갤럭시Z폴드3 UDC로 전면 카메라 홀 사라진다?

갤럭시Z폴드3

갤럭시Z폴드3 UDC

삼성이 오는 8월 11일 갤럭시 언팩 행사를 열고 차세대 폴더블 스마트폰 갤럭시Z폴드3를 공개합니다. 이번 제품에서 가장 관심을 끄는 것 중 하나는 언더 디스플레이 카메라(UDC) 또는 언더 패널 카메라(UPC)로 불리는 기술입니다.

UDC는 이름 그대로 화면 아래 카메라를 두는 것을 말합니다. 화면을 움푹 파는 노치나 구멍을 뚫는 펀치 홀을 대체할 기술로 손꼽힙니다. 하지만 기술 구현이 쉽지 않아 아직 제대로 된 제품이 없는 실정입니다. 한마디로 디스플레이로 영상을 볼 때나 웹서핑 시 거추장스러웠던 카메라 구멍을 없애는 기술이죠.

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

UDC의 필요성

UDC는 평시에는 일반 디스플레이지만 카메라를 실행하면 보이지 않던 카메라 구멍이 드러나며 기존처럼 셀피 촬영을 할 수 있는 기술입니다. 특성상 카메라를 사용하지 않을 때는 완전히 꽉 찬 화면이 구현됩니다. 영상 컨텐츠를 볼 때나 게임할 때 몰입감을 한층 높여줍니다.

그간 스마트폰 제조사는 꽉 찬 화면 구현을 위해 다양한 방법을 시도했었습니다. 대표적으로 팝업 카메라와 회전식 카메라가 있습니다. 팝업 카메라는 카메라가 스마트폰 안쪽에 숨겨져 있다가 필요할 때 튀어나오는 방식입니다. LG가 지난해 출시한 LG 윙에 이 같은 방식이 적용된 바 있었죠. 회전식 카메라는 평소에는 후면 카메라지만 셀피 촬영으로 전환하면 카메라가 위로 올라오면서 회전해 전면을 비추는 방식입니다. 삼성이 2019년 출시한 갤럭시A80에 적용된 기술입니다.

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

구현의 어려움

UDC는 기본적으로 투명 OLED(유기발광다이오드) 디스플레이를 통해 작동합니다. 사진 촬영에 필수인 빛을 화면 아래 카메라가 받아들이기 위해서입니다. 투명 디스플레이는 적색, 녹색, 청색(RGB) 픽셀을 듬성듬성 채우는 방법으로 구현합니다. 카메라를 사용할 때는 텅 빈 픽셀 공간을 통해 빛을 투과시키며, 평상시에는 채워진 픽셀로 일반 화면을 표현하는 방식입니다.

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

기술적 난제의 해결

삼성은 투명 디스플레이를 구현하면서 UDC 부분 RGB 픽셀 간격을 보다 넓혀 개구율을 높인 것으로 전해집니다. 개구율은 빛이 나올 수 있는 곳의 비율을 나타냅니다. 이와 함께 400만 화소 카메라를 배치해 빛을 최대한 많이 받아들일 수 있도록 했습니다. 이미지 센서 크기가 같다고 가정했을 때 화소 수가 낮을수록 픽셀 크기는 커집니다. 픽셀이 커지면서 빛을 받아들이는 면적도 넓어지는데, 이는 사진 품질 향상에 도움을 주며, 이 외에도 삼성은 빛을 디지털 신호로 전환하는 이미지센서 구동 알고리즘을 통해 화질을 개선한 것으로 알려졌습니다. 부족한 부분은 AI가 개선하는 것이죠.

ZTE와 샤오미는 중국 디스플레이 업체 비전 옥스로부터 공급받은 투명 디스플레이를 사용해 UDC를 구현합니다. 비전 옥스는 최근 InV see Pro로 불리는 2세대 UDC 디스플레이를 공개했습니다. 이 디스플레이는 개선된 픽셀 배열로 빛 투과량을 높여 이전 세대의 단점이던 카메라 품질을 향상하고 UDC부분 선명도도 높인 것으로 전해집니다.

UDC 적용된 제품

현재 시장에 나온 제품은 ZTE 액손 30이 유일하다. 지난 3일 중국에서 출시됐으며, 다음 달 글로벌 출시 예정입니다. 삼성과 샤오미는 각각 다음 주 갤럭시Z폴드3, 미 믹스4를 공개한다. 제품 출시는 이달 말이 될 전망입니다.

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

ZTE 액손 30의 스펙

운영체제(OS)	Android 11 기반 MiFavor
색상	블랙(Black), 블루(Blue), 골드(Gold), 화이트(White)
크기/무게	170.2 x 77.8 x 7.8 mm - g
화면 크기/UI	Full HD+(2460x1080) (FHD+) 해상도, 6.92인치 정전식 스크린 ZTE MiFavor UI
디스플레이	OLED (~85.9% 화면대 본체 비율, 1B 컬러, 90Hz 주사율) 16M 컬러 (388 ppi)
보호	-
멀티터치	지원
문자입력방식	터치스크린 ZTE 키패드
언어 지원	영어 및 기타 언어
내부 메모리	128GB, 256GB, 512GB
외부 메모리	microSD 및 microSDXC 지원
프로세서(AP)	Qualcomm Snapdragon 870 5G SM8250-AC Octa-core Processor (1x 3.20GHz + 3x 2.42GHz + 4x 1.80GHz)
칩셋 정보	64bit 8x Qualcomm Kryo 585 ARMv8-A (A32, A64)
그래픽(GPU)	Qualcomm Adreno 650
메모리(RAM)	6GB (128GB 모델), 8GB (128GB 모델, 256GB 모델), 12GB (512GB 모델)
센서	가속도계, 근접 센서, 나침반, 자이로, 지문 센서
방수/방진	빠른 충전(30W) 지원, 지문 인식(언더 디스플레이(Under Display), 광학) 지원, 항상 켜져있는 화면(Always-on Display) 지원, 문서 뷰어
오디오 단자	미지원
기타 옵션	3.5mm 단자 미지원
카메라 메인(후면)	쿼드 카메라 > 6400만화소(f/1.8, 25mm (광각), 1/1.72", 0.8µm, PDAF) > 800만화소(f/2.2, 120˚, 16mm (초광각)) > 500만화소(f/2.4, 매크로) > 500만화소(f/2.4, 심도(Depth)) HDR, 파노라마, LED 플래시 4K@30fps ~ 60fps, 1080p@30fps
카메라 보조(전면)	싱글 카메라 > 언더 디스플레이(Under Display) 카메라 - 1600만화소(f/2.0, 광각) HDR 1080p@30fps
배터리 정보	리튬이온 4,100 mAh 내장형(일체형)