GFX 테크놀로지 #4 - 셔터가 지배하는 것

다 알고있는 이야기 이지만, GFX 50S는 미러리스 카메라다. 그리고 미러리스 구조를 통해 얻는 화질상의 이점이 많다. 앞서 소개한 이상적인 렌즈설계가 가능하다는 점도 그렇고, 촬상면에서 포커싱함으로 인해 정밀하게 초점을 맞출 수 있는것도 그렇다. 그리고 미러쇼크가 일어나지 않는 것도 크게 공헌한다.

GFX 50S처럼 50MP의 화소수를 가지면서 GF렌즈처럼 100MP수준의 고주파신호를 해상할 수 있는 렌즈를 사용하려면, 이러한 이점은 헤아릴 수 없다. 만약 미러가 있는 구조였다면, 최대 30%의 해상성능저하는 피할 수 없었다. 그만큼 미러쇼크라는것의 영향이 크기도 하고, 중형포맷의 경우에는 더욱 크게 작용한다.

 그런데, 미러박스 정도는 아닐지언정, 카메라는 충격을 발생하는 장치를 여전히 내포하고 있다. 그것이 이번 글의 테마이기도 한 포컬플레인셔터이다. 셔터가 찰칵 하고 움직일 때 마다 충격이 카메라 내부에 전해진다. 촬영자에게 있어서는 손맛의 하나이기도 하지만, 무엇보다 화질에 미치는 영향을 최소화 하는것이 우선되어야 할 것이다.

실제로, 셔터 설계는 충격에 대한 대책이 그 근간을 이루고있다. 앞서 말한 화질향상에도 효과가 있고, 내구성도 올라가기 때문이다. X-Pro2 기사에서 말했듯, 작동음, 품위에도 관여한다. 또한, 충격도 다양한 성격을 가지고 있는것도 재미있는 부분이다. 셔터 속도에 따라 다양한 종류의 충격이 발생한다. 화질, 내구성, 작동음에 어떤 영향을 미치는지도 달라진다. 즉, 이러한 것들을 고려하여 설계를 하고 샘플을 만들고 작동확인을 거쳐 만들어 나가는 것이다. 센서와 프로세서의 세대를 신경쓰는 유저는 많지만, 셔터유닛에 대해 생각하는 분들은 적다. 그렇지만, 그 두 가지에 견줄만큼의 비용을 들여 설계하는것이 셔터이다.

예를들면, 개발단계에서의 부품은 제품용 부품과는 달라서 하나하나 수제작을 하기 때문에 비용이 비싸다. 셔터유닛의 경우, 제품용 대비 30배의 비용이 들었다. 그것을 몇번이고 버려가며 새로 설계한다. 정확하게는, 망가질때까지 작동 시킨다. 그리고 그 내용을 설계에 반영시킨다. 몇개나 망가트려야만 하는 이유는, 여러가지 조건에서 테스트를 해야 하기 때문이다.  그리고 망가질 때 까지 하지 않고서는 어디가 취약한지 알 수 없고, 보강한 부분이 기대치만큼의 성능을 내고 있는지 알 수 없기 때문이다.

"결국, 설계가 확정될 때 까지 30개 이상을 망가트렸어요."라고, 어떤 설계자는 말한다. 그는 "-10도 라든지, 15만회라고 사양표에 적으려면 그 이상의 조건에서 움직여야 하니까."라고 덧붙였다.

실제로 FUJIFILM은 X시리즈에서, APS용 셔터유닛은 2세대까지 설계하였다. 그러나 GFX용의 셔터유닛은 셔터 날개의 크키가 3배. 이런 크기로, 최고속도 1/4000초까지 움직이게 해야하는 것이다. 작동용 스프링의 강도, 즉 충격의 크기는 10배정도까지 올라간다. 아무리 신중을 기해도 "지나치다"고는 말할 수 없는 것이다.

그런 전대미문의 셔터 설계는 크게 3가지 접근방식을 기반으로 성립되었다.

첫번째는 강성,인성이 있는 금속부품을 기반으로 설계하는 것. 경량화를 노리다 보면, 아무래도 수지소재의 부품을 사용하고싶어지기 마련. 최근에는 카본 등의 선택지도있다. 그러나, 셔터유닛에 있어서는 이런것은 그다지 적합한 소재가 아니다. 수지는 중형용으로는 강도가 부족하다. 카본은 충격에 약해, 깨지기가 쉽다. 강도를 기준으로 마지막까지 선택지를 버려 나가는데, 이러한 작업은 30개 이상 "망가진 셔터유닛"이 그 답을 제공 해 주었다.

두번째는, 셔터유닛 내에서 충격을 흡수하는 장치다. 셔터날개는 첫번째 장의 날개, 즉 선막이 움직일 때 가장 큰 힘이 발생한다. 이것을 움직이기 위해  연결장치가 프레임 끝단에 왔을때, 그 힘은 충격이 되어 카메라 내에 전해진다. 그것이 전달되지 않고 셔터유닛 안에서 흡수되도록, 완충제가 들어있다.

하지만, 그럼에도 셔터유닛 내에서 모두 흡수되지 못한 충격이 존재한다. 그래서 셔터유닛을 바디에 장착하는 방법에 심혈을 기울였다. 마운트 되어있는 부분에 완충재를 물리는 것이다. 카메라 안에서 셔터유닛이 공중에 매달려 있는것을 상상하면 좋을것이다. 발생한 충격이 센서와 광학계에 전달되지 않도록 하는것이다. 이것이 세번째의 접근방법이다.

하지만 "전자선막 셔터를 사용하면 되는것이 아닌가? 다른 카메라는 그렇게 하고 있던데?"라는 의견이 나올지도 모르겠다. 그러나, 그 의견은 "Yes"이기도 하면서 "No"다.

전자선막셔터를 사용하면, 셔터쇼크는 분명 감소한다. 셔터스피드 1/15~1/60초의 영역에서는 유효할 것이다. 전자적으로 가상의 셔터가 내려온 뒤, 기계식으로 후막이 내려오는것이다. 가장 힘이 강한 것이 선막이기 때문에, 충격은 작아진다. 사실 매우 합리적인 방식이다.

다만, 그 이상의 고속셔터의 영역이라면 이야기가 다르다.

1/125초 언저리부터, 기계식 셔터는 선막과 후막이 일정 폭을 유지하면서 동시에 움직이게 된다. 전자선막셔터의 경우도 마찬가지다. 센서위의 전자적인 가상의 셔터가 내려오고 그것을 따라가듯이 기계적 셔터가 일정폭을 유지하며 내려온다.

결정적으로 다른 점은, 전자식 선막과 기계식 후막은 광학적으로는 완전히 같은 위치를 지날 수 없다는 점이다. 완전히 같은 위치를 통과하는 기계식과의 차이가 여기에서 발생한다. 특히, 고속셔터에서는 선막과 후막이 어긋나는것이 광학적인 비네팅을 발생시키고, 일그러진 보케효과로 이미지에 나타나게 되는것이다. 따라서, GFX 50S는 1/640초부터 기계식 셔터로 자동적으로 전환하게 되어있다.


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