라이다, 레이더, 카메라 세 가지를 융합해 ‘각각 장점 융합’ 전문가들은 ‘라이다만 장착하거나 카메라 방식만으로는 센서 기능의 한계’ 카메라 방식을 채택한 테슬라를 제외한 현대차, GM, 구글 웨이모를 도입했다.
현대자동차 레벨4 모델용 자동차. (사진=현대자동차) [애플경제 김향자 기자] 자율주행의 핵심은 센서 기술이다. 운전자의 시각을 대체해 자율주행을 가능하게 하는 기술로 사람 눈으로 볼 수 없는 사각지대에 있는 차량, 사람, 도로 위 위험물 등을 정확히 찾아내 도로 위 사고를 미리 막는다. 대표적으로 라이다(Light Detection and Ranging, LiDAR) 센서는 뛰어난 측정 정확도로 3D 물체를 감지할 수 있어 자율주행의 핵심 메커니즘으로 꼽히고 있다.최근에는 라이다(LiDAR)2)와 카메라 방식을 동시에 활용하는 ‘센서 퓨전’이 부각되면서 한층 기술이 첨단화되고 있다. 이는 “레벨3 이상 자율주행차를 실용화하기 위한 노력의 일환”이라는 게 전문가들의 얘기다. 관련 연구보고서를 낸 손지영 우리금융경영연구소 연구원은 “새롭게 떠오른 센서 퓨전 방식은 라이다, 레이더, 카메라 중복(Redundancy) 활용을 통해 단일 장비를 탑재할 경우의 단점을 상호 보완하고 사물인식 정확도와 주행 안전성을 크게 개선한 것”이라고 설명했다.이는 자율주행차의 3대 감각 및 감지기관인 라이다, 레이더, 카메라 기능을 융합한 것이다. 시장분석기관 IRS글로벌은 특히 “자동차용 라이다는 레이저 펄스를 사용해 자동차 주변 환경의 3D 모델을 만들기 때문에 기본적으로 자율주행차가 자동차나 보행자 등 주변 물체를 감지하고 가장 정확하게 매핑함으로써 가장 중요한 센서로 각광받고 있다”고 규정했다. 즉 라이다 기술이 발전하고 데이터 오차를 최소화시킴으로써 레이더나 카메라보다 더 높은 정밀도의 고해상도 3D 지형 지도를 만드는 등 자율주행을 위한 장애물 탐지 기능을 고도화하고 있다.이에 비해 레이더(Radio Detection and Ranging, Radar) 센서는 감각기관에는 감지되지 않는 전자파를 송출, 물체에 반사되는 전파의 소요시간과 주파수 파장을 측정해 주변물과의 거리와 속도를 탐지한다. 즉 레이더 센서가 방출하는 무선 신호가 물체에 접촉해 반사된 전파의 파형을 분석해 탐지 대상까지의 거리와 크기, 이동 속도를 측정할 수 있다.하지만 기존 비전 센서, 레이더 센서만으로는 복잡한 환경 속에서 근거리 장애물 탐지 성능을 구현하는 데 한계가 있다. 이에 비해 “라이더는 장착된 회전식 거울이 레이저 광선을 조금씩 다른 각도로 돌리면서 분사, 목표물에 비춰 돌아오는 빛을 분석해 사물까지의 거리, 방향, 속도, 온도, 물질 분포 및 농도 특성 등을 정확히 감지할 수 있다”는 게 IRS글로벌의 설명이다.당초 테슬라는 카메라 방식만 고집했고 구글 웨이모는 세계 최초로 시험주행을 실시한 자율주행차에 라이다만 탑재하는 방식을 구사했다. 그러나 라이다로만 운행되는 웨이모 모델의 경우 무게가 무거워 대량생산에 걸림돌로 작용해 양산 일정이 무기한 연기되기까지 했다.카메라 방식을 채택한 테슬라도 문제가 있다. 카메라 방식은 휴대폰 카메라 기술방식(CMOS)을 적용해 기술개발이 용이하고 대량생산 설비가 구축돼 있어 제조비용이 저렴하다는 게 장점이다. 이를 위해 테슬라는 2022년 FSD 베타 V9.0 버전부터 기존 레이더까지 없애고 카메라 센서 8대와 인공지능만으로 운행한다고 발표했다. 그러나 전문가들은 “장거리나 야간 주행을 할 경우 정확도가 떨어지고 사물을 평면으로 인식해 안전상의 문제점이 발생할 수 있다”고 경고했다.때문에 최근 자율주행차 업계에서는 다시 한번 라이다와 레이더, 카메라를 합친 퓨전 센서가 주목받으며 점차 확산되고 있다. 실제 레벨4를 상용화한 GM 크루즈와 바이두RT6, 현대차, 구글 웨이모 등 테슬라를 제외한 대부분의 완성차 업체들이 퓨전 센서를 채택하고 있다. 현재 알려진 바에 따르면 GM, 바이두, 현대차, 웨이모에 탑재된 평균 센서 수는 카메라 11대, 레이저 12대, 라이다 6대 등이다. 말 그대로 퓨전 센서인 셈이다.국내에서는 이미 사실상의 ‘퓨전 센서’와 유사한 기반 기술이 개발돼 눈길을 끈 바 있다. 2020년 2월 한국전자통신연구원이 웨이브(WAVE) 차량이동 환경에서 ‘무선접속’ 통신기술을 바탕으로 개발한 기술이 그것이다. 이는 개발 과정에서 도로 레이더 기술과 사물지능통신(M2M) ‘사람과 사물’, ‘사물과 사물’ 간 지능통신 기능을 편리하게 실시간으로 이용할 수 있는 ‘미래방송통신 융합 ICT 인프라’ 플랫폼 기술을 적용했다. 특히 이를 통해 교차로 안전정보시스템 구축에 성공했다.교차로 안전정보시스템은 연구진이 개발한 기술은 동적지도(LDM)를 최대한 활용했다. 동적 지도는 도로 정보를 만드는 교차로 안전 시스템과 도로 정보를 생성하여 차량에 경고를 표현하는 서비스 단말기로 구성되어 있다. 그 과정에서 연구진은 IoT 플랫폼과 연동해 ▲군집주행과 자율주행, 도심 자율주행 등의 문제점을 검증하고 보완했다.
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