태동기 맞은 4K가 풀어야할 과제들

[보안뉴스 김성미] 지난 6월 영국 런던 악셀 전시장에서 열린 ‘IFSEC 2016(2016 런던 보안전시회)’에는 4K 제품의 출품이 크게 늘어 눈길을 끌었다. 국내 보안업계 관계자에 따르면 그동안 몇몇 제조사가 일부 제품에 적용해온 4K가 전체 라인업에 확산된 모습을 볼 수 있었다는 설명이다.

하지만 아직 4K가 상용화되기까지 가야 할 길은 멀게만 보인다. 전송과 저장 등 해결해야 할 숙제들이 산재해 있기 때문이다.


기술의 발전은 끊임이 없다. 다만 때로는 더디고 때로는 빠르게 느껴진다. 영상보안기술의 발전도 마찬가지다. 초고화질 영상감시 기술 ‘4K’도 이런 과정을 거치며 오늘에 이르렀다.

지난 시간 동안 CCTV 화질은 발전에 발전을 거듭하고 있다. 10여 년간 2~3년 주기로 SD에서 메가픽셀, HD, 풀HD를 거치며 점점 고해상도로 탈바꿈하고 있다. 해상도는 카메라의 품질과 전송 매체에 따라 결정되는데 이는 4K 영상감시 기술에서도 중요한 이슈다.

CCTV 시장은 풀HD가 등장한지 5년만에 나타난 4K라는 신기술을 받아들이며 4K 영상감시 기술의 태동기를 맞이하고 있다.

업계 얘기를 종합하면, 4K 카메라가 시장에 등장한 것은 2014년쯤이다. 8메가픽셀 센서가 출시된 다음부터 IP 카메라 제조사를 중심으로 4K 카메라가 속속 등장했다.

2014년 1월 열린 ‘CES 2014’에서 파나소닉이 4K 신제품을 대거 선보였는데, 그중 하나가 4K CCTV 시스템이었다. 같은 해 7월 엑시스는 국내 시장에 자사의 첫 4K 카메라인 ‘AXIS P1428-E’를 출시했다. 이를 위해 본사에서 에릭 프란리드 이사도 방한했다.

당시 본지 자매지인 시큐리티월드와 진행한 인터뷰에서 프란리드 이사는 “당장 4K 시장의 대세가 되지는 않을 것이나 향후 외곽감시 분야에서 중요한 역할을 차지할 것”이라고 시장을 예견했다. 이 해에 국내 기업인 아이디스도 첫 4K 제품을 선보였다.

이제 태동기 맞이한 4K
4K란 영상의 해상도를 가리키는 말이다. 4K 기술은 3840×2160픽셀(약 800만 화소) 해상도의 영상을 촬영해 저장하고 디스플레이할 수 있도록 지원한다.

1920×1080픽셀의 풀HD보다 4배 높은 해상도를 자랑하는데 그만큼 데이터도 무겁다. 이 무게는 4K가 해결해야 하는 주요 과제중 하나다. 4K가 등장한 지 오래됐고 언젠가는 대세가 될 것으로 기대를 모으고 있음에도 아직도 완벽하게 영상감시를 구현할 수 없다는 보는 원인 중 하나도 바로 이 문제다.

다만 업계에서는 4K가 이런 기술적 어려움을 해소하고 2년 안에 보편화 될 것이라고 보고 있다. 그동안에는 화질이 한 단계씩 올라갈 때마다 3~4년씩이 걸렸지만 IT 기술이 고도화된 지금은 좀 더 빠르게 도입될 것이라고 예상하기 때문이다.

시장조사기업 IHS 리서치는 2015년까지 세계 IP 카메라 판매량 중 4K 카메라는 1%에 미치지 못했으나 2018년에는 15% 이상으로 점유율이 급증할 것으로 예상하고 있다.

산업마다 4K 도입 속도에는 차이가 있지만, 내부망을 구축해야 하는 보안분야에서는 이런 환경이 일찍부터 구축돼 왔기 때문에 4K 출시 경쟁이 치열할 것으로 보고 있다.

또한, 업계는 소비가전업계 주도로 브라운관 TV에서 LCD/LED TV로 전환된 것처럼 모니터 시장에서도 4K UHD TV를 내세우면 4K 시장이 빠르게 성장할 것으로 기대하고 있다.

4K 시장 전망...맑음
사용자 입장에서는 4K 성능을 제대로 활용할 수 있는 보안 시스템을 구축했다고 하려면, 카메라와 저장장치, 디스플레이용 모니터가 모두 갖춰져야 한다. 이를 실현하기 위한 숙제는 고해상도 영상에 요구되는 대용량 스토리지와 높은 네트워크 대역폭이다.

이렇게 선결해야 하는 과제가 남아 있음에도 불구하고 사용자들이 점점 더 고화질의 영상을 원하는 추세로 볼 때 4K 영상감시 시장 전망은 밝다는 게 업계의 전망이다.

4K 카메라가 보편화되면 4K 영상을 이용한 지능형 애플리케이션 시장도 활발해질 것으로 예상한다. 또한, 영상이 초고화질로 업그레이드되면서 영상 용량이 커짐에 따라 영상저장을 위한 저장장치의 시장 전망도 밝을 것으로 전망되고 있다.

4K, 한계는 무엇인가
4K는 센서나 압축 기술 등 필수 기술이 향상되는 모습을 보이는 가운데, 여전히 디스플레이 부분에서 특히 한계를 보이고 있다.

영상보안 시장은 단독 제품 하나의 스펙이 전체 시스템의 스펙을 결정하는 구조가 아니므로 오히려 가장 낮은 스펙의 제품 사양으로 전체 시스템 성능의 한계가 결정된다.

즉 높은 사양의 영상보안 시스템을 구축하려면 카메라부터 저장, 운영, 관제하는 모든 장비가 같이 높은 사양을 지원해야만 한다.

그러나 현재의 서버나 디스플레이 디바이스, 디코딩 퍼포먼스 등으로는 수 십대에서 수 천대에 이르는 4K 카메라로 찍은 영상을 저장, 디스플레이, 관리를 수행하는 데 어려움이 있다.

디스플레이, 전송, 저장 등 제반 기술이 함께 발전해야
일각에서는 아직 4K 기술이 완성되지 않은 상태에서 제조사들이 시장 점유율을 확보하거나 기술 선도 이미지를 구축할 계산으로 무리하게 제품을 출시한다고 보는 시각도 있다.

4K 제품을 선보이는 업체들이 늘고 있는 것은 영상감시 시스템의 전체를 받치는 기술은 아니고 일부 요소를 실현한 것뿐이라는 설명이다. 따라서 전체 4K 영상감시 시스템을 아우르려면 좀 더 시간이 필요하다고 보고 있는 것이다.

상황에 따라서는 4K 카메라로 영상을 찍었다 해도 디스플레이가 4K를 지원하지 못해 초고화질 영상을 활용할 수 없을 수도 있다. 4K 시장이 활성화를 위해서는 제반 기술이 함께 발전해야 한다.

이런 상황에도 올해는 더 많은 4K 제품들이 시장에 출시될 전망이다. 이미 엑시스나 소니 등 글로벌 기업들이 업그레이드된 4K 신제품을 발표했고, 한화테크윈, 아이디스 등 국내 대표 제조사들도 4K 시장을 공략하는 제품을 출시했거나 출시를 목표로 안정성 테스트를 진행하고 있는 모습이 포착됐기 때문이다.

전송과 저장의 문제
4K가 해결해야 하는 과제로 영상전송 대역폭 해결을 위한 압축 기술의 개발과 영상 모니터링을 위한 애플리케이션의 성능 강화, 영상 저장 문제 등도 남아 있다.

영상감시 시장이 4K 카메라에 주목하는 이유는 더 좋은 화질로 더 꼼꼼한 감시가 가능하고, 포렌식 데이터도 확보할 수 있기 때문이다. 4K는 풀HD의 4배에 달하는 고화질을 자랑한다.

그만큼 영상 데이터의 크기도 훨씬 크다. ‘더 자세한 디테일’을 담는다의 의미는 더 많은 기록을 담기 때문에 데이터가 무거워지고 시스템의 부하를 가져온다는 것을 의미한다. 이 때문에 고용량 데이터에 따른 네트워크 대역폭과 저장 문제 해결도 4K의 주요 이슈다.

4배나 커진 영상을 기존의 대역폭과 전송·저장 방식으로는 커버하기 어렵기 때문이다. 이 데이터를 전송하는 데는 용량이 큰 원본 데이터를 나누고 압축하는 기술이 필요하고, 데이터를 전송받은 뒤에는 다시 압축을 풀고 분할된 데이터를 다시 짜 맞추는 기술이 요구된다.

저마다의 문제 해결법
이같은 문제를 해결하기 위해 각 제조사들은 다양한 방법을 내놓고 있다. 저장 해상도를 낮추거나 데이터 일부를 저장하는 크롭(Crop) 기능이나 관심 영역(ROI : Region of Interest) 기능 등이다.

대역폭 문제는 실시간 모니터링은 풀HD로 하고, 범죄수사는 4K 녹화본을 사용하는 방식으로 해결하고 있다. 소니처럼 전체 데이터를 모두 저장하는 대신 특정 기능을 활용해 일부분만을 저장하도록 하는 방법도 있다.

소니는 지능형 크롭과 ROI 기능 등을 사용해 대역폭을 50% 절감하고, 저장공간을 줄이면서도 중요한 포인트에 대한 증거자료를 확보하도록 하고 있다. 이 기능을 활용하면 8Mbps로 데이터를 제공하는 것이 가능하다.

엑시스는 ‘집스트림’이란 기술을 내놨다. 이 기술은 중요한 부분은 고해상도로 녹화하고 중요하지 않은 부분은 크게 압축해서 영상용량과 대역폭을 크게 줄이는 방법이다.

아이디스는 H.265에서 한 걸음 더 나간 인텔리전스 코텍 기술을 적용해 H.264 기반 제품 대비 대역폭과 저장 용량을 75~90%까지 줄이고 있다.

H.264와 H.265 문제
H.264와 H.265는 글로벌 영상 압축 표준 기술로 현재의 4K 제품에 적용된다. 차세대 압축 기술인 H.265는 주류 기술로 시장을 장악하고 있는 H.264에 비해 압축률이 2배나 높아 주목받고 있지만, 여전히 실제 퍼포먼스 구현 가능성에 대한 부담이 남아 있다.

라이선스 비용도 H.264에 비해 비싸다. 다만 H.265 특허권자를 대변하는 라이선싱 업체인 ‘HEVC 어드밴스(HEVC Advanced)’는 최근 가격을 합리화하려는 움직임을 보이고 있다.

가정용품 카테고리에 속한 CCTV 카메라의 경우 판매지역에 따라 0.4~0.8달러의 라이선스비를 받겠다고 발표한 것이다.

이 정책에 따르면, 미국과 유럽, 한국은 0.8달러를 내야 하는 1지역에 속한다. HEVC 로고를 부착하면 25% 가량을 할인을 받을 수 있다.

이번 정책 발표로 기존과 달라진 점은 HEVC가 VMS에도 라이선스비를 부과할 계획이라는 것이다. 이로 인해 영상보안업계에 어느 정도 파급 효과는 발생할 것으로 보인다.

풀리지 않은 숙제
가격도 큰 걸림돌이다. 가격은 더 많은 카메라 제조사들이 4K 카메라를 양산하면 해결이 가능한 문제로 볼 수도 있지만, 현재로써 4K 카메라와 풀HD 가격 차는 상당히 크다.

하이크비전 김중찬 팀장은 “국내 대표 시장인 통합관제센터에 4K를 바로 적용하기에는 투자비용 대비 얻을 것이 적은 상황”이라면서 “국내 주요 4K 시장은 산업체와 특수 시장의 광대역 감시 등에 국한된다”고 시장을 분석했다.

소니가 올해 출시한 4K 야심작인 ‘SNC-VB770’는 바디만 900만원을 호가하는 비싼 카메라다. 소니는 소수의 얼리어답터격 고객의 수요를 볼 때 올해 4K 매출이 30% 이상 상회하리라는 낙관적인 기대를 하고 4K 시장 주도권 경쟁에 나서고 있다.

소니 이석현 팀장은 “소니가 풀HD를 출시할 당시 대부분의 회사의 주력 카메라는 SD급이었다”면서 “아직 4K 시장을 위한 인프라와 기술력이 보편화되지 않았기에 보안감시용을 위해 4K 카메라를 선보인다는 것은 쉽지 않은 일”이라고 말했다.

주요 플레이어 현황
CCTV 카메라 업계
소니는 2015년 첫 4K 카메라를 내놓은데 이어 최근 업계 최고 감도의 풀프레임 4K 카메라 ‘ SNC-VB770(이하, VB770)’를 선보였다.

이 제품은 소니의 역작으로 꼽힌다. 4K 카메라의 취약점으로 꼽히는 야간 영상감시에 강하기 때문이다.

조도가 낮은 야간영상을 담을 수 있는 4K 카메라를 내놓기 위해 소니는 독자 개발한 35㎜ 풀프레임 엑스모어(Exmor) CMOS 센서와 이미지 처리 프로세서를 탑재해 높은 해상도와, 선명도, 저노이즈 이미지를 구현했다.

이 센서는 어두운 환경에서도 더 많은 빛을 감지하기 때문에 어두운 밤이나, 광량이 적은 실내에서도 선명한 컬러로 영상을 촬영할 수 있는 것으로 알려졌다. 또한, 빠른 셔터 스피드로 번짐없이 이미지를 캡처해 어두운 환경에서도 사용자가 사람의 표정은 물론 문자나 숫자까지 구분할 수 있다.

영역별 노이즈 감소 기술을 적용해 경계와 질감, 하늘과 같이 고른 색의 영역을 일정 패턴을 기준으로 이미지를 선택적으로 구분해 노이즈를 효율적으로 억제한다. 이 제품에 대해 이석현 팀장은 “VB770과 경쟁할 상대는 아직 없다”고 자신감을 보였다.

IP 카메라 분야를 리딩하고 있는 엑시스는 4K 분야에서도 기술을 선도하고 있다. IP 카메라로는 업계 최초의 4K 카메라인 ‘AXIS P1428-E’를 출시하며 4K 시장에 출사표를 낸 엑시스는 PTZ 카메라와 고정형 카메라 등 4종의 4K 카메라를 출시하며 시장 공략에 나서는 모습이다.

올 연초에는 4K PTZ 카메라인 ‘AXIS Q6128-E’를 선보였다. 이 카메라는 4K 화질과 빠른 팬/틸트 전환, 강력한 줌 기능을 갖췄다. 또한 저조도 환경과 험한 기후환경에서도 사용할 수 있어 실내외에서 모두 사용할 수 있다.

엑시스는 초고화질의 영상과 뛰어난 내구성을 자랑한다. 엑시스는 이 제품이 쇼핑몰이나 공공 주차장, 스포츠 경기장은 물론이고 도시 방범과 외곽 경계 등 다양한 분야에 활용될 수 있다고 소개한다.

엑시스의 4K 카메라 도입 의사를 타진한 곳도 주로 산업체나 대단지 등 감시 규모가 큰 단위다. 산업체에서는 공정라인의 품질 확인에, 대단지에서는 필드 모니터링 용도로 사용을 희망하고 있다.

공항이나 세관의 정밀 모니터링, 지능형 검색 시스템에도 적용이 가능하다. 엑시스는 최근 동유럽의 한 공항에 4K 카메라 2,000여 대를 납품했다. 이 과정에서 엑시스는 다양한 압축 기술을 활용해 평균 10Mbps의 전송 대역폭을 8Mbps로 줄였으며, 영상 저장은 덜 중요한 부분의 영상을 풀HD로 낮추고, 중요 포인트는 4K 화질에 프레임 수를 10fps로 낮춰 해결했다.

하이크비전도 4K 제품군을 갖추고 시장을 예의주시하고 있다. 다만 제품 스펙트럼이 다양한 하이크비전의 4K에 대한 시각은 다른 제조사와는 조금 달랐다.

김중찬 팀장은 “풀HD 이후 하나의 표준과 같이 나타난 UHD 시장은 4K에 국한해 이야기하기 힘들다”면서 “하이크비전은 2메가픽셀급 카메라 출시 이후 뷸렛과 돔, 스피드 돔, 어안 카메라 등의 표준 형태에 6메가픽셀, 8메가픽셀, 12메가픽셀 라인업을 출시해 운영하고 있다”고 말했다.

여러 대의 풀HD급 렌즈를 하나의 카메라에 적용해 고해상도를 구현하고 있다는 설명이다. 목표 시장은 산업체, 운동 경기장, 공항·항만, 공원, ITS(지능형 교통 시스템) 등이다.

이어 김 팀장은 “국내 시장의 신기술 도입 역사를 볼 때 어떤 특정 시점에서 전체 시장에 급격히 확산되는 것을 많이 봐왔다”면서, “저가형 시장에도 초고화질의 4K 도입이 예상보다 빠르게 이어질 것”이라고 전망했다. 아울러 그는“하이크비전은 각 카메라의 특성에 맞는 버티칼 시장에 적합한 솔루션을 제공할 방침”이라고 전했다.

DVR·NVR 업계
DVR·NVR 업계도 4K 맞이에 나서고 있다.

씨트링은 동축 케이블을 이용한 4K 솔루션, ‘EX-SDI 4K’으로 시장에 대비하고 있다. 동축 케이블이 네트워크보다 끊김과 지연이 없으면서도 더 좋은 화질의 영상을 전달할 수 있다고 봤기 때문이다.

이 DVR은 하이브리드 타입으로 제작돼 4K외에도 HD 아날로그, HD-SDI까지 지원한다. 듀얼 스트림(Dual Stream)을 채택해 네트워크 전송 효율도 높였다.

목표로 잡은 시장은 조금의 지연도 용납되지 않는 지하철 역사나 고해상도 모니터링이 필요한 카지노 등이다. 씨트링은 미국과 유럽, 일본 등 선진국 위주로 시장을 공략해 나갈 계획이다.

이화트론은 아날로그-HD DVR과 디지털 방식의 SDI DVR, NVR이 각각 특성에 따라 시장이 형성돼 있어 이들 세 가지 제품을 모두 4K로 라인업할 계획이다.

현재 4K DVR과 NVR을 개발해 안정성 테스트를 하고 있으며, 각각 8월과 10월 출시를 목표로 만반의 준비를 하고 있다.

이화트론이 4K에 주목한 것은 중국 저가 제품과의 차별화를 도모하고, 시장을 선점하기 위해서다. 이화트론은 먼저 해외시장을 공략한 다음 국내시장 점유율 확보에 나설 방침이다.

이화트론 임종완 대표이사는 4K가 2017년에 들어 활성화 될 것이라고 보고 있다. 그는 “해외 거래처는 SI, 국내 거래처는 유통 성격이 짙으므로 제품 성장기에 접어들 것으로 예상하는 2017년부터 국내 시장 확산을 도모하는 것이 효과적”이라고 말했다.

소프트웨어 업계
영상관제 소프트웨어 업계에서도 4K 시장에 대비해 바쁜 나날을 보내고 있다.

국내 대표 VMS 기업인 이노뎁은 주요 카메라 제조사의 4K 카메라와 올해 새로 출시한 뷰릭스(Vurix) VMS를 연동해 운영 중이다.

뷰릭스는 저장서버의 처리 대역폭을 대폭 증가시켜 4K 카메라나 멀티 센서 카메라와 같은 큰 대역폭을 사용하는 카메라에 더욱 적합한 구조로 소프트웨어가 설계됐다.

각 서버당 평균 2Gbps를 수용하며, 최대 30Gbps를 수용할 수 있다. 여기에 이노뎁의 장점인 가상화 기술을 적용하면 물리적으로 1대의 서버에 더 많은 대역폭을 연산 처리할 수 있다.

한편, 글로벌 VMS 기업인 제너텍은 자사의 통합관제 소프트웨어인 시큐리티 센터로 수년 전부터 4K 해상도 카메라를 지원하고 있다.

2015년 초에 출시된 ‘시큐리티 센터 5.3’부터는 모든 사용자가 그래픽 카드의 GPU와 인텔 CPU의 퀵싱크(QuickSync) 하드웨어 가속 기능을 사용해 컴퓨터 CPU 부하를 줄이면서 고해상도 카메라를 더욱 많이 감시할 수 있게 됐다.

같은 해 3분기 출시된 ‘시큐리티 센터 5.4’부터는 H.265를 지원하고 있다. CPU의 퀵싱크(QuickSync) 하드웨어 가속 기능을 사용해 컴퓨터 CPU 부하를 줄이면서 고해상도 카메라를 더욱 많이 감시할 수 있게 됐다. 같은 해 3분기 출시된 ‘시큐리티 센터 5.4’부터는 H.265를 지원하고 있다.
[김성미 기자(sw@infothe.com)]

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