CCD와 CMOS의 차이를 알아보자

CCD와 CMOS의 차이를 알아보자

 

 

 

 

10여년전까지 카메라 스펙을 보게되면 센서 부분에 있어 CCD, CMOS 두 가지 종류로 나누어진 것들을
확인할 수 있었습니다. 현재야 CMOS가 대부분 쓰이고 CCD는 카메라에서는 좀처럼 찾아보기 어렵게
되었는데요. 라이카와 같은 고급브랜드에서나 여전히 CCD를 쓰고는 있지만 99프로의 카메라들은
CMOS를 쓰고 있으며 CCD는 CCTV 센서 정도로 활용되고 있는데요.

 

여전히 카메라 유저들 사이에서는 CCD 센서의 색감을 그리워하는 유저들이 많습니다. CCD는 무엇이고
CMOS는 무엇이길래 구분을 지으며 왜 CCD 센서를 유저를 그리워하는 걸까 라는 의문점에서 시작하여
두 센서의 특징을 알아보도록 하겠습니다

 

기본적으로 우리가 CCD와 CMOS를 센서라고 하지만 엄밀하게 따지면 이들은 센서가 아닌데요. CCD는
CHARGED COUPLED DEVICE, CMOS는 COMPLEMENTARY METAL OXIDE SEMICONDUCTOR FIELD EFFECT TRANSISTOR의
약자입니다. CCD는 전하를 전송하는 수단을 의미하며 CMOS는 ON/OFF 를 통하여 전하를 보내고 멈추어 관리하는
트랜지스터를 의미합니다. 센서는 말 그대로 유입되는 빛을 전기적 신호로 변환하는 장치를 의미합니다.

렌즈를 통해서  들어온 빛을 광전변환소자에 전달되면 여기서 빛이 전하로 변환됩니다.
이 변환된 전하는 ccd나 coms를 통해서 각픽셀 위치의 빛의 세기를 중앙처리장치로 전달되어 각 픽셀에 맞는
컬러를 구현하게 됩니다.

 

 

기본적으로 CCD의 전하 전송 방식에 있어서 여러가지 방법이 있는데요, 인터라인, 프레임, 하이브리드 방식과
같이 다양한 방법이 있지만 이는 전하 전송의 효율성,속도에 차이에 따른 구분일 뿐 기본적으로는 모든 전하를
손실없이 그대로 전송하는 것을 목표로 합니다.

그에 반하여 CMOS의 경우는 발생된 전하를 출력하는데 있어 각 영역의 반도체 채널을 거쳐서 송출하게 되는데
이러한 과정에서 원래의 전하가 손실되거나 변형되게 됩니다. 말 그대로 전하 이송 과정에 있어 필연적으로
열손실이 발생하여 10을 보내게 되었더라도 7만 전송되거나 하는 상황이 발생하는 것입니다.

그 이유는 CMOS는 전하를 자체를 100프로 손실없이 전송하는 목적의 부품이 아니라 아니라 디지털 신호 전송에
초점을 맞춘 부품이기 때문입니다. 음향으로 따지게 된다면 CCD는 원음 FLAC 포맷으로 생각할 수 있으며, CMOS는
MP3 포맷으로 예를 들면 100프로 정확한 예는 아니지만 두 방식 간의 간극을 설명할 수 있습니다.

촬상소자에서는 센서 자체의 역량보다는 집적한 전하를 전송하는 수단으로 구분 짓기 때문에 센서에 대해서 CCD센서,
CMOS센서라고 부르게 된 것입니다. CCD와 CMOS가 센서 자체를 의미하는 것은 아닙니다.

 

 

 

왜 CMOS가 대세가 되었는가?

원래의 빛에너지를 그대로 전하로 변환하여 전송하는 CCD의 경우 데이터의 처리와 전송에 있어서 구조적으로 느릴 수
밖에 없는데요. CCD 역시도 이러한 부분에 있어 기술 개발을 꾸준히 하였지만 반도체, 트랜지스터의 성능 향상의
폭이 이를 훨씬 상회하게 되며 단가가 하락하게 됩니다.

실제로 CMOS는 기존의 반도체 소자 제조 프로세스(DRAM 등)와 동일한 프로세스로 제조가 가능하여 가격이 CCD의 약
1/4정도로 수준에 불과하게 되거든요. 그리고 반도체 산업의 개발은 센서 자체의 집적도에 있어 나노공정을 통한
개선이 빠르게 이루어졌으며 동일한 사이즈의 CMOS 센서임에도 수천만 화소의 고해상도 화상을 처리할 수 있는
연산 능력을 가지게 되었는데요. CCD의 경우 동일한 사이즈 (35MM 풀프레임)에서 600만 화소를 집적하는데
불과했던 것을 생각해본다면 집적도의 차이, 기술 개발의 차이가 주효했다고 볼 수 있습니다.

 

CMOS의 연산처리 능력의 발전 & CCD의 느린 데이터 처리 능력이라는 간극은 현재 대부분의 모든 카메라들의 센서에
CMOS 방식을 채용하게 된 결과를 낳게 되었지만, CCD의 특성인 손실없는 광 데이터 전송을 통한 정확한 색채
데이터(색감 및 해상도)을 구현할 수 있게 됩니다.

이러한 까닭으로 CCD는 여전히 천체관측, 군사용 등과 같은 극한의 영역에서 여전히 사용되고 있는 까닭이기도 합니다.

MP3가 보편화 되고 MP3 플레이어들 역시도 최고급 음질을 구현하기 위해 기술개발의 정점에 올랐지만 여전히 원음을
추구하고 이를 위해 DAC를 구매하는 유저들이 많듯, CMOS 역시도 그 훌륭한 기술 개발에도 불구하고 여전히 카메라
유저들은 CCD 센서에 대한 향수를 가질 수 밖에 없지 않나 싶습니다.