마치 사물을 눈앞에서 보는 듯 선명하고 생생한 화면! UHD의 등장으로 전자기기의 디스플레이는 해상도가 점점 높아지고 있다. 반도Chat 여덟 번째 에피소드에서는 디스플레이 구동의 필수 동력이자 성능 발전의 핵심인 반도체 칩, ‘DDI’에 대해 살펴보고자 한다.

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MAP 1. 넘치는 생동감을 경험하게 해 줄 DDI

DDI는 ‘Display Driver IC(Integrated Circuit)’의 약자로, 디스플레이를 구성하는 수많은 픽셀을 구동하는 데에 쓰이는 작은 반도체 칩이다. 다시 말해 OLED, LCD와 같은 다양한 유형의 디스플레이에서 화면이 송출되기 전 마지막 단계를 거치는 곳으로, 수많은 픽셀을 컨트롤하며 화면을 통해 보이는 모든 화소를 선명하게 구현해 내는 역할을 한다.

겉으로는 보이지 않지만, 위 그림처럼 얇은 몸으로 디스플레이의 가장자리에 쏙쏙 들어가 있다는 사실! 스마트폰의 전면을 보면 베젤(화면의 테두리)이 위치해 있는데, DDI는 이 베젤의 뒤쪽에 위치한다. 이 조그만 반도체 칩이 어떻게 일하냐에 따라 우리가 보는 화면의 해상도가 결정되는 만큼, 디스플레이에서 무척이나 중요한 존재다.

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MAP 2. DDI에겐 없어서는 안 되는 동료

디스플레이에 영상이 송출되는 과정을 살펴보자. 먼저 사용자가 터치 입력이나 리모컨 조작을 통해 기기를 컨트롤한다. 그럼, 이 명령을 받은 중앙처리장치(AP 또는 CPU)는 사용자가 명령한 내용을 신호로 처리해서 내보낸다. 이 신호는 PCB(회로기판)를 통해 DDI로 전달되고, DDI는 각각의 픽셀에 명령을 전송한다. 이때 DDI가 픽셀에 직접 명령을 내리는 것은 아니고, 디스플레이 패널 내에 ‘TFT(Thin Film Transistor)’라는 반도체 소자를 통한다.

‘TFT(Thin Film Transistor)’는 전류를 제어하며 전기 신호를 증폭하거나 스위치 역할을 하는 반도체 소자의 일종으로, ‘Thin Film Transistor’라는 이름처럼 매우 얇은 층(박막)으로 이루어져 있기에 전자가 더 빨리 이동하게 하며 전력 소비를 줄이고 높은 집적도를 제공한다. TFT는 DDI에 명령을 받아 빛의 삼원색인 RGB(Red, Green, Blue)를 표시하는 서브픽셀을 제어해 색을 표현한다. 비유하자면, DDI는 서브픽셀이 어떻게 움직여야 하는지 알려주는 ‘신호등’ 역할을 하고, TFT는 DDI의 신호를 바탕으로 서브픽셀이 수월하게 움직일 수 있도록 ‘교통 정리’ 역할을 한다고 볼 수 있다.

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MAP 3. DDI가 일하는 방법

DDI는 각 픽셀의 색상과 밝기를 조절하기 위해 TFT에 명령을 전달하는 과정에서 두 가지 방향으로 시그널을 보낸다. 가로 방향 시그널인 게이트 시그널(Gate Signal)을 통해 특정 라인을 ON 하면 해당 라인에 있는 픽셀들이 활성화되고, 세로 방향 시그널인 소스 시그널(Source Signal)을 통해 해당 라인의 서브 픽셀에 RGB 값을 제공한다. 이 과정이 반복되면서 전체 디스플레이에 이미지가 표시되는 것이다.

이때 디스플레이와 DDI 사이에는 ‘T-CON(Timing CONtroller)’이라는 중재자가 존재한다. T-CON은 디스플레이 패널과 DDI 간의 통신을 조절하고, 디스플레이 패널의 특성에 맞게 데이터양을 조절해 전송함으로써 화면의 정확성과 화질을 향상시킨다. 이러한 이유로 디스플레이 패널의 사이즈가 크거나 해상도가 높을수록 T-CON의 역할 역시 중요해진다.

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MAP 4. 디스플레이의 특성별 맞춤 DDI

DDI는 크게 2가지 유형으로 나뉜다. 작은 모바일 기기에 사용되는 ‘MDDI(Mobile Display Driver IC)’와 대형 디스플레이에 사용되는 ‘PDDI(PANEL Display Driver IC)’다. TV, 옥외 광고판 등의 대형 디스플레이에서는 여러 개의 DDI가 소스 IC, 게이트 IC, 파워 IC, 컨트롤 IC를 활용하여 구동된다. 반면에 스마트폰과 같은 작은 기기에서는 앞서 이야기한 모든 기능을 통합한 하나의 MDDI만을 활용한다. MDDI는 이러한 특성 덕분에 ‘모바일 원칩’이라 불리기도 한다.

더불어 터치 형식의 디스플레이에 활용되는 ‘TDDI(Touch Display Driver IC)’도 있다. 기존에 터치가 가능한 모바일 기기에는 터치 관련 칩과 디스플레이 관련 칩이 따로 존재했다. TDDI는 이 두 개의 칩을 하나로 통합한 것으로, 이를 활용하면 기기 내 여유 공간이 늘어나기 때문에 배터리 효율성이 높아지고, 모바일 기기의 두께도 더 얇아질 수 있다. 또한 인터페이스가 단순화되는 만큼, 터치 반응 속도도 빨라질 수 있다는 이점을 갖췄다.

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MAP 5. ‘이것’이 없다면 UHD도, 4K도 없다!

삼성전자 반도체는 저화소 영상도 깨끗한 화면으로 감상할 수 있도록 도와주는 특별한 기술을 지니고 있다. 바로 ‘업스케일링(Upscaling)’ 기술이다. 저화소 화면은 픽셀 수가 적기 때문에 인접한 픽셀 간의 색, 명도 차이가 커서 화면이 깨진 것처럼 보이게 된다. 이러한 저화소 화면을, 데이터양을 늘리는 알고리즘에 통과시켜 4k 화면과 비슷한 수준으로 만들어내는 것이 업스케일링 기술이다. 이를 활용하면 옛 모습이 담긴 오래된 영상도 선명하고 생생하게 확인할 수 있게 된다.

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MAP 6. 보다 생생하게, 더욱 얇고 가볍게! 끝없는 기술 개발의 여정

삼성전자 반도체는 실리콘 기판 위에 OLED와 DDI를 함께 집적하여 생산하는 기술인 OLEDoS(OLED on Silicon)도 개발 중이다. 해당 기술은 생산 과정의 간소화에 따라 생산 비용이 절감될뿐더러, 가벼우면서도 강성이 높은 실리콘을 활용하기 때문에 기존 유리 기판보다 가볍고 얇은 디스플레이를 구현할 수 있다. 또한, 좁은 면적에 더 세밀하고 많은 픽셀들을 구현하여 생동감 있는 증강현실(AR)·가상현실(VR) 기기용 디스플레이를 만들 수 있다.

수많은 픽셀을 진두지휘해서 화면을 송출하는 디스플레이의 핵심 반도체 ‘DDI’에 대해 보다 자세하게 알고 싶다면 인생맛칩 ‘DDI’ 편을 참고하길 바란다.

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현실과 차단된 가상의 공간을 만나다. 가상현실(VR)

가상현실(Virtual Reality, VR)은 디지털로 구현한 가상의 세계에서 실제 현실과 같은 경험을 할 수 있도록 만들어 주는 공간과 기술을 의미합니다. VR은 특수안경이나 기기 등으로 시야가 차단되기 때문에 현실과 분리된 상태에서의 가상의 세계를 보여주는데요. 가상의 공간만 보여지기 때문에 몰입도가 높다는 특징이 있습니다.

높은 몰입도를 자랑하는 VR은 1인칭 시점의 게임이나 영화 등의 엔터테인먼트에서 주로 적용됐지만, 최근에는 보다 더 다양한 분야로 확대되고 있습니다. 예를 들어, 자동차 업계에서는 VR을 통해 자동차의 다양한 기능부터 드라이브 테스트까지 경험할 수 있으며, 관광 업계에서는 관광지 및 숙박 시설을 미리 둘러 볼 수 있는 기회를 제공합니다. 이 밖에도 VR은 의료, 건축, 교육 분야 등에서 활용되고 있습니다.

현실 세계에서 가상의 이미지를 만나다. 증강현실(AR)

증강현실(Augmented Reality, AR)은 우리가 눈으로 보는 현실에 가상의 정보나 이미지를 합쳐서 보여주는 기술입니다. 현실 공간 위에 정보가 덧붙여 지는 방식이기 때문에 투명 글라스 혹은 스마트폰 카메라 등이 함께 사용되죠.

AR 기술이 적용된 대표적인 사례로는 전 세계적으로 인기를 끌었던 게임 ‘포켓몬 GO’와 삼성전자 갤럭시의 ‘AR두들’ 등이 있습니다. 갤럭시 노트10에 적용된 ‘AR두들’ 기능은 사진과 영상을 찍을 때 사용하는 공간 인식 기술을 이용해 피사체를 추적하고 이용자가 S펜으로 그린 이미지와 움직이는 피사체를 함께 보여주는 것으로, 현실의 이미지에 나만의 증강 현실 이미지를 생성 할 수 있습니다. 이 밖에도 AR 기술은 내비게이션 등에 적용돼 우리 현실에 필요한 정보를 제공해주고 있죠.

가상 현실과 증강 현실의 경계, 그리고 혼합 현실(MR)

가상현실(VR)과 증강현실(AR)의 개념을 살펴봤는데요. 비슷한 듯 다른 두 기술의 경계는 ‘현실과의 연속성’라는 것을 알아 차리셨나요?

VR은 현실과 완전히 단절된 상태에서 가상으로 만들어진 영상과 이미지를 경험하게 되며, 가상 세계의 몰입과 가상 객체와의 상호작용이 강조됩니다. 하지만 AR은 현실배경에 디지털 객체를 얹어 하나의 연결된 영상으로 표현되죠. 다시 말해 AR은 현실과 기술이 유기적으로 결합된 세계에서의 상호작용을 목표로 하는 기술이라고 할 수 있습니다.

VR은 몰입감, AR은 현실감이라는 장점을 가지고 있는데요. 이 두 장점을 결합해 사용자 경험을 극대화한 기술이 있습니다. 혼합현실(Mixed Reality, MR)이 그것이죠. MR은 현실 공간에 가상의 물체를 배치하거나 현실을 토대로 가상의 공간을 구성하는 기술입니다. 게임으로 예를 들면 일반 AR 게임은 가상 캐릭터의 영상이 실제 영상에 단순히 더해진 이미지일 뿐이지만, MR은 실제 영상에 보이는 사물의 깊이 및 형태를 측정해, 3D 형태로 가상 이미지가 더해져 보다 현실감 있게 가상 이미지를 볼 수 있게 되는 것이죠.

지금까지 다소 헷갈릴 수 있는 가상현실과 증강현실 기술에 대해 살펴봤습니다. 혼합현실을 넘어 더욱 발전할 리얼리티 기술은 미래에 우리에게 어떤 경험을 선사할지 기대됩니다.

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지진, 화재부터 안전사고까지, 몸으로 부딪혀 배워보는 긴급상황별 대처법

이곳은 삼성전자 기흥캠퍼스 방재센터에 위치한 환경안전체험관 입니다. 체험관 내에는 여러 가지 긴급상황별 대처법을 배울 수 있는 응급처치실습실, 화재대피체험실, 방재체험실, 환경보건체험실, 화재/정전/지진 VR(Virtual Reality, 가상현실) 체험실 등 다양한 체험 시설이 마련돼 있는데요. 환경안전교육을 희망하는 임직원들은 물론, 지역사회 학생들도 사전 신청을 통해 교육에 참여하고 있습니다.

지난 2017년에는 보다 효율적인 교육 프로그램 운영을 위한 체험관 리모델링을 실시하면서 VR 기기가 새롭게 도입됐는데요. 이전에는 영상을 통해 사고 상황의 위험성을 간접적으로 볼 수 있었다면, VR 체험을 실시한 후에는 실제 상황 속으로 들어가 직접 위험성을 느끼고 대처해보며 안전한 대피요령을 습득할 수 있게 되었습니다.

현실인 듯 실감나는 긴급상황 체험

지난 6월 10일, 삼성전자 메모리제조기술센터 FAB17그룹 임직원들이 환경안전교육에 참여하기 위해 체험관에 모였습니다. 본격적인 체험 시작에 앞서 화재, 지진과 같은 재난상황부터 가상 작업현장에서의 추락, 협착 등 안전사고까지 여러 긴급상황이 발생했을 때 대처법을 배워봤는데요. 누구에게나 일어날 수 있는 재난상황인 만큼 설명을 듣는 임직원들의 태도가 사뭇 진지했습니다.

열심히 배운 대처법을 실전에서 활용해보기 위해 가장 먼저 ‘VR 추락 체험’이 진행됐는데요. VR 기기를 쓰니 마치 순간이동을 한 듯 건설 현장이 눈 앞에 생생하게 펼쳐졌습니다. 화면 안내에 따라 작업을 수행하다가 안전수칙을 제대로 지키지 않으면 현장에서 추락하는 아찔한 간접 경험을 할 수 있었는데요. 실제 높은 곳에서 떨어지는 듯한 느낌에 안전 수칙의 중요성을 체감할 수 있었습니다.

계속해서 ‘VR 지진 체험’이 이어졌는데요. 업무 시간 중 지진이 발생했다는 가정 하에 배운대로 안전하게 대피해보는 체험입니다. 이번에는 시각적 체험뿐만 아니라, 발 밑에서 실제 4~7도의 지진 강도를 느낄 수 있었는데요. 벽을 잡지 않고는 앞으로 나아가는 것이 어려울 정도로 땅이 흔들리는 경험을 해보니 지진의 위험성을 온 몸으로 느낄 수 있었습니다.

VR 체험을 마친 체험관 한쪽에서 연기가 새어 나오기 시작했는데요. 실제 불이 난 것처럼 어둡고 연기가 자욱한 공간에서 안전하게 대피하는 법을 배워보는 화재대피체험을 위한 것이었습니다. 화재 상황에서는 엘리베이터 탑승이 더욱 위험할 수 있기 때문에 계단을 이용해야 하고, 시야 확보가 어려울 수 있기 때문에 벽을 짚어가며 길을 따라가는 것이 중요한데요. 임직원들은 침착하고 진지하게 체험에 임하며 대피하는 요령을 몸으로 익혔습니다.

이날 환경안전교육에 참여한 임직원들의 소감을 들어보았습니다.

삼성전자 메모리제조센터 FAB17그룹 이병훈 님
“사고를 예방하는 것도 중요하지만, 사고가 발생했을 때 대처법을 제대로 배우는 것도 매우 중요한데요. 이전에 환경안전 업무를 담당했던 경험이 있어 사내 교육 프로그램이 잘 마련되어 있다는 것을 알고 있었고, 팀원들도 꼭 한 번 경험해봤으면 해서 신청하게 되었습니다. 많은 사람들이 학교나 회사에서 안전 교육을 받고 있지만, 머리로 아는 것들을 실제 상황에서 적용하기 어렵기 마련인데, VR 체험을 통해 몸으로 익힐 수 있어 큰 도움이 될 것 같습니다.”

삼성전자 메모리제조센터 FAB17그룹 서희진 님
“추락, 화재, 지진 등의 긴급상황이 발생하면 어떤 느낌일지 막연하게 상상만 했었는데요. VR 기기를 통한 경험이 생각보다 실감이 나서 그 위험성을 온몸으로 느낄 수 있었습니다. 오늘 교육을 계기로 안전수칙을 준수하는 것이 얼마나 중요한지 다시 한 번 깨달았습니다.”

VR 프로그램을 통해 한층 더 생생한 체험을 할 수 있게 된 환경안전교육. 앞으로도 삼성전자는 다양한 시도와 프로그램으로 임직원과 협력사 직원들을 위한 안전문화를 만들어가는데 앞장서겠습니다.

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■ 짜릿한 VR 기술이 다 모였다. VR 테마파크

연인들의 데이트 성지인 홍대입구에는 각종 가상현실(VR, Virtual reality) 기기를 자유롭게 즐길 수 있는 VR 테마파크 ‘히트브이알 트릭어드벤처’가 있습니다.

같은 VR 기술이라도 체험 테마에 따라 종류가 다양한데요. 가상현실 속 시선을 따라 기기가 실감 나게 움직여 놀이기구를 타는 듯한 기분을 느낄 수 있는 ‘VR Zone’, VR 영상을 보며 춤추고 노래할 수 있는 ‘큐브 VR’ 등 다양한 VR 어트랙션이 있습니다. 특히 VR 기기를 착용하고 실제 고무보트에 올라 가상 계곡을 탐험하는 ‘VR 래프팅’은 꼭 즐겨야 하는 어트랙션 중 하나입니다.

히트브이알 트릭어드벤쳐의 입장료는 따로 없으며, 체험 가격은 VR 기기당 5,000원~7,000원입니다. 자유 이용권을 구입하면 모든 기기를 자유롭게 이용할 수 있는데, 1인당 20,000원, 2인 동시 구매할 경우 30,000원입니다.

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장소 _서울특별시 마포구 홍익로3길 20 서교프라자 지하2층 트릭아이 히트브이알

문의 _히트브이알 / 010-2052-2886

■ 드론 등 최신 IT 기기를 즐길 수 있는 이색 취미 카페

서울 연남동의 한 이색 카페를 방문하면, ‘취미를 빌려드립니다’라는 간판이 우리를 반깁니다. 바로 ‘플레이앤셰어’라는 카페인데요. 이곳은 음료나 디저트만을 즐기는 일반적인 카페와 달리 최신 IT 기기를 즐길 수 있는 취미 카페입니다.

플레이앤셰어에서는 가격이 부담돼 일일이 구매하기 힘든 IT 기기들을 대여하거나 체험할 수 있습니다. 전동 킥보드, 전동 휠, 드론, VR 등 다양하고 새로운 IT 기기 40여 종을 구비하고 있는데요. 음료를 시키면 카페 내 모든 기기를 이용할 수 있으며, 별도의 비용을 지불하면 기기 대여도 할 수 있습니다. 새로운 기기들을 조종하며 취미를 공유하다 보면 어색한 썸남썸녀 사이도 더욱 가까워질 수 있겠죠?

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장소 _서울특별시 마포구 양화로23길 42 지하1층 플레이앤셰어

문의 _플레이앤셰어 / 02-322-1953

■ 미래로 놀러 가자! ICT 기술을 만나는 디지털 파빌리온

보기만 해도 신기한 전시관 데이트는 어떨까요? 평소 IT 기술에 관심이 많은 커플이라면, 상상 속 미래 생활을 체험할 수 있는 디지털파빌리온을 추천합니다. 총 3층으로 구성된 이 전시관은 1층 창조관에서 ICT 기술로 구현된 미래도시 i-City를 만나볼 수 있으며, 2층 ‘VR Developing Bed’에서는 각종 VR 콘텐츠를 체험해볼 수 있습니다.

i-City에 입장해 가상 도시로 여행을 떠나고, 공연 속 주인공이 되어 무대에 서는 체험을 해보세요. 스포츠를 좋아하는 남녀라면 다양한 스포츠를 VR 기술을 통해 만날 수 있는 ‘VR Developing Bed’도 추천합니다. 비행 조종, 레이싱 등 평소 경험하기 어려운 스포츠를 가상현실을 통해 리얼하게 즐길 수 있습니다.

디지털 파빌리온 체험 시간은 1시간 정도이며, 방문 하루 전 온라인으로 오후 4시까지 예약하면 무료로 이용할 수 있습니다.

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장소 _서울특별시 마포구 월드컵북로 396 누리꿈스퀘어 디지털파빌리온

문의 _디지털파빌리온 / 02-2132-0500

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