자율주행차를 타고 출퇴근하는 상상이 곧 현실이 될 것 같아요. 국토교통부 발표에 따르면 2020년까지 레벨3(제한적 수동제어만 허용하는 자율주행 단계) 수준의 자율주행 자동차를 상용화하고 2022년까지 완전자율주행이 가능한 제도 및 인프라 구축을 목표로 제도 정비에 나서겠다고 합니다. 이렇게 가까워진 자율주행차에 대한 관심도 높아지고 있습니다. 이번 게시물에서는 자율주행 자동차의 핵심 부품인 LiDAR에 대해 알아보겠습니다.
<그림 1> LiDAR 사용예, 출처 : www.sensorsmag.com
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LiDAR란 무엇인가?LiDAR는 “Light Detection And Ranging(빛 탐지 및 범위 측정)”또는”Laser Imaging, Detection and Ranging(레이저 이미징 탐지 및 범위 측정)”의 약어로, 펄스 레이저를 목표물에 발사한 빛이 돌아오기까지 걸리는 시간 및 강도를 측정하는 기술로 이에 의한 거리, 방향, 속도, 온도, 물질 분포 및 농도 특성을 감지합니다. LiDAR기술은 파장에 의해서 사용되는 분야가 다릅니다. 250nm의 ultraviolet은 기상 관련 분야에 사용하고 500~600nm의 visible영역은 수심 측량, 1040~1060nm의 near-infrared영역은 지형 매핑에 사용합니다. 그리고 1500~2000nm의 인플레이션도 영역은 기상 측정 분야에 사용됩니다. 그 중 1550nm파장 대역은 시각 안전 파장에서 안전하면서도 눈에 보이지 않는 대역에서 차량용 및 로봇 등에 응용 분야가 확장되고 있습니다.
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<그림2> LiDAR를 이용한 지형 매핑, 출처 : www.deepreef.org
자율주행자동차와 LiDAR 2010년 이후 자율주행자동차 분야에 대한 많은 글로벌 IT 기업(구글, 애플, 우버 등)과 완성차 업체(현대자동차, BMW, 볼보 등)가 연구개발을 진행하면서 다양한 상황인지 센서 기술이 빠르게 발전하고 있습니다. 라이다는 자율주행자동차 핵심 센서 기술로 운행 중 주변 환경을 인지하고 그 결과를 ‘포인트 클라우드’에 수집해 수집되는 데이터를 통해 실시간 위치 인식 및 매핑 처리를 통해 3차원 지도처럼 작동한다. LiDAR로 구성된 지도는 물체가 어디에 위치해 있는지 보여줄 뿐만 아니라 어떤 물체인지 식별하는 것도 가능해 안전한 주행을 돕는다. 고해상도의 3차원 위치 정보를 확보하기 위해 고해상도 LiDAR 센서 모듈을 적용하거나 저해상도 LiDAR 센서 모듈을 다수 배치하여 고해상도 영상 정보를 3차원으로 검출하고 있습니다.<그림3> 구글 자율주행차가 주변 상황을 3D 영상으로 모델링, 출처 : IEEE Spectrum 유튜브LiDAR의 상용화 자동 운전 차를 상용화하는 데 가장 큰 문제점은 LiDAR의 가격입니다. 특히 선진 운전 지원 장치(ADAS)에 적용되는 LiDAR은 일부 업체가 기술을 독점하고 높은 가격을 형성했습니다. 웨이 모의 존·쿠라 후 시크 CEO는 2009년 자동 운전 자동차의 개발 개시 당시 LiDAR을 7만 5천달러(약 8천 만원)에 매입했다고 밝혔습니다. 현재는 1초당 250억회 이상의 연산을 수행하는 “3D Solid-state LiDAR칩”의 개발과 반도체 LiDAR이 속속 등장하는 등 여러 업체에서 개발에 참여하는 가격이 대폭 낮아졌지만 여전히 대량 생산하기 힘든 수준입니다. 이런 가운데 LiDAR시장을 이끌고 있는 Velodyne에서 자동 운전 자동차의 개발에 박차를 가하느라 LiDAR센서 가격을 7,999달러(약 860만원)에서 절반으로 낮추겠다고 발표하고 LiDAR의 대중화에 박차를 가하고 있으며 전반적으로 자동 운전용 LiDAR의 적정 가격은 500달러(약 53만원)안팎으로 측정되고 있어 향후 가격 하락 속도는 더욱 빨라져상용화에도 좀 더 가까워질 것으로 예상됩니다.<그림4> Velodyne LiDAR 스캔 화면, 출처 : www.hizook.com자동 운전 자동차 핵심 부품인 LiDAR에 대해서 간단히 살펴보았습니다. LiDAR의 글로벌 시장 규모는 평균 2016년 14억달러(약 1조 6천억원)를 기록하며 2017-2022년에는 25.8%의 연평균 성장률(CAGR)에 성장하고 2022년에는 52억달러(약 6조원)에 이른다고 예상하고 있습니다. 커지고 LiDAR의 시장 규모 정도로 LiDAR의 성능과 소형화 기술이 발전하는 모습을 지켜보는 재미도 느껴진다고 생각합니다.<출처>부산 로터,[IT의 열쇠]라이더(LIDAR)https://www.bloter.net/archives/303561전자 통신 동향 분석, 자동 운전 차 및 스마트 자동차 라이더 3차원 영상 센서 기술 개발 동향 및 전망 https://ettrends.etri.re.kr/ettrends/160/0905002147/0905002147.htmlNVIDIA, 자동차에 눈독을 들이었다:자동 운전 차는 어떻게 주변을 인식합니까?http://blogs.nvidia.co.kr/2016/01/05/eyes-on-the-road-how-autonomous-cars-understand-what-theyre-seeing/인공 지능 신문, 라이더(LiDAR)가격을 절반으로 낮춘 베로다잉? 그래도 비싸다 http://www.aitimes.kr/news/articleView.html?idxno=11204