https://blog.naver.com/tg1 574/222432507695 자율주행?결국 우리에게 다가오는 미래! 자율주행 관련 소식은 많이 들을 수 있습니다.언젠가는 저희…blog.naver.com 이전에 자율주행 섹터에 대한 전반적인 조사를 진행한 적이 있습니다.그 내용을 보시면 자율주행 섹터에 대해 이해하기 쉬울 것입니다.
앞서 자율주행은 전반적인 자율주행 기술과 글로벌 공급망 그리고 ETF에 대해 알아보니
오늘은 자율주행에 대해 더 깊이 알아보고 국내 유망 종목을 발굴한 리서치 자료를 공유해보려고 합니다.해당 보고서는 자율주행 전반에 대한 기술, 그리고 전망, 공급망 등이 상세하게 나온 자료로 한 번 읽어볼 만한 자료입니다.자율주행 산업 미리보기 #1 목차 – 자율주행 산업 분석
- 자율주행 산업(1) 자율주행 산업 성장성(2) 자율주행 혜택 – 안전과 시간 활용
- 2. 자율 주행 센서의 종류 및 특징(3)센서의 발전이 가져온 인지 능력의 성숙:자율 주행의 대중화를 앞당긴 발전(4)Lidar-작동 원리 및 구성-Liadr구조:고정형 vs기계식 Liadr의 종류:OPA Lidar, FMCW Lidar/3D Flash Liadar-대면적 펄스 조사·Lidar의 제조사별 기술 전략:Velodyne, Luminar, Innoviz, Ouster, Aeva, Aeye등(5)자율 주행 카메라의 발전 가능성(6)Radar-작동 원리 및 구성·기술의 발전 가능성:4D Radar(7)보조 센서의 발전:열화상 카메라, IMU, 초음파 센서 등(13)자율 주행 시대의 국내 부품 회사 역할-현대 자동차, 만도, 한국 국내 스타트 업 등의 자율 주행 센서개발 추진 (14) 센서 퓨전의 개념 : – 다양한 센서의 입력값을 통합하여 단일 모델과 이미지로 통합.
- 3. 자율주행 과제 및 지원방안(15) 자율주행 상용화를 위한 정책방향(16) 인공지능 기반 판단력 강화의 중요성(17) OTA(Over-the air programming) 필요성 : 프로그램 무선 배포 기술
- 4. 글로벌 차량용 카메라 전망(18) 이동통신사의 공격적인 사업 확장, 키움증권 자료 원문 링크는 맨 하단에 있으니 필요하신 분들은 보고 스터디 해 보시면 될 것 같습니다!
- 지금은 다시 관심이 수글오에 들어갔지만 이럴 때일수록 차분하게 좋은 종목을 발굴하고 원하는 타이밍을 기다리는 것이 바람직하겠죠?
- 자율주행산업 프리뷰(산업/기업 만도 옵트론텍 엠씨넥스 아모텍 오비고), 키움증권(김민성 김상표 오현진 등), 21.09.15 자율주행산업 시험읽기
- 자율주행 산업의 성장성
• 산업은행이 조사한 자율주행차 국내외 개발 현황에 따르면 자율주행차는 2021년 약 5만대에서 2040년 약 3300만대로 가파른 성장세를 기록할 전망이다. 특히 센서, 소프트웨어 등을 포함한 자율주행차 전체 제조비용이 기존 자동차 대비 낮아지는 2025~2027년 이후 자율주행차 보급률이 급격히 증가할 것으로 예상된다.
• 자율주행차가 다양한 서비스 플랫폼 역할을 개발하면서 움직이는 IT 단말기로 인식됨에 따라 모바일 업체의 차량용 부품 사업 확대가 본격화됐다.자율주행차 관련 4개 분야 중 스마트카 서비스와 함께 전장부품 분야의 파급효과가 가장 높을 것으로 예상된다.
• 국내에서도 자율주행 생태계를 활성화하기 위해 자율주행 유상서비스를 허용하는 법을 시행하는 등 기술과 서비스 개발을 넘어 제도적, 사회적 차원의 준비도 진행 중이다.
자율주행 혜택 – 안전과 시간 활용
• 자율주행의 최대 혜택은 안전과 차내 시간을 활용.미국 도로교통안전국(NHTSA)이 발표하는 1억 마일당 교통사고 사망자 수도 ADAS 기능이 대중화된 2016년 이후 연평균 10% 이상 감소세를 보이고 있다. 테슬라는 분기별 안전 보고서를 공개. 2021년 2분기 기준 100만 마일 주행당 사고 발생 빈도는 일반 차량의 경우 2.07건인 반면 자사 오토파일럿과 SafetyFeatures를 동시에 적용하면 사고 발생 빈도는 0.24건으로 약 90% 감소. 이러한 트렌드는 2018년 3분기 안전보고서 최초 발표 이후 지속적으로 유지되고 있어 향후 FSD 기능 완성도에 따라 추가 감소가 기대된다.
• 에이티커니에 따르면 자율주행 상용화는 2030년 기준 운전자에게 고속도로 주행 중 연간 최대 1.9조분의 자유시간을 가져다줄 것으로 예상된다. 이 같은 혜택 속에 시장조사기관 IHS, LMC Automotive 등은 2030년 기준 레벨2+ 탑재 차량이 6900만대 수준으로 성장할 것으로 예상되며, (연간 신차 판매 중 약 30%) 2040년 이후에는 완전 자율주행 차량의 대중화를 기대하고 있다.
센서 발전이 가져온 인지 능력 성숙
• 자율주행 작동 메커니즘은 크게 인지-측위-경로계획(판단)-제어로 구성
• 차량용 센서는 지난 몇 년간 눈부신 발전을 기록했으며 발전 양상은 1) 센서 성능 고도화, 2) 경량화, 전력 효율성, 3) 센서 간 기능적 수렴, (4D 이미징 레이더)4) 열화상 카메라, 초음파 센서 등 보조 센서의 발전 등으로 구분돼 인지-측위 역량의 성숙으로 이어진다. 이 같은 발전은 더욱 가속화돼 자율주행 대중화를 앞당길 것으로 예상된다.
Lidar의 작동 원리 및 구성
• Lidar는(Light Detection and Ranging) 레이저 펄스를 발사한 후 그 빛이 주위의 대상 물체로부터 반사되어 돌아오는 시간과 주파수의 차이를 계산하여 물체까지의 거리 등을 측정함으로써 주변의 모습을 정밀하게 그려내는 장치.
• 원리의 차이에 따라 일부 다른 구조를 가지고 있으나, Lidar는 1) 레이저 송신부, 2) 레이저 검출부, 3) 신호 수집 및 처리 리시버, 4) 데이터 송, 수신부 등으로 구성
• Lidar의 장점은 1) 원거리 물체 파악에 용이하고 2) 높은 분해능으로 인지 물체의 형태와 거리를 정확하게 파악할 수 있어 3) 조명 환경 변화에 영향이 적다. 특히 카메라가 조명 환경에 취약해 정확한 깊이 추정이 불가능한 것을 보완. 반면
단점은 1) 눈, 비 등으로 인해 반사될 수 있어 날씨에 따른 제약이 있으며 2) 높은 기계적 요구조건으로 상용화를 위해서는 추가적인 원가절감이 필요하며 3) 발광소자의 전력효율 개선 및 소형화 과제 등
◎ Lidar 구조 – 고정형 vs 기계식
• 라이다 형태에 따라 기계식(Mechanical)과 고정형(Solid-State)으로 구분하고 라이다 내 발신부와 리시버 모듈 개수를 기반으로 N채널 라이더(16개, 64개, 128개 등)로 명명·기계식 라이더는 내부에 모터를 장착해 모듈을 회전시켜 레이저 빛을 사방으로 조사해 주변 정보를 인식. 기계식 라이더는 고해상도의 장점이 있으나 제조단가가 높고 회전모터의 존재 등으로 내구성이 약하다는 단점
• 이러한 단점을 극복하기 위해 거울을(Polygon 다면체 거울, MEMS 마이크로 거울) 활용하여 레이저를 주변에 조사하는 고정형이 탄생. 특히 Innoviz, Aeye 등을 중심으로 MEMS 미러(초소형 정밀경)를 정밀하게 회전, 진동시켜 레이저를 조사하는 방식이 고안. MEMS 미러는 시스템 크기가 작고 소형화와 생산성이 용이하며 양산성이 확보되는 장점을 가지고 있으나 소자가 작아 구동 범위가 제한적이고 광 정렬 문제 등이 발생하는 단점이 있다.
OPA Lidar, FMCW Lidar
• Quanergy 등은 빛의 간섭 원리를 이용해 기계식으로 움직이는 부분 없이 빛이 나아가는 방향을 전기적으로 조절하는 광소자인 OPA(Optical Phased Arrays) 센서를 활용한 Lidar를 고안. OPLidar의 원리는 위상 어레이 안테나와 유사. 광학 위상 모듈레이터가 렌즈를 통과하는 빛의 속도를 조절하고, 이것에 의해 광학 파면 형상을 제어. 상단의 빔은 지체되지 않지만 중간과 아래의 빔은 양이 늘어나 지체되어 레이저 빔을 다양한 방향으로 향하도록 조향하는 효과가 발생. 현재 기술 성숙도가 낮아 상용화에 어려움을 겪고 있어 차량용 라이다 개발로 이어지기까지는 시간이 걸릴 전망입니다.
• Ava, Aurora 등은 FMCW(주파수 변조 연속 파장) 방식의 Lidar를 고안. FMCW란 주파수 변조 레이저 처프(Chirp주파수가 시간과 함께 연속적으로 변화하는 현상 및 단위)를 주변에 조사한 뒤 돌아온 처프의 위상과 주파수를 측정해 시스템의 거리와 속도를 측정하는 기법. 도플러 효과의 이론적 근거 FMCW는 Pulsed 방식에 비해 강한 레이저를 전송하기 위한 기계적 요구 조건이 낮아 SoC 구현에도 용이함. 향후 기술 성숙도에 따라 FMCW 방식이 미래형 리더의 기준이 될 가능성
3DFlashLidar – 대면적 펄스 조사
• Leddartech, Oster 등은 3D 플래시 Lidar를 고안하였으며, 이는 단일(혹은 멀티) 레이저 빔을 굴절 렌즈 등을 활용하여 대면적 펄스로 확대해 전방을 비추는 기술
• 특히 오스터는 VCSEL(수직 표면 광방출 레이저) 기반의 제품 개발로 레이저 광원을 단일 칩으로 통합하고 디지털 수신기 SPAD(Single Photon Avalanche Diode) 기술을 통해 빛의 반사도가 낮은 물체와 미세한 신호도 감지가 가능하다.
• 플래시 라이더는 면적 단위의 이미지를 포착하기 때문에 데이터 처리 속도가 빠르고 반사 강도(reflection intensity, 주사된 레이저 광선이 반사되어 센서에 기록되는 신호의 세기로 대상체의 표면 등 형상으로 표현되지 않는 대상물의 속성을 이해하는데 용이함)를 측정하는데 용이함. 다만 소량의 레이저 빔을 면적으로 확대하여 비추는 메커니즘을 고려할 때 측정 거리가 짧고 더 먼 곳을 비추기 위해서는 높은 강도의 레이저가 필요함.
아이세이프티 vs Camera Safety·발신부에서 조사하는 빛의 파장 대역에 대한 선택이 필요하며, 빛의 파장으로는 905nm, 940nm, 1,550nm 등이 주로 사용·Lidar는 일반적으로 눈에 보이지 않는 적외선 영역의 (780nm 이상) 대역을 사용하며, (가시광선 380nm~780nm) 수광소자의 인식률이 가시광선에 가까울수록 우수한 특성상 850nm, 905nm를 사용하는 것이 가장 효율적이다. 그러나 태양광선이 (100nm~1,000mm) 해당 대역대를 포함하므로 outdoor 환경에서는 간섭이 발생할 수 있으며 근적외선 영역에서의 밝은 빛은 각막과 수정체를 투과할 가능성으로 시신경을 손상시킬 위험성 존재•반면 1,550nm일 경우에는 태양광의 영향으로부터 자유롭고 망막에 영향을 주지 않는다는 장점이 있으나 광센서에서 높은 InGAAS 인듐갈륨비소 포토다이오드가 사용되어 양산성에 문제가 있다. (905nm 파장광센서 실리콘 포토다이오드 사용) 최근 실리콘 초박막화 기술 등에 의한 인듐갈륨 비소의 실리콘 대체 가능성이 연구되고 있으며, 향후 기술 발전 속도에 따라 1,550nm가 표준으로 정착될 가능성
리다 제조사별 기술전략 벨로딘, 루미나, 이노비즈, 오스터, 에바, 아이 등 6개 리다 제조사는 지난해 이후 SPAC 상장을 완료했거나 현재 상장을 추진하고 있다. 각사는 벨로디네(기계식 양산형), 루미나르(1,550nm 고성능), 오스터(3DFlash라이더), 이노비즈(MEMS 미러 기반), 에바(FMCW 기반 SoC라이더), 에예(카메라 센서 퓨전형 능동라이더) 등 차별화된 기술 전략을 통해 향후 방향성을 제시·현재 해당 기업이 양산형 리다를 개발하지 못한 시점에서 상장 당시 2025년 EV/EBITDA 기준 벨로디네 10.5x, 루미나르 7.9x, 에브이브이/8×5.8x5x5.
자율주행 카메라의 발전방향성 카메라는 렌즈를 통해 들어온 빛을 디지털 신호로 변환해 물체를 식별하는 장치. 장점은 1) 높은 해상도로 피사체의 디테일을 파악하는데 용이하며, 2) 질감, 색상 등에 대한 구분이 가능하며(신호등 색인식 등), 3) 저렴한 가격 등이다. 반면 단점으로는 1) 야간 및 악천후로 가시성이 낮고 2) 2D 이미지 인식으로 원거리 정보 인식 한계 등
• 자율주행용 카메라 모듈 시장은 2021년 1.47억개에서 2027년 3.63억개(CAGR 19%) 증가할 것으로 예상되며, 특히 전면부 및 실내 카메라 중심의 성장이 두드러질 전망이다.
• 카메라는 최근 야간 식별력 및 원거리 가시성을 개선하기 위해 적외선 센서 활용(단파장 적외선 등), Multi-Aperture Tele, 3D ToF 및 AI 딥러닝 등을 활용·자율주행 차량용 카메라는 IT기기용 대비 1) 대량의 데이터 분석이 필요하며(컴퓨팅 능력), 2) 원거리 탐지를 위한 높은 해상도가 요구되며 3) 외부 노출 및 상시 구동으로 인한 높은 내구성이 필요함(진동, UV, 먼지 노출, 내열 및 방수 등)
◎ Radar의 작동 원리 및 구성·Radar(Radio Detection and Ranging)는 전자파를 송신하고 돌아오는 시간과 주파수 편이를 측정하여 주변 사물과의 거리와 속도를 탐지하는 장치·Radar의 장점은 1) 탐지거리가 매우 길고 2) 야간, 악천후 및 양쪽이 움직이는 상태에서도 안정적으로 거리 측정이 가능하다는 것이다. 반면 단점은 1) 광학시스템에 비해 낮은 해상도로 물체의 형태를 구분하기 어렵고, 2) 좁은 화각으로 측정범위가 제한되며, 3) 방사한 전파의 반사파가 없으면 물체를 발견할 수 없다는 점 등·구성요소는 1) 전파 송/수신부, 2) 안테나, 3) 검출된 신호로 표적을 탐지 및 식별하기 위한 신호처리용 DSP 등
Radar 기술의 발전 방향성 – 4D Radar
• 최근에는 4D 이미징 글레이더가 대두해 물체의 유무를 탐지하고 있던 기능을 넘어 속도, 이미지 등을 측정. 기존 Radar가 2~3개의 송신 안테나와 3~4개의 수신 안테나를 기반으로 했던 것과 달리 4D 레이더는 다중 입출력과 48안테나 어레이를 활용해 주변을 매핑. Lidar, 카메라 등과 기능적 수렴
• 이스라엘 스타트업 베이야르, 아르베 로보틱스는 CES에서 4D 이미징 레이더를 공개. 기존 레이더에 비해 날씨 등에 영향이 적고 측정 각도, 거리 등의 눈부신 향상. 60GHz, 79GHz 단일 칩 레이더 모듈로 가격을 낮춘 것이 특징. 콘티넨탈도 CES 2021에서 실링스의 징크 울트라스케일 플랫폼 기반의 77Ghz 4D 영상 레이더 ARS 540을 공개했다. 최대 300미터 거리 측정, 물체의 방향, 속도 정보를 제공하는 혁신 실현
보조 센서의 발전
• 열화상카메라, IMU(Inertial Measurement Unit, 관성측정장치), 초음파센서 등 보조센서 발전도 가속화
• 열화상 카메라란 열정보만을 추적해 보여주는 장치로 물체의 온도가 높을수록 적외선(열) 파장이 짧아지는 원리를 활용.렌즈를 통과한 적외선 에너지가 센서를 통해 전기 신호로 변환되는 구조이며 카메라가 인식 가능한 최소 온도차인 ‘열분해능’이 성능을 결정. 에너지를 내보내지 않고 방출되는 열을 감지하기 때문에 수동(passive) 센서로 카메라, LIDAR 등 능동형 센서에 비해 환경에 영향이 적어 원거리 탐지가 가능. 또 보행자 등 일정한 열에너지를 방출하는 물체를 인지하는데 용이. 반면 화각이 좁아 유리, 아크릴 등 일부 물질을 통과하지 못하는 단점
자율주행시대 국내 부품업체 역할론
• 현대차그룹도 Lv4+ 자율주행 시대를 맞아 라이다 등 핵심 센서 공급 안정화를 위해 여러 벤더를 활용할 것으로 예상했으며 만도를 비롯한 국내 업체 역할 확대에 주목·만도는 자율주행 시장 진출 후 2018년 국내 최초 중거리 레이더 양산, 범용 ADAS 제품군 글로벌 경쟁사 대비 높은 수익성 등으로 경쟁력을 확보했다.최근 만도헤라 일렉트로닉스 인수 및 만도모빌리티 솔루션즈 분사 이후 1) 고수익성 범용 Lv2-3 물량 확대, 2) Lv4+용 인지센서 개발 등으로 경쟁력을 강화할 계획
• 최근에는 국내 자율주행 스타트업 SOSLAB(모터 및 MEMS 방식 하이브리드 Lidar), 서울로보틱스(센서 인식 정보 분석 SW), 라이드로, 스마트 레이더 시스템 등과 협력해 라이다, 4D 이미지 레이더 등 Lv4+ 자율주행용 센서 개발을 추진하고 있어 개발 가속화 기대
센서 퓨전의 개념·센서 퓨전은 카메라, 레이더, 라이다 등 다양한 센서의 입력값을 통합해 단일 모델 및 이미지에 융합하는 기술이다. 센서 퓨전 역량 강화 방법론은 1) 센서 단위 통합, 2) 프로세서 중심 통합, 3) 인공지능(AI)과 소프트웨어 고도화 등으로 구분·현대차도 2021년 2세대 통합제어기를 개발해 개별 센서에는 기본적인 인식 기능만 넣고 센서 퓨전을 포함한 판단 및 제어 기능은 통합 제어할 계획이며 딥러닝 기반 영상인식 기술개발을 진행할 계획이다.
자율주행 상용화를 위한 정책 방향성 정부는 올해 초 2027년 Lv4 자율주행차 상용화를 목표로 총 1.1조원 규모의 범부처 프로젝트를 시작했다. 차량융합, ICT융합, 도로교통융합, 서비스창출, 생태계 구축 등 5대 분야 84개 세부과제 지원. 7대 자율주행 서비스 개발. 23년부터 도시 규모의 리빙랩에서 실증에 의한 수용성의 확대. 올해 안에 핵심 인지센서 모듈, AI 기반 컴퓨팅 기술, 플랫폼 등 15개 과제 착수 예정(182억원 규모)·만도 컨소시엄(MC넥스, 가네비콤, 서울로보틱스, 에스오에스랩, 라이드로, 한국자동차연구원 등)은 올해 4월 산업통상자원부의 ‘자율주행용 3D 고정형 라이다 기술개발’ 수행사업자로 선정됐다. 2024년 제품 출시 목표
인공지능에 기반한 판단력 강화의 중요성
• 최근 몇 년간 자율주행의 가장 큰 과제는 메커니즘의 첫 단계인 인지 및 측위 능력 안정화에 있었다. 그러나 센서 기술은 지속적인 고도화를 달성하고 있으며 현재 센서별 기술 성숙도와 양산성의 차이는 있지만 앞으로도 이러한 기술 발전은 더욱 심해질 것으로 예상된다.
• 현 시점에서 완성차 OEM, 부품업체, 그리고 자동차 시장 진입을 노리는 빅테크의 자율주행 능력을 구분하는 분수령은 인공지능(딥러닝)에 기반한 판단 능력 차별화에 있다는 시각이다.
OTA의 필요성·테슬라가 타 OEM 대비 자율주행으로 독자적인 행동으로 공격적인 개발이 가능했던 배경은 OTA 업데이트를 통해 제품 출시 후 성능을 보완할 수 있었기 때문으로 분석·OTA의 기술적 필요조건은 ECU(Electronic Control Unit)의 중앙집중식 배치를 통한 제어. ECU란 자동차 내 전자제어장치로 정밀한 제어를 위해 스티어링, 제동 등 주요 부품당 ECU가 1:1로 장착되는 분산형 배치. 차량당 30개-110개의 ECU 탑재.한편 테슬라는 자사 HW3.0 내 ECU를 3개만 탑재하는 중앙집중형 배치로 OTA가 가능한 아키텍처를 구현, 현재 주요 OEM 차량 내에 이러한 기능이 제한된 것은 1) 제도적 한계, 2) 현재 분산형 ECU에 대해 개별 업데이트 시 부품별 작동조합 최적화가 벗어나 안전상의 문제가 발생할 수 있기 때문이다.즉 차량 내부 부품 작동에 대한 완전한 제어가 담보돼야 한다. 현대차도 내년 출시 예정인 아이오닉6에 제어기 OTA 기능을 처음으로 탑재할 전망이다.
모바일 기업의 적극적인 사업 확대·모바일 부품업체의 전기차 및 자율주행 시장 내 신규 고객사 확보 등 신사업을 본격 추진. 차량용 카메라 부품의 경우 자율주행 시장 확대와 안전장치 수요 확대로 수혜를 입는 대표적인 분야로 테크노시스템 리서치에 따르면 차량용 카메라 시장은 2019년부터 2025년까지 연평균 13%의 성장을 전망하며 연초 이통사들의 전장용 사업이 부상한 이후에도 기존 업황 부진이 이어져 주가는 상승 흐름을 이어가지 못하고 있다. 그러나 향후 전방시장이 빠르게 확대됨에 따라 자율주행 관련 supplychain도 빠르게 구축될 것으로 판단, IT, 전장산업에 경쟁력을 갖고 있는 국내 업체들이 다시 주목받을 것으로 예상된다. MC넥스(카메라 모듈), 옵트론텍(차량용 렌즈), 아모텍(전장용 모터) 같은 제조사들이 전장용 사업에서 성과를 내고 있어 눈길을 끈다.
- 본고는 매수, 매각추천문이 아닙니다.2. 해당 종목을 투자하기 전에 반드시 충분히 고민하고 판단 하에 투자하십시오.3. 투자의 책임은 전적으로 본인에게 있습니다.
- (원문 링크)
- http://consensus.hankyung.com/apps.analysis/analysis.downpdf?report_idx=597863