자율주행차량은 운전자의 개입 없이 스스로 주행할 수 있는 차량입니다 . 자율주행차량은 운전자의 편의와 안전을 높이고 , 교통사고와 교통체증을 줄이고 , 에너지 효율을 높이는 등의 장점을 가지고 있습니다 . 하지만 자율주행차량을 실현하기 위해서는 다양한 기술적인 도전과 과제가 존재합니다 . 그중에서도 가장 중요한 것은 자율주행차량이 주변 환경을 정확하게 인식하고 , 적절하게 판단하고 , 안전하게 제어할 수 있도록 하는 것입니다 . 이를 위해서는 자율주행차량에 다양한 센서들이 필요합니다 .
센서란 물리적 , 화학적 , 생물학적 등의 자극이나 변화를 감지하고 , 이를 전기적 신호로 변환하는 장치입니다 . 센서는 자율주행차량의 눈과 귀 역할을 하며 , 차량의 주행을 안전하고 효율적으로 돕는 중요한 기술입니다 . 센서의 종류에는 카메라 , 라이다 , 레이더 , 울트라소닉 , GPS 등이 있습니다 . 이 중에서 레이더 센서는 전자파를 발사해 반사돼 돌아오는 신호를 기반으로 주변 사물과의 거리 , 속도 , 방향 등의 정보를 추출하는 센서입니다 . 레이더 센서는 날씨 , 시간과 관계없이 제 성능을 발휘해 자율주행 센서 중 신뢰도가 가장 높습니다 .
이번 글에서는 자율주행차량의 레이더 센서에 대해 알아보겠습니다 . 레이더 센서의 원리와 역할 , 그리고 국내에서 레이더 센서 관련 기업들을 살펴보도록 하겠습니다 . 또한 레이더 센서가 다른 센서들과 어떻게 협력하는지에 대해서도 설명하겠습니다 .
레이더 센서의 원리
레이더 센서는 RAdio Detection And Ranging 의 줄임말로 , 전자파를 발사해 반사돼 돌아오는 신호를 기반으로 주변 사물과의 거리 , 속도 , 방향 등의 정보를 추출하는 센서입니다 . 또 날씨 , 시간과 관계없이 제 성능을 발휘해 자율주행 센서 중 신뢰도가 가장 높습니다 . 레이더 센서의 작동 원리는 다음과 같습니다.
트랜스미터에서 방사상으로 송출하는 라디오 전파가 물체에 반사되며 리시버로 수신됩니다 .
송수신 시 시간 및 주파수 차이를 통해서 거리 , 속도 , 그리고 각도 등 다양한 정보를 알 수 있습니다 .
레이더 센서는 77GHz대역과 ( 장거리 ) 79 GHz대역대역 ( 단거리 ) 두 가지 대역을 사용할 수 있도록 국제 규격이 마련돼 있으며 이에 따라 장거리 또는 단거리 레이더로 구분할 수 있습니다 . 주파수는 파장이 길수록 ( 저주파일수록 ) 같은 출력으로 전파를 쏘아도 도달할 수 있는 거리가 길어지지만 , 상대적으로 정확도가 떨어지게 됩니다 . 이런 성질 때문에 장거리 레이더 센서에는 상대적으로 저주파인 77 ㎓ 대역을 사용합니다 . 보다 명확한 정보가 필요한 단거리 레이더 센서에는 대역폭이 넓은 79 ㎓ 대역을 사용합니다 . 장거리 레이더는 150~200m 이상을 확인하되 화각이 40 도 안팎으로 좁고 , 단거리 레이더는 100 m 이내 거리를 감지하되 화각이 100 도 이상 됩니다 . 이에 장거리 레이더 센서는 앞차와의 거리와 속도를 측정해 충돌을 피하는 전방충돌방지보조 (FCA) 기술에 주로 활용되고 , 단거리 레이더 센서는 후측방 사각지대 차량을 확인하는 사각지대감지 (BSD) 기술에 주로 활용된다.
레이더 센서의 역할
레이더 센서는 자율주행차량에서 다양한 역할을 수행합니다 . 레이더 센서는 주변 환경을 실시간으로 인식하고 , 차량의 주행 상태를 판단하고 , 차량의 제어를 돕는 세 가지 기능을 수행합니다.
인식 : 레이더 센서는 주변의 물체와 차량의 상대적인 거리 , 속도 , 방향 등을 측정하고 , 물체의 크기 , 모양 , 유형 등을 인식합니다 . 이를 통해 차량의 전방 , 후방 , 좌우측방의 상황을 파악하고 , 장애물 , 차선 , 교통표지판 , 신호등 등을 인식합니다 .
판단 : 레이더 센서는 인식한 정보를 바탕으로 차량의 주행 상태를 판단합니다 . 예를 들어 , 차량의 속도 , 가속도 , 감속도 , 핸들 각도 , 차선 변경 여부 , 충돌 위험 여부 등을 판단합니다 . 이를 통해 차량의 주행 전략을 수립하고 , 주행 목적지 , 경로 , 속도 , 차선 선택 등을 결정합니다 .
제어 : 레이더 센서는 판단한 정보를 바탕으로 차량의 제어를 돕습니다 . 예를 들어 , 차량의 엔진 , 브레이크 , 스티어링 , 트랜스미션 , 서스펜션 등을 제어하여 차량의 주행을 안전하고 효율적으로 수행합니다 . 이를 통해 차량의 주행 성능을 최적화하고 , 주행 환경에 적응하고 , 충돌을 방지하고 , 주행 편의를 제공합니다 .
레이더 센서는 자율주행차량의 눈과 귀 역할을 하지만 , 혼자서는 완벽한 주행을 보장할 수 없습니다 . 레이더 센서는 물체의 거리와 속도는 잘 측정하지만 , 물체의 형태와 색상은 잘 구분하지 못합니다 . 또한 레이더 센서는 다른 레이더 센서의 간섭을 받을 수 있으며 , 레이더 센서의 각도나 위치가 변하면 성능이 저하될 수 있습니다 . 따라서 레이더 센서는 카메라 , 라이다 , 울트라소닉 , GPS 등 다른 센서들과 함께 사용되어야 합니다 . 이렇게 여러 센서의 정보를 종합하여 자율주행 센싱 기능의 신뢰성을 높이는 방법을 센서 퓨전이라고 합니다 .
레이더 센서 관련 기업
현대차 / 현대모비스 : 현대차는 자체 자율주행 기술을 개발하고 있으며 , 현대모비스는 현대차의 자율주행 시스템을 공급하는 역할을 하고 있습니다 . 현대모비스는 레이더 센서뿐만 아니라 카메라 , 라이다 , 울트라소닉 등 다양한 센서를 제작하고 있으며 , 센서 퓨전 기술도 보유하고 있습니다 . 현대모비스는 2022 년부터 레벨 44 이상의 자율주행을 가능하게 하는 차세대 레이더 센서를 양산할 예정입니다.
삼성전자 : 삼성전자는 자율주행 기술을 개발하는 하만 인터내셔널을 인수하면서 자율주행 시장에 진입했습니다 . 삼성전자는 하만과 함께 자율주행 플랫폼 ' 드라이브라인 ’ 을 개발하고 있으며 , 이를 통해 자율주행 센서 , 컴퓨팅 , 통신 , 인포테인먼트 등의 솔루션을 제공할 계획입니다 . 삼성전자는 레이더 센서뿐만 아니라 카메라 , 라이다 , V2X 등의 센서 기술을 보유하고 있습니다 .
LG 전자 : LG 전자는 자율주행 시스템을 개발하는 자회사인 LG AD 를 설립했습니다 . LG AD 는 자율주행 소프트웨어와 하드웨어를 통합적으로 제공하는 회사로 , 레이더 센서를 포함한 다양한 센서와 컴퓨팅 , 통신 , 인포테인먼트 등의 솔루션을 개발하고 있습니다 . LG AD 는 미국의 자율주행 스타트업인 모멘타와 협력하여 레이더 센서의 성능과 정확도를 향상시키고 있습니다 .
중소형주
루미나 : 루미나는 라이다 센서를 개발하는 나스닥상장 기업입니다 . 루미나는 라이다 센서의 핵심 부품인 레이저 스캐너를 자체 기술로 개발하였으며 , 이를 바탕으로 고성능의 라이다 센서를 제작하고 있습니다 . 루미나는 미국의 자율주행 스타트업인 트루시플과 협력하여 라이다 센서를 공급하고 있으며 , 국내외에서 다양한 자율주행 관련 프로젝트에 참여하고 있습니다 .
스마트레이더시스템은 2017 년에 설립된 국내 첫 인공지능 기반 고해상도 4D 이미징 레이더 개발 전문 스타트업입니다 . 4D 이미징 레이더란 , 기존 3D 레이더와는 다르게 타겟의 가로 , 세로 , 높이 , 그리고 시간 정보까지 측정할 수 있는 레이더 센서입니다 . 이러한 레이더 센서는 자율주행차 , 드론 , 특장차 , 산업 , 헬스케어 , 스마트시티 등 다양한 분야에 적용될 수 있습니다 .
스마트레이더시스템은 2023 년 8 월 22 일에 코스닥에 상장하였으며 , 현재 시가총액은 약 4,451억원입니다. 스마트레이더시스템은 현대모비스 , GM, 아마존 , ANDURIL 등과 레이더 센서 공급 계약을 체결하였으며 , 2025 년까지 96,000 대 차량에 레이더를 납품할 예정입니다 . 또한 CES 2023 에서 혁신상을 수상하였으며 , 85 개의 특허를 보유하고 있습니다 .
스마트레이더시스템은 레이더 센서 시장에서 글로벌 리더로 자리매김하고 있으며 , 레이더 센서의 성능과 정확도를 향상시키기 위해 지속적으로 연구개발에 힘쓰고 있습니다 . 스마트레이더시스템은 자율주행차량의 핵심 기술로서 , 레이더 센서의 수요와 시장이 더욱 확대될 것으로 기대됩니다 .
이상으로 자율주행차량의 레이더 센서에 대한 내용을 마치겠습니다 . 레이더 센서는 자율주행차량의 눈과 귀 역할을 하며 , 주변 환경을 인식하고 차량의 주행을 안전하고 효율적으로 돕는 중요한 기술입니다 . 레이더 센서의 원리와 역할 , 그리고 국내에서 레이더 센서 관련 기업들을 살펴보았습니다 . 레이더 센서는 카메라 , 라이다 등 다른 센서들과 함께 사용되어야 자율주행 센싱 기능의 신뢰성을 높일 수 있습니다 . 자율주행 센서 기술은 계속해서 발전하고 있으며 , 더욱 정교하고 다양한 센서들이 개발될 것으로 기대됩니다 .