좋건 나쁘건, 어쨌거나 자율주행차는 미래의 자동차 트렌드 중 중요한 부분을 차지하면서 많은 생명을 구하고, 혼잡한 고속도로를 더 많은 차량이 공유할 수 있도록 만들어 줄 것으로 기대되고 있다. 심지어 오늘날에도 자율주행 기술은 운전자에게 차선 이탈을 경고하고, 심지어 제한적이지만 속도와 조향까지 제어하기도 한다. 자율주행 기술이 성숙해짐에 따라 이런 차량 주변의 환경을 감지하고 제어할 수 있는 기술로는 어떤 것이 최적인가에 대한 의문이 남아있다. 라이더(Light raDAR, LIDAR)는 자율주행을 위한 센서 기술로 많은 지지를 받고 있지만, 아직 완벽한 해결책이라고 할 수는 없다.

라이다는 레이더와 거의 흡사한 방식으로 동작한다. 물론 레이더에 사용되는 전자파 대신 레이저 광선을 발사하고 반사돼 돌아오는 데 걸리는 시간을 측정한다는 차이점이 있기는 하지만 말이다. 라이더는 이 데이터를 사용해 주변 환경을 점으로 인지함으로써, 자율주행차가 주변 환경을 마치 비디오 게임 속의 3D 모델처럼 주변을 볼 수 있게 한다.

자율주행 기술을 위한 다양한 솔루션

비전 센서(카메라)나 초음파 센서, 레이더 등의 센서 또한 동일한 인지 능력을 제공하기 위해 각각 다른 기술을 사용하고 있다. 이들은 각각 서로 다른 장점과 단점을 갖고 있다. 예를 들어 비전 센서는 도로 표지판을 읽거나 보행자를 감지할 수 있지만, 입체적으로는 볼 수 없다. 극단적ㅇ니 경우, 이 센서는 심지어 극단적인 경우 무언가 다른 이미지를 보행자나 자전거로 오인할 수도 있다. 초음파 센서는 주변 사물과의 거리는 감지할 수 있지만, 고정된 시점으로만 인지할 수 있으며, 시각적인 측면을 제공하지는 못한다. 레이더는 비나 안개와 같은 시야가 제한된 상황에서도 매우 먼 거리까지 확인할 수 있지만, 목재나 플라스틱, 그리고 가장 중요한 사람 등을 인지하기는 어렵다.

라이더가 이끌어 나가는 자율주행의 미래

오늘날의 라이다는 거울을 이용해 레이저 광선을 주변으로 뿌리면서 회전함으로써, 약 100m 이내의 범위에서 수 센티미터의 해상도로 주변 환경을 인지할 수 있다. 라이다는 믿을 수 없을만큼 유용한 기술이지만, 다른 센서 기술에 비해 매우 많이 비싸다는 점이 약점이다. 다행스러운 점은 'MIT 테크놀로지 리뷰'나 'Ars 테크니카' 등에 따르면 라이더의 가격이 2013년에는 약 8만 달러였지만, 2017년에 이르러서는 8000달러까지 1/10로 급격히 떨어지고 있다는 것이다. 이런 가격 하락이 계속된다면 비용은 더이상 문제가 되지 않을 것이다. 현재 이런 비싼 가격에도 불구하고 대부분의 자율주행차가 라이더를 채용하고 있으며, 우버(Uber), 도요타(Toyota)뿐 아니라 알파벳(Alphabet)의 웨이모(Waymo) 등도 라이더에 기반한 자율주행차를 테스트하고 있다.

비용 문제가 해결된다면, 남은 문제는 신뢰성이다. 이는 라이더가 물리적으로 회전하는 거울로 이뤄져 있기 때문에 일상적인 주행에서 겪게 되는 가속과 감속, 도로의 요철로 인한 충격 등에 견뎌야만 한다. 또한 라이더의 물리적인 기능(주변을 360도의 시야로 바라봐야 한다는 점)으로 인해 자동차 위헤 마치 커피포트를 얹어놓은 것 처럼, 값비싼 자동차의 디자인을 망가트리는 요소라는 점이다.

자율주행의 선구자 중 하나인 엘론 머스크(Elon Musk)는 자동차 분야에서 라이더 기술이 자동차 디자인에 미치는 영향에 대한 혐오에 대해 솔직한 의견을 밝힌바 있으며, 엘론 머스크가 CEO로 있는 테슬라(Tesla)는 자사의 자율주행 기술에 라이더를 사용하지 않고 있다. 테슬라의 자동차들은 예술적인 엔지니어링 디자인을 추구함에 따라, 라이더 기술의 적용으로 인해 디자인의 완벽함이 저해되는 것을 주저하게 된 것이다.

미래의 센서

벨로다인 라이더(Velodyne LiDAR)의 CEO인 데이비드 홀(David Hall)은 새로운 VLS-128 시스템의 도달거리가 300m라는 인상적인 수치를 기록한 것에 대해 자랑스럽게 생각하고 있다. 이런 인식 범위의 증가는 VLS-128 시스템의 이전 세대가 기록한 120m와 비교했을 때, 극적인 개선일 뿐 아니라, 고속에서도 더 나은 인식 기능을 제공한다. 벨로다인 라이더가 개발중인 또 다른 기술로는 훨씬 저렴한 가격으로 제조할 수 있는 고정형 라이더(Solid-state LiDAR) 센서가 있으며, 이 기술은 회전하는 거울이 필요없다는 것이 특징이다. 이 시스템은 360도의 각도에서 자동차의 주변 환경을 인지할 수는 없지만, 이론적으로는 여러 개의 장치를 사용함으로써 자동차 주변을 파악할 수도 있다.

신생기업인 AEye는 고정형 라이더와 저조도 카메라와 결합시킴으로써 새로운 방식으로 라이더를 활용할 수 있는 방법을 제시했다. 이 두가지 센서를 하나로 통합하고, 온보드 프로세서를 통해 중요한 특정 부분에 라이더 스캐닝을 집중함으로써, 세부적인 부분까지 확인하는 방식이다. 이는 사람의 눈이 중요하지 않은 부분을 무시하고 중요한 부분에 초점을 맞춰 세부적인 부분까지 확인하는 것과 흡사한 방식이다.

엔지니어가 신기술의 장단점을 평가하해야 하는 반면, 우리는 자동차의 자율주행이 곧 현실화될 것이라는 점을 대비해야 한다. 또한 어떤 형태로든 라이다는 자율주행차를 위한 주요 기술로 자리잡게 될 것이라는 점 또한 받아들여야 한다. 또는 완전히 새로운 기술이나 형태가 자율주행차에 도입될 수도 있다. 이 논쟁이 어떻게 전개될 것인가도 물론 중요하지만, 더욱 중요한 것은 승객을 목적지까지 안전하게 이동시키기 위해서는 자율주행차에 더욱 개선된 인공지능과 함께 다양한 센서가 필요하다는 것이다.

 

 

Written by 제레미 쿡(Jeremy Cook) & Provided by 마우저 일렉트로닉스(Mouser Electronics)

 

 

[편집자 주] 본 기사는 글로벌 전자부품 유통회사인 마우저 일렉트로닉스 (Mouser Electronics)의 후원을 바탕으로 진행되는 EPNC의 단독 외부 기고입니다.

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