고정형 라이다 알아보기
많은 사람들이 알고 있는 미래 기술인 자율 주행 자동차와 로봇 공학뿐만 아니라 무인항공기 등에서 이용하는 자율 항법의 미래는 라이다(Light Detection and Ranging, LiDAR) 기술에 크게 좌우될 것입니다. 라이다는 매핑, 물체 감지 및 식별, 조명 조건에 의존하지 않고 탐색을 위해 카메라와 레이더와 같은 다른 센서와 함께 사용될 수 있습니다. 이는 유용한 기능이지만 라이다 센서 장비의 다소 비싼 비용으로 인해서 사용이 상당히 제한적이며, 장착된 차량보다 비용이 더 많이 드는 경우도 있습니다. 하지만 고정형 라이다(Solid-State LiDAR)는 기존 라이다보다 저렴하고 빠르며 해상도가 높은 유망한 기술로 주목받고 있습니다. 거기다 안 그래도 가격 경쟁력이 좋은데 앞으로도 가격이 더 떨어질 수 있다는 전망도 나오고 있습니다. 라이다를 이용하지 않는 자율 주행 자동차 시스템도 많이 등장하고 있지만, 여전히 라이다를 쓰는 곳은 존재하며, 라이다 센서의 가장 큰 문제 중 하나인 비용이 절감돼서 경제적인 라이다가 등장한다면 그만큼 자율 주행 자동차와 드론 배달 서비스 등의 라이다에 의존하는 산업을 가속화하는 데에 도움을 줄 수 있으며, 가상현실 등의 다른 영역에도 긍정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
고정형 라이다의 특징과 장단점
그렇다면 고정형 라이다란 무엇일까요?
기술의 차이를 기준으로 설명하자면, 기존의 라이다 시스템은 전자 기계학적이어서 자율 항법에 적합한 측정값을 얻기 위해서는 다른 부품에 의존해야 했습니다. 이 측정값은 레이저의 광자를 통해 얻어지며, 광자는 표면에서 반사되어 이러한 물체들의 거리를 결정할 수 있는 수집기로 집중됩니다. 기본적으로는 레이더지만 빛은 있으며, 레이저와 수집기는 주변 영역을 스캔하기 위해 회전해야 합니다. 움직이는 부품들은 시스템의 크기에 제한을 두었는데, 작고 소형화하면 정밀 제조에 어려움이 가중되어 원가가 상승하기 때문입니다. 또한 움직이는 부품은 섭동에 취약할 수 있습니다. 예를 들면 험한 지형에서 운전하는 경우에는 판독에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 하지만 이런 높은 비용, 움직임의 민감성, 제조의 어려움에도 불구하고 라이다는 주변의 3D 지도를 만드는 데 매우 유용합니다. 반면에 고정형 라이다는 전적으로 실리콘 칩 위에 구축된 시스템입니다. 움직이는 부분이 관여하지 않아 진동에 더 탄력적일 뿐만 아니라 훨씬 더 쉽게 더 작게 만들 수 있습니다. 이점 덕분에 생산 비용이 더 저렴해질 수 있습니다. 고정형 라이다의 스캔 작업 시의 작동 방식은 라디오의 위상 배열과 다르지 않은 개념을 사용합니다. 위상 배열에서는 여러 송신기가 특정 패턴과 위상을 방출하여 방향성 브로드캐스트를 만듭니다. 이 방법으로 송신기를 물리적으로 조정할 필요 없이 이 방송의 크기, 초점 및 방향을 변경할 수 있습니다. 광위상배열(Optical Phased Array, OPA)을 달성하기 위해 고정형 라이다에도 거의 동일한 개념이 적용됩니다. 광 방출기는 광자의 폭발을 특정 패턴과 위상으로 보내 방향성 방출을 생성하며, 그 초점과 크기를 조정할 수 있습니다. 위에서도 말한 것이지만, 이는 광학 방사체를 물리적으로 조정할 필요가 없으므로 진동에 탄력적이고 보다 컴팩트하게 이용할 수 있습니다. 광위상배열 라이다 외에도 마이크로 미러를 사용하여 방출과 초점을 방향적으로 제어하는 MEMS 기반 라이다도 있습니다. MEMS 라이다는 알리바바가 로보 센스와 손잡고 G 플러스로 불리는 자율 주행 자동차에 사용할 예정인 고정형 라이다 기기에도 이용된 기술입니다.
댓글