formular : 자율주행센서 기술 동향 [카메라/라이더/레이더]

카메라는 충돌방지/차선유지/주차보조 등 Level2 이상의 다양한 환경에서 활용되는 필수 장치로 일부 국가는 장착을 의무화하여 비중 증가. 카메라 센서는 스테레오 방식을 사용해 사람의 눈처럼 두 카메라 렌즈 간 시각차를 이용해 물체를 3차원으로 인지 가능, 초고화질 광각 기술 확보와 빠른 영상 신호 처리를 위해 연산 속도가 빠른 칩 개발과 효율적인 소프트웨어 알고리즘 적용이 중요한 이슈. 카메라는 충돌방지/차선유지/주차보조 등 Level2 이상의 다양한 환경에서 활용되는 필수 장치로 일부 국가는 장착을 의무화하여 비중 증가. 카메라 센서는 스테레오 방식을 사용해 사람의 눈처럼 두 카메라 렌즈 간 시각차를 이용해 물체를 3차원으로 인지 가능, 초고화질 광각 기술 확보와 빠른 영상 신호 처리를 위해 연산 속도가 빠른 칩 개발과 효율적인 소프트웨어 알고리즘 적용이 중요한 이슈.

카메라 센서 시장은 이미지 센싱 칩을 만들어 모듈 메이커에 공급하는 칩 메이커, 입력되는 영상 신호를 처리/분석하여 형상 정보를 획득하는 소프트웨어 알고리즘을 개발하는 모듈 메이커, 이러한 모듈 기반 하에서 각종 ADAS 기능을 구현하는 시스템 메이커로 구분. 이미지 센싱 칩 시장은 2014년 앱티나를 인수한 온세미컨덕터가 시장 50% 장악, 카메라 모듈의 경우 2017년 인텔이 인수한 이스라엘 기업 모빌아이가 80% 독점. 카메라 센서 시장은 이미지 센싱 칩을 만들어 모듈 메이커에 공급하는 칩 메이커, 입력되는 영상 신호를 처리/분석하여 형상 정보를 획득하는 소프트웨어 알고리즘을 개발하는 모듈 메이커, 이러한 모듈 기반 하에서 각종 ADAS 기능을 구현하는 시스템 메이커로 구분. 이미지 센싱 칩 시장은 2014년 앱티나를 인수한 온세미컨덕터가 시장 50% 장악, 카메라 모듈의 경우 2017년 인텔이 인수한 이스라엘 기업 모빌아이가 80% 독점.

 

레이더는 전파를 이용한 탐지/거리 측정(RAdio Detection And Ranging)의 줄임말로 조사한 전자파가 대상에 부딪힌 뒤 되돌아오는 반사파를 측정해 대상을 탐지하고 그 방향/거리/속도 등을 파악하는 시스템. 차량용 레이더는 물체의 높이를 측정하기 어려워 카메라보다 비싸지만 야간이나 악천후 상황이나 100m 이상의 측정 거리에서도 사용 가능한 장점이 존재. 원거리 영역을 탐지하는 77㎓ 레이더는 벤츠 등 고급차에 장착 중이다. 인피니온/프리스케일 레이더 칩셋을 탑재한 보쉬/콘티넨탈의 레이더가 글로벌 77GHz 차량용 레이더 제품 시장의 절반 이상을 점유하고 이후 덴소/델파이 등의 업체가 공급 중. 77GHz 레이더는 전방 200m까지 상대 차량 감지를 통해 주행 차량의 운전 상태를 제어하는 전방 경고 시스템에 적용한다. 레이더는 전파를 이용한 탐지/거리 측정(RAdio Detection And Ranging)의 줄임말로 조사한 전자파가 대상에 부딪힌 뒤 되돌아오는 반사파를 측정해 대상을 탐지하고 그 방향/거리/속도 등을 파악하는 시스템. 차량용 레이더는 물체의 높이를 측정하기 어려워 카메라보다 비싸지만 야간이나 악천후 상황이나 100m 이상의 측정 거리에서도 사용 가능한 장점이 존재. 원거리 영역을 탐지하는 77㎓ 레이더는 벤츠 등 고급차에 장착 중이다. 인피니온/프리스케일 레이더 칩셋을 탑재한 보쉬/콘티넨탈의 레이더가 글로벌 77GHz 차량용 레이더 제품 시장의 절반 이상을 점유하고 이후 덴소/델파이 등의 업체가 공급 중. 77GHz 레이더는 전방 200m까지 상대 차량 감지를 통해 주행 차량의 운전 상태를 제어하는 전방 경고 시스템에 적용한다.

24GHz 레이더는 77GHz 대비 근거리 영역을 탐지하는 저가 레이더 시스템을 구현 가능하며 사각지대 탐지/차선변경 보조시스템 등에 사용. 현재 헤라/발레오 등 레이더 제조사들이 24GHz 차량용 레이더 시장의 대부분을 점유하고 있다. 24GHz 레이더는 77GHz 대비 근거리 영역을 탐지하는 저가 레이더 시스템을 구현 가능하며 사각지대 탐지/차선변경 보조시스템 등에 사용. 현재 헤라/발레오 등 레이더 제조사들이 24GHz 차량용 레이더 시장의 대부분을 점유하고 있다.

 

라이다(LiDAR : Light Detection and Ranging)는 광원에서 출발한 빛이 물체에 도달한 후 반사되어 돌아올 때까지 시간을 측정하여 물체까지의 거리를 계산하는 시스템이다. 라이다 센서 원리는 레이더와 동일하지만 전자파 사용 대신 고출력 레이저 빔(주로 905nm 파장 이용)을 이용하지만 번지지 않고 직진성이 강해 레이더 대비 정밀한 위치정보 획득 가능. 회전형 라이다(Mechanical type)의 경우 차량 주변의 360도 전방위를 정밀하게 측정할 수 있지만 물리적 충격에 의한 회전판 손상 위험 및 높은 가격과 날씨로 인한 취약성이 있어 제조비용이 수 천만원에 달하는 높은 단점. 따라서 완성차 업체들은 탐지 범위를 제한해도 구조가 단순하면서 저렴한 라이다 센서를 선호하고, 최근 고정형(Solid state) 방식을 채택해 인지각도를 줄이고, 구조 단순화 및 부품 소형화로 전방 고정형 라이다/측후방 레이더/카메라 등 가격 경쟁력을 갖춘 제품을 출시하고 있다. 라이다(LiDAR : Light Detection and Ranging)는 광원에서 출발한 빛이 물체에 도달한 후 반사되어 돌아올 때까지 시간을 측정하여 물체까지의 거리를 계산하는 시스템이다. 라이다 센서 원리는 레이더와 동일하지만 전자파 사용 대신 고출력 레이저 빔(주로 905nm 파장 이용)을 이용하지만 번지지 않고 직진성이 강해 레이더 대비 정밀한 위치정보 획득 가능. 회전형 라이다(Mechanical type)의 경우 차량 주변의 360도 전방위를 정밀하게 측정할 수 있지만 물리적 충격에 의한 회전판 손상 위험 및 높은 가격과 날씨로 인한 취약성이 있어 제조비용이 수 천만원에 달하는 높은 단점. 따라서 완성차 업체들은 탐지 범위를 제한해도 구조가 단순하면서 저렴한 라이다 센서를 선호하고, 최근 고정형(Solid state) 방식을 채택해 인지각도를 줄이고, 구조 단순화 및 부품 소형화로 전방 고정형 라이다/측후방 레이더/카메라 등 가격 경쟁력을 갖춘 제품을 출시하고 있다.

라이다센서 시장은 레이저광원/광학칩/리시버칩 등 제조하는 칩 제조업체, 라이다 전체 모듈 구조를 설계하고 입력되는 신호를 처리·분석하여 거리정보를 획득하는 SW알고리즘 개발 모듈 제조업체, 이러한 라이다 모듈을 기반으로 ADAS/자율주행 기능을 구현하는 시스템 제조업체로 구분. 라이다센서 시장은 레이저광원/광학칩/리시버칩 등 제조하는 칩 제조업체, 라이다 전체 모듈 구조를 설계하고 입력되는 신호를 처리·분석하여 거리정보를 획득하는 SW알고리즘 개발 모듈 제조업체, 이러한 라이다 모듈을 기반으로 ADAS/자율주행 기능을 구현하는 시스템 제조업체로 구분.

 

라이더/레이더/카메라/초음파 센서 등 여러 센서는 장점과 단점을 통해서 서로 보완하며 사용 중.Google Waymo자동 운전 LEVEL3차량에는 카메라 6/레이더 4/라이더 5이 사용, GM크루즈 자동 운전 LEVEL4차량에는 카메라 14/레이더 21/라이더 21이 사용.자동 운전 수위가 높아질수록 당연히 센서의 민감도/기능 고도화할 필요가 더 많은 센서가 필요한 상황.또 이처럼 다양한 센서로 생성되는 데이터는 서로 이질적이며, 이를 실시간 처리하려면 고성능 프로세서가 필요할 수밖에 없는 상황이다.각 센서는 기술의 특성상, 타고난 장점과 단점이 존재.라이더는 빛이 센서에 갈 시간을 계산하고 물체까지의 거리를 측정하기 위한 정확도가 높은 형상 인식/대상 물리적 특성 측정이 가능.그러나 고 전력에 의한 배터리 소모로 주행 거리가 20-30%까지 감소, 여전히 값이 너무 비싸다는 단점.레이더는 탐지 거리가 길어지고 밤/기상 환경에 구애 받지 않고 싸고 소형화 가능한 장점이 있지만 이미지를 인식하거나 높이가 낮은 물체를 인식하지 못하는 단점.카메라는 밤/기상 환경에 의해서 활용 제한적이지만, 해상도가 높은 가장 가격이 싸고 크기가 작아 특히 색/문자 인식 가능한 장점이 존재.

극도의 효율성을 추구하는 테슬라는, 21년 모델 3/모델 Y에 레이더 제거하면서 테슬라 비전으로 전환 개시. 22년 10월부터 초음파 센서의 제거를 개시해, 카메라 베이스의 오토 파일럿 시스템을 구축중. 앞으로 예단할 수는 없지만 카메라의 중요성/활용성은 점차 확대되고 있는 상황. 극도의 효율성을 추구하는 테슬라는, 21년 모델 3/모델 Y에 레이더 제거하면서 테슬라 비전으로 전환 개시. 22년 10월부터 초음파 센서의 제거를 개시해, 카메라 베이스의 오토 파일럿 시스템을 구축중. 앞으로 예단할 수는 없지만 카메라의 중요성/활용성은 점차 확대되고 있는 상황.

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