자율주행 기술은 크게 센싱(인지), 판단, 제어로 분류되며, 그 중에서도 센싱 솔루션은 자율주행의 ‘눈’에 해당하는 기능을 수행한다. 완전 자동화에 해당하는 자율주행 Level 5까지 고도화되기 위해서는, 차량이 정확한 판단을 내릴 수 있을 만큼 정확하게 정보를 감지하고 수집하는 완성도 높은 센서 기술이 요구된다.

‘폭우가 몰아치고’, ‘칠흑 같이 어두운 상황과’, ‘작은 사물이나 어린 아이까지 감지해야 하는’ 상황에서도 안전한 자율주행을 보장받을 수 있을까? 이번 기획기사에서는 자율주행을 위한 센서 솔루션과 이미징 레이더 기술의 변화를 통해 최신 센서 기술이 어디까지 발전되었는지 살펴보고자 한다.   

자율 주행을 위한 대표 센서 솔루션

현재 자율주행차량에 사용되는 3대 센서 Camera(카메라), LiDAR(라이다), RADAR(레이더)는 서로 다른 장점을 보유하고 있다.  

1. Camera : 차량에 탑재된 카메라 센서를 통해 다른 차량, 보행자, 신호등 및 교통 표지판과 같은 물체를 명확히 인식하여 컴퓨팅 장치로 전송한다. 카메라는 질감, 색상, 대비 정보를 포착할 수 있는 유일한 센서이며, 다른 센서와 대비해 높은 수준의 디테일을 제공한다.

2. LiDAR (Light Detection And Ranging) : 레이저 펄스를 발사하여 그 빛이 주위의 대상 물체에서 반사되어 돌아오는 것을 받아 물체까지의 거리 등을 측정함으로써, 주변의 모습을 3차원 이미지로 정밀하게 인식할 수 있다.

3. RADAR (Radio Detection And Ranging) : mmWave(millimeter Wave)의 높은 주파수의 신호를 송신 후, 타깃을 맞고 반사되어 돌아온 수신 신호와의 시간차와 도플러 주파수 변화량을 이용해 거리, 속도, 각도, 높이 등을 탐지하는 센서 기술이다.

이 중에서 전파를 활용하는 RADAR의 경우, 야간, 안개, 구름이나 먼지에도 전파의 송수신에 영향을 덜 받으므로 악천후/외부 환경에 강한 장점이 있다. 또한 LiDAR보다 부피가 작고 가격 측면에서도 상대적으로 저렴하며, 소형화가 가능해 디자인 측면의 자유도도 높다.           

RADAR의 단점을 보완한 4D 이미징 레이더(4D Imaging RADAR)의 등장 

RADAR가 다른 센서에 비해 가진 상대적인 장점을 바탕으로, 전세계 자동차 제조 기업 및 솔루션 개발 업체들은 목적에 맞게 RADAR 단점을 보완하며 고도화하고 있다. 4D Imaging RADAR의 개발은 이러한 변화의 일환이다.

기존 3D RADAR가 거리(Range), 방향(Azimuth, 방위각), 상대 속도(Doppler)를 식별했다면, 4D Imaging RADAR 기술은 여기서 높이(Elevation, 수직각)라는 또 한 가지 차원의 정보를 추가한다. 따라서 4D Imaging RADAR는 물체의 높이 또는 물체가 도로 위에서 얼마나 떨어진 높이에 위치하는지 식별함으로써 주행 환경에 대해 기존보다 더 풍부하고 정확한 데이터를 제공할 수 있다.

정확성 개선: 수평 및 수직 데이터를 모두 이용해 다양한 반사 지점을 감지하고, 풍부하게 수집된 데이터는 4차원 고해상도로 형상 인식과 상황 판단을 가능하게 한다. 기존 레이더와 달리 감지된 물체가 사람인지 차량인지 구분하는 단계까지 성능이 향상되었다.

안전성 개선: 고도화된 자율주행 차량에서 요구되는 기능인 300미터 거리까지 감지 가능하며, 물체가 차량 쪽으로 움직이는지 아니면 멀어지는지를 보여주는 상대 속도(Doppler) 정보를 인식할 수 있다.

확장성 용이: 3D RADAR 대비 4D Imaging RADAR는 10배 이상으로 확장성이 좋다.          

그 외에도 기존의 RADAR와 동일하게 악천후, 어둠, 대기 오염 등의 다양한 외부 환경에서도 상관없이 신뢰도를 유지할 수 있어, 차량이 궁극적으로 완전 자율주행의 단계로 도입하기 위해 4D Imaging RADAR는 핵심 열쇠가 될 수 있을 것으로 보인다. ADAS(첨단 운전자 지원 시스템) 및 자율주행차를 위한 RADAR 모듈의 시장 규모는 연평균 10.5%의 비율로 성장해 2025년 80억 달러, 2030년 120억 달러에 이를 것으로 예상된다. 이 중 아직은 틈새 시장에 해당하는 4D Imaging RADAR 모듈도 2025년까지 6.8%의 시장침투율을 보일 것으로 전망되고 있다.

LG이노텍의 차별화된 RADAR  

LG이노텍은 반도체/Tape 기판 등 기판소재사업 역량과 함께 차량 통신모듈 사업 기반을 갖추고 있어 소재부터 모듈까지의 개발/생산이 가능하다. 5G 분야에서 축적한 안테나 기술을 기반으로 한 초고주파 안테나 설계 기술을 확보하고 있어서, 경쟁력 있는 4D Imaging RADAR 제공이 가능하다. 특히 글로벌 1위인 카메라 모듈 사업의 핵심역량인 송/수신부 Alignment 기술로 고객에게 4D Imaging RADAR의 경쟁력 뿐만 아니라 다양한 자율주행 센서 제품의 경쟁력을 제공할 수 있다.

 현재 LG이노텍의 RADAR 제품 라인업은 아래와 같다. 현재 개발 진행 중인 4D Imaging RADAR는 전장 분야에서는 처음 등장한 디지털 레이더 기술로 자율주행 시장에 혁신을 일으킬 것으로 기대된다.    

자율주행 시대의 LG이노텍의 역할 

LG이노텍은 스마트폰 카메라 모듈과 전장부품 분야에서 10년 넘게 쌓아온 경험을 바탕으로, RADAR, LiDAR, Camera 등 자율주행 센싱 모듈을 구현하기 위한 요소기술 역량을 갖추고 있다. 고도화되는 자율주행 시대에서 LG이노텍은 더 정확하고 안정적인 센서 퓨전(Sensor Fusion)을 제공할 수 있다. 센서 퓨전은 RADAR, LiDAR, Camera와 같은 다양한 센서들로부터 입력되는 데이터를 통합해 차량 주변 환경에 대해 서로 다른 센서들의 장정을 이용하여, 더 정확한 결과를 도출해내는 기술이다. 센서 퓨전은 미래 자율주행 고도화를 위한 핵심 요소로 떠오르고 있다. 

Source: Cadence, 2018

LG이노텍은 차량용 센서에 대한 높은 이해도와 다년간의 대량 양산 경험을 바탕으로 다양한 센서들의 시너지 효과를 극대화하는 초정밀 센서 퓨전 설계 역량을 보유하고 있다. 기술 혁신을 선도하는 최적의 파트너로서, 그동안 축적된 산업 전문성 및 양산 역량을 기반으로 고객의 지속 성장을 지원하는 공급자의 역할을 지속할 것이다.