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스마트폰 카메라 구멍 사라진다?…'UDC' 뭐길래

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  • 박효주 기자
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  • 2021.08.06 06:00
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[인싸IT] insight + insider

삼성전자 스마트폰 최초로 UDC가 적용된 갤럭시Z 폴드3. 내부 화면 한쪽에 UDC가 적용되면서 카메라 구멍이 거의 보이지 않는다. /사진=윈퓨처
삼성전자 스마트폰 최초로 UDC가 적용된 갤럭시Z 폴드3. 내부 화면 한쪽에 UDC가 적용되면서 카메라 구멍이 거의 보이지 않는다. /사진=윈퓨처
삼성전자 (77,200원 상승1100 1.4%)가 오는 11일 갤럭시 언팩(공개) 행사를 열고 차세대 폴더블 스마트폰 '갤럭시Z 폴드3'를 공개한다. 이번 제품에서 가장 관심을 끄는 것 중 하나는 '언더디스플레이카메라'(UDC) 또는 '언더패널카메라'(UPC)로 불리는 기술이다.

UDC는 이름 그대로 화면 아래 카메라를 두는 것을 말한다.화면을 움푹 파는 '노치'나 구멍을 뚫는 '펀치 홀'을 대체할 기술로 손꼽힌다. 하지만 기술 구현이 쉽지 않아 아직 제대로 된 제품이 없는 실정이다. 한마디로 디스플레이로 영상을 볼때나 웹서핑시 거추장스러웠던 카메라구멍을 없애는 기술이다.

지난해 중국 ZTE가 세계 최초로 UDC 기술을 적용한 스마트폰을 출시했지만, 시장 반응은 싸늘했다. ZTE 제품은 빛 번짐을 비롯해 화질 저하 문제가 심각했었다. 이 때문에 UDC 적용 여부보다는 디스플레이나 사진 품질이 어느 정도로 구현될 지가 대중화 여부를 결정 지을 요인으로 꼽힌다.


UDC 뭐길래…왜 필요할까


UDC는 평시에는 일반 디스플레이지만, 카메라를 실행하면 보이지 않던 카메라 구멍이 드러나며 기존처럼 셀피 촬영을 할 수 있는 기술이다. 특성상 카메라를 사용하지 않을 때는 완전히 꽉 찬 화면이 구현된다. 영상 콘텐츠를 볼 때나 게임 할 때 몰입감을 한층 높여준다.
회전식 카메라가 적용된 갤럭시A80 /사진=삼성전자
회전식 카메라가 적용된 갤럭시A80 /사진=삼성전자
그간 스마트폰 제조사는 꽉 찬 화면 구현을 위해 다양한 방법을 시도했었다. 대표적으로 팝업 카메라와 회전식 카메라가 있다. 팝업 카메라는 카메라가 스마트폰 안쪽에 숨겨져 있다가 필요할 때 튀어나오는 방식이다. LG전자가 지난해 출시한 'LG 윙'에 이같은 방식이 적용된 바 있다. 회전식 카메라는 평소에는 후면 카메라지만 셀피 촬영으로 전환하면 카메라가 위로 올라오면서 회전해 전면을 비추는 방식이다. 삼성전자가 2019년 출시한 갤럭시A80에 적용된 기술이다.

두 가지 모두 꽉 찬 화면을 구현하도록 해주는 기술이지만, 대중화되지는 못했다. 외부로 튀어나오는 카메라의 내구성이 취약해지는 것은 물론 기구설계 측면에서도 부피가 커지기 때문이다.


구현 어려운 이유는


UDC가 적용된 시제품 사용 모습. 전면에 카메라가 보이지 않지만, 카메라를 실행하면 셀피 촬영이 가능해진다. /사진=샤오미
UDC가 적용된 시제품 사용 모습. 전면에 카메라가 보이지 않지만, 카메라를 실행하면 셀피 촬영이 가능해진다. /사진=샤오미
UDC는 기본적으로 투명 OLED(유기발광다이오드) 디스플레이를 통해 작동한다. 사진 촬영에 필수인 빛을 화면 아래 카메라가 받아들이기 위해서다. 투명 디스플레이는 적색·녹색·청색(RGB) 픽셀을 듬성듬성 채우는 방법으로 구현한다. 카메라를 사용할 때는 텅 빈 픽셀 공간을 통해 빛을 투과시킨다. 평시에는 채워진 픽셀로 일반 화면을 표현하는 방식이다.

하지만 아무리 투명이어도 디스플레이를 거쳐 빛이 들어오기 때문에 굴절되거나 투과하는 양이 줄어들 수밖에 없다. 이는 사진 품질에 부정적 영향을 미친다. 또 띄엄띄엄 채워진 픽셀은 다른 부분에 비해 선명도나 색감이 저하되는 문제가 생긴다. 이는 UDC 상용화에 가장 큰 걸림돌로 작용하고 있다.


기술적 난제 어떻게 해결했을까


삼성디스플레이의 UPC 기술소개 영상/사진=삼성디스플레이
삼성디스플레이의 UPC 기술소개 영상/사진=삼성디스플레이
삼성전자는 투명 디스플레이를 구현하면서 UDC 부분 RGB 픽셀 간격을 보다 넓혀 개구율을 높인 것으로 전해진다. 개구율은 빛이 나올 수 있는 곳의 비율을 나타낸다. 이와 함께 400만 화소 카메라를 배치해 빛을 최대한 많이 받아들일 수 있도록 했다. 이미지 센서 크기가 같다고 가정했을 때 화소 수가 낮을 수록 픽셀 크기는 커진다. 픽셀이 커지면서 빛을 받아들이는 면적도 넓어지는데, 이는 사진 품질 향상에 도움을 준다. 이 외에도 삼성전자는 빛을 디지털 신호로 전환하는 이미지센서 구동 알고리즘을 통해 화질을 개선한 것으로 알려졌다. 부족한 부분은 AI가 개선하는 것이다.

ZTE와 샤오미는 중국 디스플레이 업체 비전옥스로부터 공급받은 투명 디스플레이를 사용해 UDC를 구현한다. 비전옥스는 최근 'InV see Pro'로 불리는 2세대 UDC 디스플레이를 공개했다. 이 디스플레이는 개선된 픽셀 배열로 빛 투과량을 높여 이전 세대 의단점이던 카메라 품질을 향상하고 UDC부분 선명도도 높인 것으로 전해진다.


UDC 적용된 제품 뭐 있을까


현재 시장에 나온 제품은 ZTE '액손 30'이 유일하다. 지난 3일 중국에서 출시됐으며, 다음 달 글로벌 출시 예정이다. 삼성전자와 샤오미는 각각 다음주 갤럭시Z 폴드3, 미 믹스4를 공개한다. 제품 출시는 이달 말이 될 전망이다.

이 외에 화웨이에서 분사한 아너가 연내 관련 제품 출시가 예상되고 있으며, 오포도 최근 UDC 기술 문제를 해결했다며 관련 제품 공개를 예고했다. 애플은 내년 펀치 홀 디스플레이 적용이 예상되고 있으며, UDC 적용 소식은 아직 알려진 바 없다.
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