👆"지문으로 잠금 해제!" 광학식/초음파식의 원리&차이, 장단점

독자님들 안녕하세요? 🍎Macultist입니다! 비밀번호를 입력하는 번거로움 없이, 손가락을 화면에 대는 것만으로 잠금이 해제되는 스마트폰 지문 인식은 이제 우리에게 가장 익숙한 보안 기술입니다. 그런데 이 얇은 화면이 어떻게 내 지문의 미세한 굴곡까지 읽어내어 다른 사람과 구별하는 것일까요? 특히 화면을 밝게 비추며 인식하는 방식이 있는가 하면, 화면이 꺼진 채로도 인식되는 방식도 있습니다. 이번 포스팅에서는 이 스마트폰 지문 인식의 두 가지 핵심 기술인 광학식 지문 인식 센서의 원리와 초음파식 지문 인식 센서의 원리는 어떻게 다른지, 그리고 두 방식의 명확한 장단점과 인식률 차이는 무엇인지 자세히 알아보겠습니다.

 

광학식 지문 인식 센서의 원리

광학식 지문 인식은 이름 그대로 빛을 이용하는, 가장 직관적인 방식입니다. 이는 기본적으로 화면 아래에 초소형 디지털카메라(센서)를 설치한 것과 같습니다. 이 방식은 주로 화면(OLED) 자체를 광원으로 사용합니다. 독자님께서 화면의 특정 영역에 손가락을 대면, 그 즉시 화면이 밝게 빛나며 손가락의 지문에 빛을 쏘아줍니다. 이때 지문의 볼록하게 튀어나온 부분인 융선(Ridge)은 빛을 반사하고, 오목하게 들어간 부분인 골(Valley)은 빛을 흡수하거나 난반사시켜 어둡게 보입니다. 화면 아래에 있는 이미지 센서는 이렇게 반사된 빛의 명암 차이를 포착하여 지문의 2D 흑백 사진을 찍습니다. 스마트폰은 이 사진을 저장된 지문 이미지와 비교하여 일치 여부를 판단하고 잠금을 해제합니다. 이 방식은 기술이 성숙되어 원가가 비교적 저렴하고 인식 속도가 빠르다는 장점이 있습니다. 하지만 2차원 사진을 찍는 방식이라 보안에 다소 취약할 수 있으며, 손가락에 물기가 묻거나 이물질이 있으면 빛이 왜곡되어 인식률이 급격히 떨어지는 단점이 있습니다.

초음파식 지문 인식 센서의 원리

초음파식 지문 인식은 광학식과는 전혀 다른, 훨씬 더 정교한 원리로 작동합니다. 이는 카메라가 아닌 초음파를 이용하며, 마치 잠수함의 음파 탐지기(소나)와 유사합니다. 이 방식은 화면 아래에 초음파를 발사하는 송신기와 수신기를 내장합니다. 독자님께서 화면에 손가락을 대면, 송신기는 사람의 귀에는 들리지 않는 고주파의 초음파를 손가락을 향해 발사합니다. 이 초음파는 손가락 표면에 부딪힌 뒤 다시 센서로 반사되어 돌아옵니다. 이때, 지문의 볼록한 융선(Ridge)에 부딪힌 초음파와, 더 깊은 골(Valley)에 부딪혔다가 돌아오는 초음파는 도달하는 시간에 미세한 차이가 생깁니다. 센서는 이 시간 차이를 정밀하게 계산하여, 지문의 굴곡과 높낮이까지 모두 포함된 3D 입체 지도를 그려냅니다. 2D 사진을 찍는 광학식과 달리, 초음파식은 지문의 3차원 구조를 인식하기 때문에 보안성이 압도적으로 뛰어납니다. 또한, 초음파는 물을 통과할 수 있기 때문에, 손가락에 약간의 물기나 땀이 묻어 있어도 비교적 정확하게 지문을 인식한다는 강력한 장점을 가지고 있습니다.

두 방식의 장단점과 인식률 차이

광학식과 초음파식은 각각 명확한 장단점을 가지고 있어, 스마트폰의 급(플래그십 또는 보급형)을 나누는 기준이 되기도 합니다. 광학식의 가장 큰 장점은 비용과 속도입니다. 기술이 보편화되어 제조 단가가 낮고, 센서가 2D 이미지만 빠르게 비교하면 되므로 인식 속도가 매우 빠르고 쾌적하게 느껴질 수 있습니다. 하지만 치명적인 단점은 보안성과 젖은 손 인식입니다. 지문의 2D 사진만 비교하므로, 정교하게 위조된 지문 모형에 뚫릴 가능성이 상대적으로 높으며, 손이 젖거나 더러우면 인식률이 현저히 떨어집니다. 반면, 초음파식의 가장 큰 장점은 보안성과 젖은 손 인식입니다. 3D 입체 구조를 읽어내므로 위조가 거의 불가능하며, 물기를 통과하는 초음파 특성상 젖은 손가락도 잘 인식합니다. 하지만 단점은 비용과 속도입니다. 초음파 센서는 제조 단가가 비싸 주로 고가의 플래그십 모델에만 탑재되며, 3D 데이터를 분석하는 과정이 필요하므로 초기 모델들은 광학식보다 인식 속도가 다소 느리다는 평가를 받기도 했습니다. 최근에는 기술이 발전하여 두 방식 모두 속도가 상향 평준화되는 추세입니다.

 

결론

지금까지 스마트폰의 잠금을 해제하는 두 가지 핵심 지문 인식 기술, 즉 빛으로 사진을 찍는 광학식 원리와 소리로 지도를 그리는 초음파식 원리를 자세히 비교 분석해 보았습니다. 광학식은 속도와 경제성을, 초음파식은 보안과 정확성을 우선으로 하는 기술입니다. 이번 저의 포스팅을 통해 독자님께서 두 방식의 차이점을 명확히 이해하고, 본인의 스마트폰이 어떤 방식으로 작동하는지 혹은 새로 구매할 스마트폰을 어떤 기준으로 선택할지 현명한 결정을 내리시기를 바랍니다! 언제나 독자님들의 안전하고 편리한 스마트폰 사용을 응원하며 이번 포스팅을 마치겠습니다.