‘정전식→광학식→초음파’ 지문인식 센서, 방식별 장단점은?

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‘정전식→광학식→초음파’ 지문인식 센서, 방식별 장단점은?

디지털데일리 발행일 2019-10-25 10:50:24

김도현

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[디지털데일리 김도현기자] 삼성전자 스마트폰에서 지문인식 오류가 발생했다. 제품 전면에 실리콘 케이스를 씌울 경우 타인 지문은 물론 고구마, 감자 등으로도 보안이 해제된 것이다. 이 때문에 관련 기술에 대한 관심이 높아졌다.

지문인식 방식에는 대표적으로 3가지가 있다. 정전(용량)식, 광학식, 초음파식이다. 현재 추세는 정전식에서 광학식, 초음파식으로 넘어가는 단계다. 스마트폰 스크린 면적 증가, 편의성 확대 등의 이유로 디스플레이 내부 탑재 가능한 광학식, 초음파식이 채택되고 있다. 정전식 센서는 기존 홈 버튼이나, 후면 등에 위치한다.

정전식은 가장 먼저 상용화된 지문인식 방식이다. 지문 굴곡에 따른 정전용량의 차이를 측정하는 방법이다. 정확성 부분에서 강점을 보인다. 앞서 도입된 방식인 만큼 기술완성도가 높고, 비용 측면에서도 유리하다.

다만 기술적으로 센서와 손가락 지문과의 거리가 0.3밀리미터(mm)를 넘을 수 없다. 스마트폰 커버글라스 두께가 0.45~0.7mm 정도여서 ‘인디스플레이(In-Display)’ 방식을 구현하기 어렵다. 따라서 스마트폰 옆면, 후면에 위치한다. 센서가 외부에 있는 만큼 충격에 약하다. 스마트폰 설계 시 공간 활용도 불편하다.

삼성전자 접는(Foldable, 폴더블) 스마트폰 ‘갤럭시폴드’에는 정전식이 적용됐다. 제품 우측면 중간에 위치한다. 접었다 폈다 하는 폴더블 디스플레이 특성상 내부에 지문인식 센서를 투입할 기술력을 갖추지 못한 탓이다.

광학식은 올해부터 적극 도입되는 방식이다. 삼성전자, LG전자, 비보, 화웨이 등이 플래그십은 물론 중저가 모델에도 채택하고 있다.

광원을 쏴 반사된 빛의 음영에 따라 지문 굴곡을 수집한다. 카메라로 지문을 찍는 것과 유사하다. 디스플레이 하단에 탑재 가능한 점이 큰 장점이다. 덕분에 내구성이 좋다. 안정성, 인식률이 높은 편이다.

문제는 정확성이다. 디스플레이 하단에 위치하다 보니 인식을 위한 거리가 멀다. 아울러 패널의 기본 구조를 뚫고 가야 하기 때문에 지문인식의 정확성이 떨어진다. 이물질, 물 등이 묻었을 때 지문을 잘 인식하지 못한다.

초음파식은 최근 문제가 생긴 삼성전자 ‘갤럭시S10’ ‘갤럭시노트10’ 등에 적용됐다. 초음파를 이용해 피부 표피층의 미세한 특징 스캔하는 방식이다. 초음파는 유리, 알루미늄, 플라스틱 등 패널 구조와 상관없이 투과가 가능하다. 패널 구조로부터 자유로운 이유다. 이물질까지 파악할 수 있다. 퀄컴 센서는 물속에서도 작동한다고 알려졌다. 광학식의 다음 단계 격이다.

단점으로는 가격 및 수율이 꼽힌다. 신기술인 만큼 정전식, 광학식에 비해 완성도가 낮다. 부품 원가 역시 높다. 방식별로 약 2배 정도 가격 차이가 나는 것으로 파악된다. 초음파식은 정전식보다 4배가량 비싸다는 의미다. 비교적 긴 인식 시간도 개선돼야 할 점이다.

지문인식 센서는 센서 칩 업체와 모듈업체의 협업으로 완성된다. 센서 칩 업체로는 크루셜텍, 이지스테크, 구딕스, 퀄컴 등이 있다. 크루셜텍은 대표적인 정전식 업체다. 광학식 칩도 양산하고 있다. 이지스테크, 구딕스 등은 광학식 칩에 주력하고 있다. 퀄컴은 초음파식이 강점이다. 지문인식에 집중하는 업체는 아니지만, 차세대 기술개발에 뛰어든 것이다.

이들이 만든 칩은 모듈업체로 넘어간다. 드림텍, 엠씨넥스, 파트론 등이 대표 모듈업체다. 세 업체 모두 정전식, 광학식 모듈을 공급한다. 업계 흐름에 따라 광학식으로 무게중심이 이동한 상태다. 초음파식은 아직이다. 초음파식 모듈은 GIS, 오필름이 제작한다. 삼성전자 제품 역시 두 업체가 담당했다.

업계 관계자는 “아직까지는 가격 문제 등으로 정전식이 보편적”이라면서 “점점 광학식, 초음파식으로 넘어가게 될 것이다. 다만 최근 보안이슈가 발생한 만큼 기술적인 부분에서 해결하지 못하면 관련 시장 성장이 저해될 수 있다”고 분석했다.

한편 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 오는 2022년 스마트폰 절반 이상(50.3%)이 인디스플레이 지문인식을 채택할 전망이다. 올해는 22.9% 정도다. 지난해 3.5%에서 급증한 수준이다.

<김도현 기자>dobest@ddaily.co.kr