라 보이는 배경 또는 전경을 실시간으로 선택하여 제거할 수 있기 때문에 증강현실에 이상적으로 활용될 수 있는 가능성을 지니며 3D 객체 모델링, 3D 인쇄를 위한 물리적인 객체 복사, 공간의 인테리어 지도화 등에도 사용될 수 있다. 게다가, 링스 기술이 적용된 카메라는 심지어 촬영하는 객체의 크기와 거리를 알려줄 수도 있다는 것을 볼 때, 실시간 스트리밍, 안면 인식 생물 측정, 증강 현실, 3D 지도화 등 링스의 카메라 기술은 작고 저렴한 소형 전자부품 패키지로 구현할 수 있다는 점을 고려하면, 앞으로 스마트폰의 한 단계 더 발전한 형태를 예견할 수 있을 것이다.?
한편, 듀얼 카메라는 이미 특정 스마트폰에 장치되어 있기 때문에 새로운 장치는 아니다. LG 전자가 듀얼 카메라를 탑재한 프리미엄 스마트폰 V10(전면 듀얼 카메라), G5(후면 듀얼 카메라)를 출시한데 이어 화웨이 또한 전략 스마트 폰 “P9”이 듀얼 카메라를 탑재하는 등 듀얼 카메라가 최신 스마트 폰 기능의 기준으로 확산되는 점도 있었다. LG의 V10, G5는 듀얼 카메라를 적용, 전 후면 카메라의 광각 촬영을 강조하였다. 하지만 LG 전자가 “G5”에 탑재한 후면 듀얼 카메라 모듈이 시장에서 기대하던 진정한 의미의 듀얼 카메라 기술과 차이가 있다는 소비자의 실망감이 나타나기도 했다. 이는 듀얼 카메라의 핵심은 사진을 촬영할 때 두 개의 모듈을 동시에 동작해 사진 품질을 개선하는 것인데 G5에 이런 기술이 구현되지 않았기 때문이다. G5가 선보인 듀얼 카메라는 1600만 화소의 고성능 카메라 모듈 옆에 800만 화소의 135도 광각 카메라 모듈이 추가로 탑재돼 있다.
또한 화웨이는 P9에 독일 명품, 라이카 인증 듀얼 카메라를 탑재하였다. 아너 V8같은 중급기 모델에도 듀얼 카메라를 적용하기도 했다. 하지만 화웨이 P9의 경우, 두 개의 카메라를 사용하는 데도 불구하고 별로 좋지 않은 사진 품질을 가지고 있어 그 간 듀얼 카메라가 장착된 스마트폰이 시중에 나왔으나 큰 매력을 느끼지 못했던 것이다.
대만 휴대폰 HTC one M8에도 듀얼 카메라가 장착되어 있다. 후면에 2개, 전면에 1개로 총 3개의 카메라가 탑재 되어있다. 듀얼은 탑재된 후면 카메라 화소는 각각 400만이며, 전면 카메라 화소는 500만이다. 후면의 주 카메라로는 1080mP 풀 HD로 HDR 동영상(High Dynamice Range : 다양한 계조의 사진들을 후보정을 통해 단일화 시키는 기능) 촬영을 할 수 있으며, 제 2 카메라로는 심도 정보를 잡아낸다. 그리고 촬영한 사진의 특정 부분을 누르면 다른 부분이 흐리게 처리돼 얕은 심도를 구현하는 UFocus 기능, 촬영한 사진을 3D 형태로 감상할 수 있는 Dimension Plus 기능, 스케치, 줌, 흐림, 만화, 색 입히기 등의 효과를 낼 수 있는 포크라운더 기능 등을 갖췄다. 그러나 해상도가 충분하지 못했고, 듀얼 카메라의 장점을 제대로 알리지 못해 시기상조의 실험으로 끝나게 되었다
듀얼 카메라의 기능 중에 가장 중요한 부품중의 하나가 카메라 모듈이다. 애플의 차기 제품 아이폰 7S plus 에 듀얼 카메라 탑재가 유력하며 애플은 LG 이노텍의 카메라 모듈을 적용하고 있다. 현재 글로벌 카메라 모듈 시장은 LG 이노텍과 삼성전기 등 한국 업체들이 약 30%를 차지하고 있다. 2015년 기준 카메라 모듈 시장 점유율은 LG 이노텍이 16%로 1위, 샤프와 삼성 전기가 각각 12%와 11%로 2, 3위, 이 밖에 써니가 8%정도이며 팍스콘과 소니는 각각 3%를 나타내고 있다.
한편 듀얼 카메라가 스마트 폰에 장착된다는 것은 스마트 폰의 기본적이면서도 중요한 기능인 카메라가 여러 가지 기능으로 활용될 수 있다는 것을 의미한다. 즉, 두 렌즈가 각각 어떤 종류인가에 따라 달라지며, 현재로서 두 개의 카메라를 이용해 “3D 촬영”이 가능, 가상현실(VR)을 구현할 것이라는 전망이다. “깊이 맵”을 통한 응용 등 스마트 폰의 새로운 면을 보는 기대가 클 전망이다. 또한 각각 화각이 다른 렌즈를 사용할 경우, 더 넓은 배경과 더 많은 인물을 찍을 수 있고, 원근감 표현도 가능하다.

특히 애플의 듀얼 카메라 장착은 3D 구현, 가상현실(VR) 구현에 더 큰 비중을 두고 있는 것 같으며 가상현실(VR)을 구현하기 위해, 3D 콘텐츠 제작, 및 미국 최고 VR 전문가를 영입하였고, 관련 업체의 인수, 애플의 3D 맵핑 기술의 특허 출원 등은 이를 잘 반영하고 있다. 특히, 최근 3D 맵핑 기술 특허는 3D 모델링을 할 때 모델에 텍스쳐를 펴 바르는 것으로 이 기술은 작은 이미지 센서를 사용하는 것이 특징이고, 아이폰 본체에도 내장이 가능할 것으로 보여 듀얼 카메라를 장착한 애플의 스마트폰 3D 맵핑 기술 결합으로 인해 입체적인 영상 인식뿐 아니라 제스처 동작에 따른 조작과 정확한 열굴 인식 등에도 활용 가능할 것으로 예상된다.

또한 애플은 최근 1년간 Faceshift, Emotient, Perceptio 등 얼굴 인식 관련 기술을 가진 스타트 업을 대거 인수한 바 있다. Faceshift는 영화 “스타워즈에 사용된 모션 캡쳐 기술을 보유한 업체이고, ”Emotient"는 사람의 표정에서 감정을 읽는 인공 지능(AI) 기술을 개발하는 업체이다. 그리고 “Perceptio”는 AI, 이미지 인식 및 판독 기술을 가진 업체이며 1200만 화소급 렌즈 세트 2개가 탑재될 것으로 보인다. 따라서 사진을 확대하더라도 해상도가 떨어지지 않고 선명한 해상도를 유지할 수 있다.

이에 반해 삼성 전자 갤럭시 S7 모델과 S7 엣지에는 “듀얼 픽셀 기술이 탑재된 카메라가 있는 스마트폰이 출시 될 것으로 기대되고 있으며, 삼성 전자의 “듀얼 픽셀” 이미지 센서에는 두 개의 포토다이오드 사이에 빛의 간섭 현상을 최소화 할 수 있는 삼성 전자의 아이소셀 기술이 적용돼 이미지 센서의 성능이 더욱 향상될 것으로 보인다. 이 제품은 빛을 인식하는 센서와 이들 디지털 신호로 처리하는 로직을 분리한 적층 구조로 센서는 65 나노 공정, 로직은 29 나노 공정을 각각 적용해 이미지 센서 크기는 줄이면서 성능을 극대화 했다. 따라서 이번 신 개념 이미지 센서는 일부 전문가용 카메라에 채택되던 듀얼 픽셀 기술을 모바일용에 구현한 차세대 이미지 센서로서 어두운 환경에서도 선명하고 밝은 이미지를 제공하는 최적의 솔루션이 될 것이다.

듀얼 카메라의 장점으로 넓은 광각과 화각을 가져 넓은 배경까지 찍히도록 할 수 있고, 일반 각도의 사진과 비교, 다양한 장면 연출이 가능하며, 선명한 화질을 부여하고, 깊이지도(Depth Map)룰 통해 3D를 구현할 수 있어 중강 현실 등 다양한 application을 활용 할 수 있다.

가장 큰 특징은 듀얼 카메라로 가상현실의 접목이 가능한 것이다. 가상현실 콘텐츠는 가상환경에 사용자를 몰입하게 하여 실제 환경을 볼 수 없지만 실제 환경과 가상의 객체가 혼합된 증강현실기술은 사용자가 실제 환경을 볼 수 있게 하여 보다 나은 현실감과 부가 정보를 제공한다. 예를 들어 스마트폰 카메라로 주변을 비추면 인근에 있는 상점의 위치, 전화번호 등의 정보가 입체영상으로 표기된다. 또한 게임 및 모바일 솔루션 업계·교육 분야 등에서도 다양한 제품을 개발하고 있다. 증강현실은 e 커머스나 영상 통화, 웹 서핑, 영화, 스트리밍, 기업용 앱, 광고, 게임 등에 폭 넓게 활용될 것이며, 적용 분야도 원격 의료진단, 방송, 건축설계, 제조공정 관리 등으로 확대될 전망이다. 애플뿐만 아니라 인텔도 3D, 카메라 트렌드에 동참하고 있다.

인텔은 최근 3D 인식 카메라 솔루션인 “Real Sense” 와 안면인식을 통해 별도의 비밀 번호 입력 없이 잠금 해제가 가능한 “True Key” 솔루션을 선보였다. 3차원의 입체적인 인식을 통해 사실상 위조가 어려운 안면 인식을 강화하고, 3D 스캐닝이나 촬영을 가능하게 해 가상현실 콘텐츠 제작이나 3D 프린팅을 보다 쉽게 할 수 있게 되었다. 따라서 스마트폰 시장의 성장 둔화와 이미 포화상태 속 스마트폰의 성장 돌파구는 스마트 폰의 새로운 스펙을 개발해서 소비층의 욕구와 기대를 충족시켜 주는 것이고, 이를 활성화 시키는 방법 중의 하나가 application의 개발인 점을 볼 때, 듀얼 카메라를 장착한 애플의 스마트폰의 기능은 충분한 임팩트를 줄 수 있을 것으로 보인다.

한편, 듀얼 카메라의 채택 비중은 2016년에는 9%, 2018년에는 25%까지 증가할 것으로 내다보고 있다. 따라서 카메라 모듈, 렌즈, 이미지 센서 등 관련 업체들의 수혜가 예상되며, 단일 카메라에 비해 매출액 기준으로 50% 내외의 증가 효과가 기대된다. 특히 LG 이노텍, 삼성 전기등 선두권 카메라 모듈 업체들의 수혜가 클 것으로 기대된다. 아울러 카메라 모듈의 수량이 늘어나는 것과 더불어 PCB, 조립공정 등 부가적인 매출 원을 기대할 수 있을 것이다. 스마트폰 카메라 모듈 시장에는 30개가 넘는 업체들이 참여 하고 있으며 각각 일정 수준의 시장 점유율을 기록하고 있다. 또한 고객사에 따라 공급 그룹을 형성하고 있는 것도 특징이다. 삼성전기, 파트론, 파워로직스, 캠시스, MC넥스는 삼성 전자 무선사업부가 주요 고객이다. 애플의 경우 샤프, LG 이노텍, 코웰(Cowell), 폭스콘, 소니로부터 카메라 모듈을 공급받고 있다.

중국 스마트폰 제조업체들은 중화권 카메라 모듈 업체들과 협력하고 있다. 화웨이는 서니, O-필름, 라이트-온, 폭스콘에서 카메라 모듈을 공급받는다. 샤오미의 경우 서니, 라이트온, O- 필름, 프라이 맥스 등이 주요 공급사이다. 삼성전기도 2015년부터 샤오미에 카메라 모듈을 공급 중이다. 따라서 공급 생태계가 확연하게 나눠져 있고, 이에 따라 전방 스마트 폰 업체들의 실적에 따라 희비가 갈리고 있다.

이미지 센서는 빛을 감지해서 그 세기의 정도를 디지털 영상 데이터로 변환해 주는 부품으로 스마트폰용 카메라 모듈과 디지털 카메라, 스마트 TV, CCTV(폐쇄회로 TV) 등 각종 보안기기 뿐만 아니라 미래 자율 주행차, 각종 사물 인터넷(IoT) 기기 등에서도 핵심 역할을 하는 부품이다. 빛이 렌즈를 통과하면 카메라의 센서에 초점이 맞춰진다. 이미지 센서는 여러 포토 사이트로 구성되어 있으며, 각 포토 사이트는 일반적으로 “픽셀”로 알려져 있고(이미지 센서의 화소에 해당), 각 픽셀은 노출된 빛의 양을 등록하여 이를 해당 전자의 수로 변환한다. 빛이 밝을수록 생성되는 전자도 많아지게 된다. 카메라 제작 시 카메라의 이미지 센서에 사용할 수 있는 주요기술은 CCD 기술과 CMOS 기술이다.

이미지 센서 중에서 CMOS 센서는 저렴한 제조비용, 높은 효율, 빠른 데이터 처리 속도 등으로 채택이 계속 늘어날 전망이다. 휴대폰에서 CMOS 이미지 센서가 가장 많이 활용되고 있지만, 점차적으로 휴대폰의 비중이 작아질 것으로 예측되며, 자동차용, 의료용, 산업용등에 적합한 카메라 제작에 기술력을 축적하고 있다. CMOS 이미지 센서 시장은 Sony가 전체 4,094백만 달러 중 점유율 26.7% 인 1,094백만 달러를 나타냈으며, 그 뒤를 이어 Canon 611백만 달러, Omnivision 583백만 달러, 삼성 582백만 달러 순이다.

이미지 프로세서는 카메라 폰에서 사람의 눈과 같은 역할을 해주며 이미지 센서를 통해 들어온 영상 데이터를 실제 영상과 동일한 형태로 색감과 밝기를 조절해 주는 기능을 수행한다. 카메라 폰에서 디지털 카메라(DSC) 이상의 화질을 구현하며 최근 고화소 카메라폰에 대한 시장의 요구가 증가하고 있고, 고화소, 고해상도 구현을 위해 이미지 프로세서는 필수 부품이다. 특히 듀얼 카메라에서는 이미지 프로세서(Image Signal Processor)의 작동이 관건이며, 이미 퀄컴과 미디어텍의 AP 모델에서 듀얼 카메라를 지원하기 시작했다.

하지만 듀얼 카메라 관련 경험이 풍부하지 않은 이 회사들은 기술 방향성이 난립하는 현재 상황 속에서는 전력이나 디램 등의 자원 소비를 최소화하고 성능을 극대화하는 이미지 프로세싱 기술이 필요할 것이다. 이런 입장에서 애플의 Linx 인수, 화웨이의 알텍 프로세서 사용, 퀄컴과 코어 포토닉스와의 파트너십 모두 이미지 프로세싱 기술 개선이 가장 시급한 일임을 간접적으로 보여주고 있다.

이상과 같이 듀얼 카메라의 도입으로 저조도 환경에서 선명한 사진을 찍을 수 있게 되며, 광량 증가, 센서 면적 증가, 셔터 스피드 개선, 거리 측정 등이 가능하게 된다. 그중 거리 측정으로 인한 무궁무진한 응용은 application 및 응용 콘텐츠의 개발과 함께 상상을 초월한 일들을 접하게 될 것이며, 이는 스마트폰의 새로운 개념 전환이 일어나며 실생활에 깊이 파고 들것으로 전망하고 있다.

따라서 듀얼 카메라 응용으로 향후, 듀얼 카메라와 3D 카메라의 채택이 확대됨에 따라 고부가 가치 카메라 모듈 수요가 증가할 것으로 기대되며, 또한 최근 구글, 페이스북, 마이크로 소프트 등 글로벌 기업들이 차세대 사업 확장에 나서고 있는 가상현실(VR) 분야에서도 ‘듀얼 카메라’를 활용하여 콘텐츠가 제작될 것이라 전망된다. 또한. 미래 지능형 고속도로 스마트 하이웨이에 듀얼 카메라를 장착한 스마트 하이웨이, 듀얼 카메라를 장착한 지능형 로봇, 듀얼 카메라로 정확한 위치 추적이 가능하며, 차량에 듀얼 카메라를 장착하여 차량용 스마트 카메라 구현이 가능하게 될 전망이다. 기타분야는 듀얼 카메라의 의학적 분야에서의 응용 및 군사 방어용, 그리고 증강현실을 경험하기 위한 듀얼 카메라의 장착은 이를 뒷받침 해주는 어플리케이션의 효과로 극대화 할 수 있고, 여기에 인텔, 구글, 페이스북, 마이크로 소프트, 퀄컴이 시장에 진입하고 있다. 따라서 애플, 삼성전기, LG 이노텍 뿐 만 아니라, 상기 업체들의 어플리케이션 및 컨텐츠 개발 현황에도 주목할 필요가 있다.

최근, 한국과학기술기획평가원(KISTEP)는 의료, 정보, 에너지 등 다양한 분야에서 사회격차를 해소할 10대 미래 유망기술을 선정, 여기에는 스마트폰 이용 질병진단, 의료 빅데이터를 이용한 구글의 독감 예보 서비스, 피부에 스티커처럼 붙이는 센서를 개발해 건강 상태 모니터링, 빛에 디지털 정보를 실어 통신, 가상현실에서 온도, 질감 등 감각을 느끼는 협틱 기술, 학습자 맞춤형 학습 환경 제공(스마트러닝), 가상의 박물관, 공연장등 문화 공간 제공(실감 공간 구현)등을 제안한 바 있다. 이중 한 예로 가상 박물관, 공연장등, 실감 공간 구현은 듀얼 카메라의 기능으로 가능하며, 나아가 스마트 러닝에도 듀얼 카메라가 응용될 수 있을 것이다. 또한 피부에 진동과 온도 등 자극을 줘 가상현실에서도 실제 감각과 동일한 느낌을 재현하는 “가상촉감기술”은 쇼핑몰에 가지 않고도 온라인에서 상품을 만져보고 고를 수 있는 등 기발한 응용들이 나올 것으로 전망된다.


목차


Executive summary 6
머리글 12

I. 배경 1
1. 듀얼 카메라 도입의 필요성 1

Ⅱ. 듀얼 카메라의 원리·장점 및 업체별 특징 4
1. 듀얼 카메라의 원리 4
2. 듀얼 카메라의 장점 7
3. 스마트폰 업체별 듀얼카메라가 장착된 모델 13

Ⅲ. 듀얼카메라의 구성 29
1. 카메라 모듈 31
2. 렌즈 모듈 38
3. AF 엑츄에이터 51
4. 이미지 센서 55
5. 이미지 프로세서 62

Ⅳ. 듀얼 카메라 시장 전망 67
1. 주요 기업들의 전략과 진행 상황 69
2. 부품별 장·단기 수혜 전망 71

V. 듀얼 카메라의 기술 84
1. 기술 방향 84
2. 듀얼 카메라의 기술적 난제 88
3. 듀얼 카메라로 인한 부품들의 사양 업그레이드 필요성 92

Ⅵ. 듀얼 카메라가 여는 새로운 기술 패러다임 및 그 임팩트 95
1. 듀얼 카메라의 응용 95

맺음말 107
부록 108
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