[현대모비스 공학교실] ADAS센서, 자율주행차 충돌 막고 순항 돕는 `매의 눈`

현대모비스의 고속도로 자율주행 시험 모습.

각국 정부는 자율 안전기능 장착을 장려하거나 의무화하는 추세다. 대표적으로 장애물 출현 시 이를 감지하고 긴급 제동하는 전방충돌방지시스템(FCA·Forward Collision Avoidance assist)이 있다. 유럽은 신차안전도평가에 가산점을 주는 방식으로 FCA를 권장하고 있다. 미국도 2022년까지 모든 신차에 이를 의무화할 예정이다.

이 밖에도 차선유지지원시스템(LKA·Lane Keeping Assist), 능동순항지원시스템(ASCC·Advanced Smart Cruise Control) 등 첨단운전자지원시스템(ADAS·Advanced Driver Assist System)은 높은 옵션 채택률을 보이며 빠른 성장세를 보이고 있다.

ADAS는 지형지물을 인지하고 차량 위치와 주변 상황을 판단해 조향과 가감속 등 차량을 제어한다. 이 중 가장 앞서 이뤄지는 단계인 '인지' 기능을 수행하는 부품으로 레이다, 다기능 전방 카메라, 라이다(LiDAR) 등 센서 부품이 있다. 이 밖에도 초음파 센서, 서라운드뷰모니터(SVM·Surround View Monitor)와 V2X(Vehicle to Everything) 단말기 등이 있다.

레이다는 전파 도달 시간과 진폭으로 주변 사물을 검지하고 상대 위치와 속도를 탐지한다. 레이다는 이동 차량에 대한 인식 기능을 기본적으로 갖추고 보행자와 도로 궤적 등으로 인식 대상을 확대 중이다. 장애물 추적 알고리즘도 적용되고 있다.

이러한 레이다 모듈은 레이다 커버(Radome), 안테나·무선주파수(RF·Radio Frequency) 모듈, 신호처리 모듈 등으로 구성된다. 관측 시야는 좁지만 탐지 거리가 긴 중·장거리 레이다와 관측 시야는 넓지만 탐지 거리가 짧은 단거리 레이다를 용도에 맞게 사용한다.

다기능 전방 인식 카메라(MFC·Multi Function Camera)는 차량, 차선, 도로 경계와 표지판, 이륜차, 보행자와 대항차 램프 불빛 등 사물 형상 정보 등을 파악한다. 렌즈가 두 개인 스테레오 카메라는 거리 정보까지 추가로 획득할 수 있다. MFC가 주가 되는 ADAS 기능은 차선 이탈 경보와 억제, 하이빔 자동제어, 속도 표지 정보 지원, 차량 추돌 경보, 보행자 인식 기능이 대표적이다.

MFC는 실내 반사광을 차단하고 전자파를 차폐하는 기구물과 이미지 센서와 렌즈로 구성된 카메라 모듈, 수집된 이미지 정보를 변환하고 분석하는 디지털신호처리 프로세서와 마이크로컴퓨터 등으로 구성된다. MFC는 보다 멀리 있는 이미지를 분석하기 위해 고화소 촬영 기술과 대용량 데이터의 고속 연산 능력이 필수적이다.

라이다는 전파 대신 직진성이 강한 고출력 펄스 레이저로 점의 집합인 점구름(점군·Point cloud) 형태의 고정밀 데이터를 확보한다. 폭과 거리, 높낮이까지 반영한 3차원의 점을 한데 모아 사물의 형상 데이터를 추출하는 것이다. 라이다 센서는 렌즈 등 광학부와 레이저 발광·수광부, 레이저 구동부, 레이저 신호를 처리하는 전자부 등으로 구성된다.

ADAS 센서는 생산비용이 관건이다. 글로벌 업체들은 시장 대응을 위한 경제형 센서와 미래 시장 선점을 위한 고성능 센서를 병행해 개발하고 있다. 현대모비스도 자율주행 레벨2 수준의 양산 기술을 갖추고 레벨3 이상의 자율주행시스템을 양산화하기 위한 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 특히 이 분야에 과감한 투자를 통해 2020년까지 레이더 등 주요 센서의 본격적인 양산 준비를 마무리한다는 계획이다.

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