악천후 문제 없다…부산대·현대차, 신개념 '자율주행의 눈' 개발

김창석 부산대 교수 연구팀·현대차 기초소재연구센터 전자기에너지소재연구팀
악천후에서도 주변 사물 인식하는 'FMCW(주파수 변조 연속파) 방식 라이다' 개발

(서울=뉴스1) 이동해 기자 = 4일 저녁 서울 마포구 합정역에서 심야 자율주행버스 'A21'번이 첫 운행을 시작하고 있다. 심야 A21번의 총 운행 대수는 2대로 1대는 합정역, 1대는 동대문역에서 밤 11시30분에 각각 출발해 70분 간격으로 순환 운행한다. 운행 요일과 시간은 월요일부터 금요일까지 평일만 운행하며, 운행 시간은 오후 11시30분부터 다음날 오전 5시10분까지, 안정화 과정을 거치는 기간 동안은 무료로 탑승 가능하며 내년 상반기내 유료로 전환할 계획이다. 2023.12.5/뉴스1 Copyright (C) /사진=(서울=뉴스1) 이동해 기자

국내 연구진이 안개·눈·비 등 악천후 속에서도 막힘없이 달릴 수 있는 차세대 '자율주행의 눈'을 만들었다.

한국연구재단은 김창석 부산대 광메카트로닉스공학과 교수 연구팀이 현대차 기초소재연구센터 전자기에너지소재연구팀과 산학연구를 통해 심한 악천후 환경에서도 주변 사물을 인식할 수 있는 'FMCW(주파수 변조 연속파) 방식 라이다 기술을 구현하는 데 성공했다고 28일 밝혔다. 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'에 지난 6일 온라인 게재됐다.

자율주행차 상용화를 위해선 넘어야 할 난제가 많다. 운전자가 직접 운전대를 잡지 않아도 안전하게 운행하려면 무엇보다 시각적 인지 능력이 담보돼야 한다. 도로 주변 물체를 인식하는 라이다 기술이 바로 자율주행차의 '눈'이다.

비행시간측정(ToF·Time of Flight) 방식은 지금까지 가장 많이 활용되는 라이다 기술이다. 레이저를 발사한 뒤 주변에 빛이 반사돼 돌아오는 레이저의 왕복 시간을 기반으로 주변 물체를 인지한다. 하지만 태양광 유무에 민감하고 차량 간 신호 간섭이 심하게 나타난다는 한계가 있었다.

주파수 변조 연속파(FMCW·Frequency Modulated Continuous Wave) 방식은 ToF 방식을 극복하기 위해 고안됐다. 레이저를 연속으로 변조해 발사한 뒤 돌아오는 파형을 측정한다. 국내외에서 FMCW 방식에 대한 연구가 이뤄지고 있지만 아직 초기 단계다.

공동연구팀은 FMCW 방식 라이다 개발에 활용할 수 있는 신개념 레이저 광원 기술을 세계 최초로 독자 개발했다.

연구팀이 개발한 광원 기술은 고정된 단일 색만을 출력하는 기존 레이저와 달리 레이저 빛의 파장을 한 뱡향으로 훑어내려간다. 주파수 대역이 좁은 협대역에선 컬러 변조도 가능하다.

이 같은 광원 기술을 접목한 FMCW 방식 라이다는 상하좌우 2차원으로 레이저 빔을 스캔한다. 이를 통해 자동차에서 멀리 떨어져 있는 자동차·사람 등 주변 사물의 거리 정보를 입체적으로 측정한다. 이동 중인 사물의 표면에서 반사되는 레이저의 파동 주파수 변화를 측정해 사물의 이동 속도까지 실시간으로 영상화한다. 연구팀은 "자율주행 정보를 실시간으로 운전자에게 보여주는 방식을 구현했다"고 설명했다.

김 교수는 "맑은 날씨, 단독 주행 등 제한적인 환경에서 도로 시연에 그치고 있는 기존 자율주행의 한계를 극복하는 기술"이라며 "현대자동차 전자기에너지소재연구팀과 3년 이상 꾸준히 진행한 산학연구의 결과물"이라고 밝혔다.

현대자동차 연구진은 FMCW 라이다 원천 기술 확보를 위해 차량 관점에서의 요구 사양 등 다양한 아이디어를 부산대 연구진과 주고받으며 연구를 진행해 온 것으로 알려졌다.

이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터 사업으로 수행됐다.

박건희 기자 wissen@mt.co.kr

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