안개나 눈, 비 등 악천후에서도 안전하게 달릴 수 있는 센서가 개발돼 완전 자율주행 실현에 대한 기대를 높이고 있다. 한국연구재단은 부산대 김창석 교수팀이 현대차 기초소재연구센터와 산학연구로 악천후 환경에서 이미징을 구현하는 라이다(LiDAR) 개발에 성공했다고 28일 밝혔다.
라이다는 발산한 레이저가 사물과 부딪혀 되돌아오는 것을 분석해 사물의 위치, 운동방향, 속도 등을 확인하는 장치다.
고속도로 등의 특정 조건에서 운전자가 운전대를 잡지 않아도 되는 자율주행 레벨3 단계 이상을 실현하기 위해 가장 핵심으로 꼽히는 게 사람의 눈을 대신하는 라이다 기술이다.
지금까지 가장 많이 사용하고 있는 ToF 방식 라이다는 레이저가 반사돼 돌아오는 시간을 측정하는 방식으로. 태양광에 민감하고 라이다 센서 차량 간 간섭에 취약한 단점이 있다.
이를 극복하기 위해 레이저를 연속 변조해 발사하고 반사된 파형을 측정하는 FMCW 방식의 차세대 라이다를 개발하고 있지만 아직 기술 초기단계에 머물고 있다.
연구팀은 FMCW 방식 라이다 개발을 위해 신개념 레이저 광원 아이디어를 세계 최초로 구현했다.
FMCW 라이다 기존 TOF 라이다의 이미지 비교. 한국연구재단 이는 고정된 단일 색을 출력하는 기존 레이저 대신 레이저 파장 컬러를 광대역으로 훑는 동시에 협대역으로는 컬러를 펄럭거리며 변조 하는 방식이다.
이 방식의 FMCW 라이다는 상하좌우 2차원으로 레이저 빔을 분광 스캔하는 동시에 대상의 원근 3차원 거리정보와 1차원 속도정보까지 함께 측정, 종합 4차원의 자율주행 정보를 운전자에게 실시간 보여준다.
이를 통해 기존 진동과 충격에 취약했던 공간 영상화 스캔 방식의 한계를 극복하고 기계적 움직임 노이즈까지 제거하는 데 성공했다.
광대역 컬러변조 레이저 기반 분광방식과 음향광학방식을 조합해 구현한 원거리와 근거리 별 4D FMCW 라이다 이미지, 3차원 거리 정보 축에 추가로 멀어지는 속도의 빨간색과 가까워지는 속도의 파란색 정보가 표현된다. 한국연구재단 김 교수는 “맑은 날씨나 단독주행 등 제한적 환경에서 도로 시연에 그치고 있는 자율주행의 한계를 극복하는 기술”이라며 “국내 독자 연구로 3년 이상 꾸준히 진행한 산학연구의 결과물”이라고 설명했다.
