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‘ToF 센서’ 시장에 LG이노텍·SK하이닉스…잇따른 출사표

3D 영상 시스템에 대한 수요 높아져…연평균 20%로 성장 전망

[산업일보]
스마트 폰, 카메라, 태블릿, 웨어러블, 스캐너, 드론 및 로봇에 ToF 센서 및 모듈의 탑재가 늘어나고 있다.

글로벌 시장조사업체인 MarketsandMarkets이 최근 내놓은 전체 ToF(Time-of-Flight) 센서(해상도별 QQVGA, HQVGA, QVGA 및 VGA) 및 애플리케이션(AR/VR, LIDAR, 머신비전, 3D 이미징 및 스캐닝, 로봇, 드론) 보고서에 따르면, 이 시장이 올해 28억 달러에서 2025년에는 69억 달러로 확대돼 연평균 20%로 성장할 것으로 전망했다.

ToF 모듈은 피사체를 향해 발사한 빛이 튕겨져 돌아오는 시간으로 거리를 계산해 사물의 입체감과 공간 정보, 움직임 등을 인식하는 최첨단 3D 센싱 부품으로, 3D 인식 가능한 구간 거리가 길고, 전력 소모가 적으며 슬림하게 만들 수 있어 스마트폰에 장착하기 좋다.

또한 이 센싱 모듈을 활용해 생체 인증이나 동작 인식, 증강현실(AR), 가상현실(VR) 기능 등을 구현할 수 있으며 다양한 편의성과 응용 가능성도 커서 기업들이 주목하고 있다.

현재 산업용 시장에서는 인더스트리 4.0에 활력을 불어넣을 수 있도록 협업로봇(코봇), 룸 맵핑, 재고 관리 시스템 등 최첨단 애플리케이션을 필요로 하면서 열악한 산업용 환경에서도 사용이 가능한 3D 영상 시스템에 대한 수요가 커지고 있다.

또한 탑승자 감지 기능과 운전자 모니터링 기능을 통해 운전자와 동승자에게 보다 안전한 자동차 환경을 조성하기 위한 ToF 애플리케이션 역시 요구되고 있다.

신규 진출 기업 등 시장 경쟁 높아져

ToF 센서 시장이 성장하고 있지만 이 부품의 탑재가 아직은 광범위하게 확산되지 않은 상태이기 때문에 신규 기업들의 진입도 늘고 있다.

지난해 LG이노텍은 3D 센싱 모듈 사업을 일등사업으로 키우겠다는 포부를 밝히며 4.6밀리미터 두께의 얇은 ToF 모듈 양산을 본격화하며 이 시장에 뛰어들었다.
‘ToF 센서’ 시장에 LG이노텍·SK하이닉스…잇따른 출사표
▲ LG이노텍이 양산한 스마트폰 3D 센싱용 ToF 모듈 (자료 :LG이노텍)

SK하이닉스도 올해 10월 개최된 반도체대전(SEDEX 2020)에서 QVGA(Quarter Video Graphics Array) 해상도를 지원하는 ToF 센서를 발표하며 관련 시장에 출사표를 던졌다.

글로벌 기업들의 신제품 출시도 계속되고 있다. 공급 기업들의 출시 제품을 보면, 더 작은 픽셀에서 더 높은 해상도를 구현하고 근거리에서 원거리까지 정확도를 향상시키고 있다. 또한 하나의 센서에서 복합적인 기능까지 구현해내는 칩도 출시되고 있다.

ToF 센서 적용 분야 중 휴대폰 시장에서는 소니(Sony)가 굳건히 1위를 고수하고 있다. 소니는 2018년 VGA 해상도의 ToF 센서를 발표했다.

소니측의 자료에 따르면, 이면 조사형 CMOS 이미지 센서 아키텍처를 채택한 ToF 센서는 향상된 센서 감도로 인해 반사광을 보다 정확하게 감지 할 수 있는 특징과 약 10m의 먼 거리를 측정을 실현했다. 또한 약 30cm~1m의 가까운 거리에서 VGA 해상도의 고정밀 심도 맵을 캡처 할 수도 있다.

이 센서는 각 프레임의 깊이 맵을 캡처하기 때문에 거리 측정을 위해 물체를 스캔하기 위해 레이저를 사용할 때보다 더 높은 프레임 속도로 이미지를 캡처 할 수 있다. 이러한 방식을 통해 심도 맵에서 움직이는 피사체의 왜곡을 줄인다는 게 회사측의 설명이다.

ST마이크로일렉트로닉스는 올해 10월 말, 64존 디바이스 VL53L5를 플라이트센스(FlightSense™) ToF(Time-of-Flight) 센서 포트폴리오에 추가했다. 이 디바이스는 한 장면을 별도 영역으로 분할해 이미징 시스템에서 장면에 대한 세부적인 공간 이해도를 구현할 수 있도록 한다.

멀티존 VL53L5 플라이트센스 다이렉트 ToF 센서는 ST의 최첨단 40nm SPAD 생산공정을 이용해 4m의 거리측정 성능과 레이저 자동초점, 터치-포커스(Touch-to-Focus), 객체유무 감지, 제스처 인터페이스 성능을 향상시켰다.
‘ToF 센서’ 시장에 LG이노텍·SK하이닉스…잇따른 출사표
▲ ST마이크로일렉트로닉스의 멀티존 VL53L5 플라이트센스 다이렉트 ToF 센서(자료 : ST마이크로일렉트로닉스)

인피니언 테크놀로지스와 pmd테크놀로지스도 10월 말, ToF 기술 기반의 3D 깊이 센서(REAL3 ToF 센서)를 2021년 2분기부터 양산 공급할 것이라고 밝혔다.
‘ToF 센서’ 시장에 LG이노텍·SK하이닉스…잇따른 출사표
▲ 인피니언과 pmd가 개발한 ToF칩 (자료 : 인피니언)

이 회사는 ‘REAL3 ToF 센서에 대해 유연한 구성이 가능해 다양한 거리, 조명 조건, 용도에 따라 카메라 성능을 차별화할 수 있으며, 모바일 디바이스의 배터리 소모를 줄일 수 있으며 다양한 애플리케이션에 사용하도록 실시간 증강 현실, 원거리 스캐닝, 소형 물체 재구성, 고속 저전력 오토포커스, 이미지 세분화 등의 기능을 제공한다고 설명했다.

또한 근거리의 해상도를 떨어트리지 않으면서 최대 10m 거리까지 고품질 3D 깊이 데이터를 포착할 수 있어서 원활한 증강 현실 경험을 제공하며 전력 소모가 낮아서 모바일 AR 게임 같은 애플리케이션에 적합하다고 전했다.

ToF 센서 적용 확산 위한 협력 강화

ToF 센서의 적용 가능성이 높아지면서 센서 제조기업과 애플리케이션 기업간 협업도 진행되고 있다.

아나로그디바이스(ADI)는 최근 마이크로소프트(Microsoft Corp)의 3D ToF(time-of-flight) 센서 기술 활용을 위해 전략적 제휴를 맺었다. 이번 제휴로, ADI의 기술 전문성과 마이크로소프트 애저 키넥트(Azure Kinect) 기술의 결합돼 인더스트리얼 4.0, 자동차, 게임, 증강현실(AR), 컴퓨터 사진 및 비디오그래피와 같은 분야에서 훨씬 더 광범위한 이용자들에게 ToF 솔루션을 제공할 것으로 기대되고 있다.

아나로그디바이스의 던컨 보즈워스(Duncan Bosworth) 컨수머 사업 담당 제너럴 매니저는 자료를 통해 ‘사진 촬영만큼 쉽게 심도 이미지(depth image)를 캡처하기를 바란다’며 ‘홀로렌즈(HoloLens) 혼합현실 헤드셋과 애저 키넥트 개발 키트에 사용되는 마이크로소프트의 ToF 3D 센서 기술은 마치 업계 표준 ToF 기술 같이 보인다. 이 기술을 ADI의 솔루션과 결합하면 사용자는 자신이 원하는 고성능 애플리케이션을 즉시 구현하고 확장할 수 있다’고 강조했다.
김원정 기자 sanup20@kidd.co.kr

제조기업 강국이 되는 그날까지, 공장자동화 스마트팩토리에 대한 뉴스를 기획·심층 보도하겠습니다.

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