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CCTV ‘화각’과 ‘초점거리’의 중요성을 알고 계신가요?

  |  입력 : 2022-08-01 10:37
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시방서 등 정보제공 자료에 선택 아닌 필수여야 하는 ‘화각’과 ‘초점거리’ 표기
초점거리 동일하더라도 제조사별로 화각 다를 수 있어


[보안뉴스 엄호식 기자] CCTV를 선택할 때에는 얼마나 잘 보이는지도 중요하지만, 사각지대 없는 영상확보도 굉장히 중요하다. 이러한 선택의 기준이 되는 것 중 하나가 바로 ‘화각’이다. ‘화각(畫角)’은 렌즈의 촬영 범위를, ‘초점거리(Focal length)’는 피사체 영상이 렌즈의 광학축 상에 있는 한 점에 모일 때 렌즈 중심까지의 거리를 뜻한다. 렌즈의 초점거리가 클수록 화각이 작아지고 모니터링 거리가 멀어지기 때문에 초점거리가 짧은 카메라 렌즈가 적용된 제품은 광각이 필요한 작은 영역에 적합하고, 멀리 있는 물체를 더 가까이에서 보려면 초점거리가 큰 렌즈를 사용하는 제품을 선택해야 한다.

[이미지=utoimage]


하지만, 시중에 유통되는 CCTV의 경우, 제품 사양에 적힌 화각과 화면에 노출되고 녹화되는 영상의 화각에 차이가 발생하기도 한다. 왜 이러한 현상이 벌어지는 것일까? CCTV의 올바른 이용을 위해 개선되어야 할 ‘화각’과 ‘초점거리’에 대해 살펴보자.

기술의 진화에도 적용되는 100년 넘은 기준
135필름이라고도 불리는 35㎜ 필름은 필름의 일반명사처럼 쓰는 표준과도 같은 대표적인 필름 포맷이다. 여기서 135는 코닥사에서 만든 필름의 상품번호이고 35㎜ 필름을 상품화할 때 쓰였다. 35㎜는 필름의 이송을 위한 구멍(퍼포레이션 홀)을 포함한 세로 방향 전체 길이다. 35㎜ 스틸 필름 한 장에서 실제로 영상이 기록되는 이미지 프레임의 크기는 36×24㎜이며, 대각선은 43㎜ 가량이다.

놀라운 것은 1909년 35㎜ 필름이 국제표준화기구(ISO)에 등록돼 국제규격으로 자리 잡은 후 현재까지도 그 자리를 굳건하게 지키고 있다는 것이다. 그리고 문제는 과거에는 35㎜ 필름의 판형 이외의 규격이 거의 없어 초점거리만으로 화각을 비교적 정확하게 알 수 있었지만, 기술이 발달한 현재는 오히려 그렇지 못하다는 것이다.

▲환산 초점거리 비교[정리=보안뉴스]


초점거리(Focal Length)는 렌즈의 광학 중심과 카메라 센서 사이의 거리를 밀리미터(㎜) 단위로 측정한 값이다. 예를 들어 50㎜ 렌즈의 초점 길이는 50㎜이다. 그리고 카메라의 렌즈는 단일 유리로 만들어지지 않고 여러 개의 렌즈 알을 조합해 만드는데 이 렌즈알의 조합은 빛의 초점을 맞추고 왜곡을 줄인다. 렌즈 전면으로부터 들어온 모든 빛이 한 점에 수렴해서 선명한 이미지를 형성하는 위치를 광학 중심(Optical Center)이라고 한다.

중요한 것은 초점거리가 렌즈의 화각을 나타낸다는 점이다. 렌즈의 초점거리가 길수록 화각이 좁아지고 피사체는 실제 눈으로 보는 것보다 더 크게 보인다. 반면, 초점거리가 짧은 렌즈는 훨씬 더 넓은 화각을 제공해 피사체는 우리가 실제 눈으로 보는 것보다 프레임에서 훨씬 작게 보인다.

▲다양한 센서 크기 비교[정리=보안뉴스]


풀프레임 카메라에 들어가는 센서는 디지털 카메라 시대로 넘어오기 전에 사용되던 35㎜(36×24㎜) 규격과 동일한 크기로 제작됐다. 하지만 디지털 카메라로 넘어오면서 풀프레임보다 작아진 크롭 센서(Crop Senser)로 탄생했다. 이 명칭은 동일한 위치에서 동일한 초점거리의 렌즈로 촬영한 이미지의 결과물이 카메라 센서의 크기 차이로 인해 풀프레임 카메라의 이미지와 달리 가장자리가 잘려 나간(Crop) 것처럼 보인다는 사실에서 유래됐다.

그리고 이러한 변화에 따라 대상카메라는 렌즈가 찍을 수 있는 화각과 동일하게 35㎜ 필름에서 구현 시의 초점거리를 뜻하는 ‘환산 초점거리(Equivalent Focal Length)’ 개념을 사용하게 됐다. 일반적으로 ‘환산 화각’이라고도 불리며, 초점거리의 변환 비율을 ‘크롭 팩터(Crop Facter)’라고 한다. 예를 들어 4/3인치 14㎜ 렌즈의 환산 초점거리는 28㎜다. 이는 포서드 14㎜ 렌즈에서 보여주는 화각이 135 포맷 사진기 28㎜ 렌즈에서 보여주는 화각과 같다는 뜻이다.

환산 초점거리는 실제 초점거리만으로 쉽게 알 수 없는 화각의 변화를 직접 표현해 화각의 변화를 알아보기에 용이하다. 그리고 크롭 팩터는 최종 결과물 즉, 사진 또는 모니터를 통해서 볼 때 나타날 거리감이나 광각 망원의 정도를 알 수 있게 해주고, 기존 135 포맷필름과 비교되는 비율을 표현한다.

초점거리 표기, 무엇이 문제인가?
그렇다면 초점거리 표기에 어떤 문제가 있을까? 사실 초점거리는 아무 잘못이 없다. 문제는 초점거리와 화각을 함께 표기해야 한다는 것이다. 그 이유는 ①초점거리만으로는 이미지 센서의 크기를 알아도 정확한 화각(FOV)을 산출할 수 없고 ②렌즈의 왜곡수차로 초점거리만으로 화각(FOV) 산출이 어려우며 ③실측 초점거리와 표기사양이 상이하기 때문이다.

이미지 센서의 크기를 알아도 정확한 화각을 산출할 수 없는 이유는 같은 렌즈를 사용하더라도 센서 크기에 따라 화각이 달라지기 때문이다.

그리고 초점거리만으로 화각 산출이 어려운 또 다른 이유는 렌즈의 형상이 구면인 기하학적 구조 때문에 왜곡수차가 발생하기 때문이다. 최근에는 비구면 렌즈 설계로 이러한 왜곡수차를 최소화하지만 온전히 해결하지는 못하기 때문에 초점거리가 짧을수록 왜곡이 커지고 시야각은 넓어진다.

마지막으로 실측 초점거리와 표기사양이 상이하다는 점이다. 제품의 표기사양과 실제 측정 초점거리의 차이는 결국 화각의 차이로 이어진다. 또, 스마트폰의 대중화로 카메라 센서가 소형화되면서 초점거리의 의미도 무색해졌다.

CCTV ‘초점거리’와 ‘화각’에 대한 인식은 어떨까?
그렇다면 국내 보안 관계자들은 CCTV의 ‘초점거리’와 ‘화각’에 대해서는 어떻게 인식하고 있을까? 이에 <보안뉴스>와 <시큐리티월드>는 보안뉴스 온라인 회원을 대상으로 7월 7일부터 14일까지 화각과 초점거리를 중심으로 CCTV 구매와 설치에 대한 인식조사를 시행했다.


먼저 CCTV 선정 시에 가장 우선적으로 고려하는 기능적인 부분은 무엇인가를 묻는 질문에 대해 45.6%가 ‘해상도(화소)’라고 답했다. 이어 ‘화각(CCTV 렌즈로 촬영할 수 있는 범위의 각도)’이 17.1%, ‘설치 환경 조건’이 10.4%, ‘야간화질’ 6.7%, ‘영상저장 방법’ 5.2% 등의 순이었다.

화각과 초점거리라는 용어의 개념을 알고있는가에 대한 물음에는 59%가 ‘화각과 초점거리 두 가지 모두에 대해 개념을 알고 있다’고 대답했다. 이어 ‘화각의 개념을 알고 이해하고 있다’가 16.2%, ‘초점거리의 개념을 알고 이해하고 있다’가 7%였다. 반면 14.4%는 ‘모른다’라고 대답했으며 2.4%는 ‘관심없다’라고 답했다.


초점거리가 동일하더라도 제조사별로 화각이 다를 수 있다는 것을 알고 있느냐는 질문에는 49.6%가 ‘알고 있다’고 답했으며 23.5%는 ‘알고 있지만 크게 신경쓰지 않는다’라고 답했다. ‘몰랐다’는 응답도 23.5%였다.

카메라 이미지 센서의 크기와 초점 거리에 따라 화각이 달라진다는 것을 알고 있느냐는 물음에 대해서는 49.6%가 ‘알고 있다’고 답했으며, 21.4%는 ‘알고 있지만 크게 신경쓰지 않는다’라고 답했다. ‘몰랐다’는 응답은 26.3%였으며 1.8%는 ‘관심없다’라고 답했다.


센서의 크기와 초점거리에 따라 화각이 달라진다는 것을 알고 있는가에 대해서는 47.7%가 ‘알고 있다’고 답했으며, ‘알고 있지만 크게 신경 쓰지 않았다’는 답을 한 비율은 23.9%였다. 이어 28.1%가 ‘몰랐다’라고 답했다.

카메라의 초점거리 사양만으로 실제 카메라 영상의 화면 사이즈(화각)를 예측할 수 있나요?라는 물음에 대해서는 45%가 ‘어느 정도 예측할 수 있다’고 답한 반면, 35.5%는 ‘예측할 수 없다’고 답했다. 이외에도 ‘예측할 수 있다’와 ‘관심없다’는 응답이 각각 9.2%를 나타냈다.


화각을 예측할 수 없다면 카메라 사용표기 시 초점거리와 화각 정보가 모두 표기되어야 한다고 생각하느냐는 물음에 대해서는 82.6%가 ‘필요하다고 생각한다’고 답했다. 반면 8.6%는 ‘필요없다고 생각한다’고 답했으며, 8.3%는 ‘크게 관심없다’고 답했다.

그리고 CCTV 구매·설치 후 화각에 대한 만족도를 묻는 질문에 대해서는 대부분 만족하는 것으로 나타났다.


카메라 설치 후 모니터에 보이는 화각에 대한 궁금한 점은 어떻게 해결하느냐는 물음에 대해서는 ‘해당 제품의 홈페이지 내 자료를 찾는다’가 40.4%로 가장 높았으며, ‘해당 업체에 전화나 이메일로 궁금한 점을 물어본다’는 응답이 33.6%로 뒤를 이었다. 또, ‘인터넷 포털을 통해 궁금한 점을 해결한다’가 18.7%, ‘구입한 제품을 사용하고 있는 주변인에게 물어본다’는 응답도 6.1%였다.

제품의 카메라 화각(감시 가능 영역)에 대한 정보를 충분히 제공받고 있다고 생각하는가에 대한 질문에 대해서는 33.6%가 ‘충분히 제공받고 있다고 생각하지만 정확하게 이해하지 못한다’고 답했으며, 26%는 ‘충분히 제공받지 못한다고 생각하지만 크게 관심을 두지 않았다’고 답했다. 이어 16.2%는 ‘충분히 제공받고 있다고 생각한다’라고 답한 반면 19.3%의 응답자는 ‘충분히 제공받지 못한다고 생각한다’고 답했으며, ‘잘 모르겠다’는 응답도 4.3%였다.

한편 제품사양(제품안내서)에서 꼭 살피는 것은 무엇인가라는 질문에 대해서는 ‘해상도’가 21%로 가장 높았으며 ‘화각(17.2%)’과 ‘영상저장 방법(15%)’, ‘초점거리(11.5%)’, ‘설치 환경 조건(10.1%)’ 등이 뒤를 이었다.

CCTV 구매 시 제품사양(제품안내서)를 확인하느냐는 질문에 대해서는 68.8%가 ‘꼼꼼하게 읽지는 않지만 대략적인 내용이나 관심있는 부분은 체크한다’고 답했으며, 16.2%는 ‘한줄 한줄 꼼꼼하게 확인한다’ 그리고 15%는 ‘굳이 체크하지 않는다’고 답했다.

또, 제품사양(안내서)을 굳이 체크하지 않는 이유는 무엇인가라는 질문에 대해서는 55.4%가 ‘내용이 너무 많다’고 답했으며, 27.5%는 ‘내용을 이해하기 어렵다’고 답했다.

이렇듯 인식조사 결과만을 볼 때 응답자의 절반은 ‘화각’과 ‘초점거리’에 대해 이해하고 꼼꼼하게 살피지만, 나머지 절반은 ‘화각’과 ‘초점거리’에 대해 잘 모르거나 무관심해 이에 대한 인식 개선이 필요한 것으로 나타났다.

시방서(제품사양서)에 ‘초점거리’와 ‘화각’ 두 가지 모두 필수로 표기해야
설문을 통해 이용자의 ‘화각’과 ‘초점거리’에 대한 인식을 살펴본 <보안뉴스>는 CCTV 제조사들은 ‘화각’과 ‘초점거리’에 대해 어떻게 표기하고 있는지 궁금했다.

이에 국내에서 유통되는 대표적인 CCTV 제조사들의 홈페이지를 살펴본 결과 대부분의 업체가 홈페이지에 초점거리와 화각을 표기하고 다운로드가 가능한 제품사양서와 간편설명서 등에도 표기해두었다. 또, 한화테크윈과 같이 툴박스라는 자체 프로그램을 통해 이용자들이 제품의 화각을 미리 측정할 수 있도록 제공하는 업체도 있다. 하지만 일부 업체는 홈페이지에 초점거리(Focal length)만 표기해 놓았고, 로그인 후에야 제품사양서를 다운로드할 수 있는 경우도 있었다.

반면, 조달청 나라장터에 등록된 입찰내역의 시방서에는 ‘화각’을 표기한 경우도 있었지만 그렇지 않은 경우도 다수 눈에 띄었다.

▲화각이 표기된 시방서(왼쪽)과 화각이 표기되지 않은 시방서(오른쪽)[자료=조달청 나라장터 자료 캡쳐]


지자체 관계자는 시방서의 ‘초점거리’와 ‘화각’ 명기에 대해 필수요건이 아니라 시방서를 만드는 사람의 의견에 따라 기재하거나 누락되기도 하지만, 계약 후 제출하는 제품사양서에는 반드시 ‘초점거리’와 ‘화각’을 모두 표기할 수 있도록 하고 있다고 밝혔다. 또, 예를 들어 개활지의 경우에는 화각이 넓은 것이 좋고 골목은 화각이 좁은 CCTV를 설치하는 것이 좋은데 제품을 설치한 후 화각이 넓어 보이거나 좁아 보이거나 하는 경우는 없었지만 되도록 화각이 명기된 제품을 선택한다고 덧붙였다.

렌즈 사양에 ‘초점거리’와 ‘화각’을 표기하면 ①현장에 맞는 제품 선정이 용이하며 ②초점거리 사용에 대한 부작용을 방지할 수 있다. 특히, 공사의 진행에 대해 설계와 제조, 시공 등 도면으로 나타낼 수 없는 세부사항을 명시한 ‘시방서’에는 반드시 ‘초점거리’와 ‘화각’의 표기가 필수사항으로 적용돼 이용자들이 필요한 정확한 제품을 선택하고 이용할 수 있도록 개선됐으면 한다.
[엄호식 기자(eomhs@boannews.com)]

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