센서가 ADAS 기술을 이끈다 – ADAS 센서 기술

자율주행기술의 레벨 경쟁이 치열해지고 있습니다. 현대자동차는 자사 일부 차종의 선택사양인 레벨 2 기술을 내후년부터는 레벨 3로 올리고 적용대상도 모든 양산차로 확대한다고 최근에 발표하였습니다. 혼다는 레벨 3 자율주행기술을 탑재한 자사 고급 세단 ‘혼다 레전드’를 내년 3월까지 출시한다고 발표하였습니다. 세계적인 자동차 기업인 테슬라는 자사의 현재 자율주행 레벨인 2.5를 완전자율(Full Self Driving)로 올린 베타 테스트를 최근에 실시하고 있습니다. 자율주행기술의 레벨이 올라가면서 레벨 2에 해당하는 ‘첨단 운전자 보조 시스템(ADAS; Advanced Driver Assist System)’에 대한 관심도 같이 높아지고 있습니다.

< 센서에 따른 ADAS 기술, (출처 : Mahdi Rezaei, “Computer Vision for Road Safety: A System for Simultaneous Monitoring of Driver Behaviour and Road Hazards”, Ph.D Thesis 2014년) >

ADAS에는 앞차와의 간격에 따라 가감속을 하는 ‘적응형 주행 제어(ACC; Adaptive Cruise Control)’, 주행 차선의 이탈을 막아주는 ‘차로 이탈방지 시스템(LKA; Lane Keeping Assist)’, 차량의 사각지대인 후측방 지역의 충돌을 경고하는 ‘사각지대감지(Blind Spot Detection)’가 대표적인 기능입니다. 이들은 차량용 센서가 주변환경정보를 인식하고, 이를 바탕으로 운전자에게 경고하거나 차량을 제한된 조건에서 직접 제어하는 것입니다. 이 차량용 센서는 능동센서와 수동센서로 구분할 수 있습니다. 능동센서는 기준파를 주변으로 송신하고, 물체에 반사되어 되돌아오는 시간을 측정하여 센서에서 물체까지의 거리를 계산하는 것입니다. 수동센서는 물체가 보내는 가시광을 감지하는 것입니다. 능동센서는 사용하는 기준파의 주파수 대역에 따라 아래와 같이 구분하고 있습니다.

라이다: 905nm 또는 1550nm의 레이저빔 펄스
- 레이다: 24GHz, 77GHz 또는 79GHz의 전자파
- 초음파 센서: 20kHz-40kHz 대역의 초음파 펄스
적외선 이미지 센서: 적외선 대역

라이다(Light Detection And Ranging)는 짧은 간격의 펄스신호를 통해 높은 정밀도로 주변 물체를 감지 할 수 있어 고정밀 영상을 얻을 수 있는 장점이 있습니다. 레이다(RAdio Detection And Ranging)는 주변 물체의 거리 뿐 만 아니라 도플러 효과를 이용하여 상대속도까지 측정할 수 있는 장점이 있습니다. 또한 상대적으로 긴 파장으로 악천후에도 거리 측정이 가능한 장점이 있습니다. 초음파 센서는 상당히 저렴한 가격(만원 이하)이 장점이나 10m 이내의 근거리 만 측정가능한 단점이 있습니다.

카메라는 적외선 대역을 촬영하는 적외선 이미지 센서와 가시광 대역을 촬영하는 가시광 이미지 센서로 구분할 수 있습니다. 가시광 이미지 센서는 전방의 시야를 이미지 센서가 감지합니다. 후처리 과정으로 컴퓨터 비전을 적용하면 감지된 물체를 특정(차선, 차량, 사람, 표지판, 신호등 등)할 수 있는 장점이 있습니다. 그러나 가시광의 특성상 야간, 역광 및 악천후 같이 시야 확보가 어려운 환경에서는 촬영 영상의 화질이 떨어지는 단점이 있습니다. 

이들 센서는 각각 장단점이 있기 때문에 서로 다른 센서를 결합해 보완해 나가고 있습니다. 또한 이들 센서에 최신 컴퓨터 비전 및 인공지능을 결합하여 인간이 보고 인지하고 판단하는 수준까지 발전해 나가고 있습니다. ADAS가 완전자율주행으로 발전하는 과정에서 이들 환경인식센서는 핵심 역할을 계속하게 될 것입니다. (자료인용 : 특허청)