예전에는 상상도 못했던 일들이 점점 현실이 되고 있습니다. 스마트폰 하나로 집 밖에서는 물론 집안 곳곳에서도 인터넷을 사용할 수 있게 됐고, 이제는 음성인식 기능까지 탑재돼 편리함을 더하고 있습니다. 뿐만 아니라 AI스피커, 로봇청소기처럼 편의를 돕는 다양한 기기가 생겼고 자율주행차까지 출시됐습니다. 그럼 자율주행차란 무엇인가요? 자율주행차란? 예전에는 상상도 못했던 일들이 점점 현실이 되고 있습니다. 스마트폰 하나로 집 밖에서는 물론 집안 곳곳에서도 인터넷을 사용할 수 있게 됐고, 이제는 음성인식 기능까지 탑재돼 편리함을 더하고 있습니다. 뿐만 아니라 AI스피커, 로봇청소기처럼 편의를 돕는 다양한 기기가 생겼고 자율주행차까지 출시됐습니다. 그럼 자율주행차란 무엇인가요? 자율주행차란?
자동차 업계에서 가장 핫한 것은 자율주행입니다. 여기서 자율주행이란 모든 운전 과정을 사람이 제어하지 않고 자동화된 시스템 안에서 안전하게 운행할 수 있도록 하는 최첨단 기술을 말합니다. 즉 목적지만 입력하면 차량이 스스로 길을 찾고 차선 변경이나 속도 조절까지 할 수 있게 해주는 첨단 기술입니다. 이러한 자율주행은 한국뿐만 아니라 미국, 유럽 등에서도 개발을 하고 있습니다. 전문가들은 2030년께 본격적인 자율주행차 시대가 열릴 것으로 전망하고 있습니다. 하지만 아직 해결해야 할 문제가 많아요. 우선 현재 현행법상 운전석에 사람이 타지 않은 상태로 운행하면 불법이기 때문에 도로교통법 개정이 필요합니다. 또한, 사고가 발생할 경우 책임 소재를 놓고 법적 공방이 벌어질 수 있으므로 안전사고 예방에 대한 대책이 필요합니다. 자율주행차의 장점은 시간 낭비 방지와 자동차 관련 범죄를 감소시킬 수 있습니다. 우선 자율주행차는 교통 혼잡을 해소하고 주차 장소를 찾는 시간과 주차하는 시간을 동시에 줄일 수 있습니다. 또 운전자의 손이 자유로워지면 휴식을 취하거나 다른 업무를 처리하거나 여가시간을 보내는 등 시간을 효율적으로 사용할 수 있습니다. 그리고 운전자가 직접 운전을 하지 않아도 되기 때문에 음주운전, 난폭운전, 뺑소니, 보복운전 등 자동차와 관련된 범죄행위가 크게 줄어들 수 있습니다. 라이다 센서란? 자동차 업계에서 가장 핫한 것은 자율주행입니다. 여기서 자율주행이란 모든 운전 과정을 사람이 제어하지 않고 자동화된 시스템 안에서 안전하게 운행할 수 있도록 하는 최첨단 기술을 말합니다. 즉 목적지만 입력하면 차량이 스스로 길을 찾고 차선 변경이나 속도 조절까지 할 수 있게 해주는 첨단 기술입니다. 이러한 자율주행은 한국뿐만 아니라 미국, 유럽 등에서도 개발을 하고 있습니다. 전문가들은 2030년께 본격적인 자율주행차 시대가 열릴 것으로 전망하고 있습니다. 하지만 아직 해결해야 할 문제가 많아요. 우선 현재 현행법상 운전석에 사람이 타지 않은 상태로 운행하면 불법이기 때문에 도로교통법 개정이 필요합니다. 또한, 사고가 발생할 경우 책임 소재를 놓고 법적 공방이 벌어질 수 있으므로 안전사고 예방에 대한 대책이 필요합니다. 자율주행차의 장점은 시간 낭비 방지와 자동차 관련 범죄를 감소시킬 수 있습니다. 우선 자율주행차는 교통 혼잡을 해소하고 주차 장소를 찾는 시간과 주차하는 시간을 동시에 줄일 수 있습니다. 또 운전자의 손이 자유로워지면 휴식을 취하거나 다른 업무를 처리하거나 여가시간을 보내는 등 시간을 효율적으로 사용할 수 있습니다. 그리고 운전자가 직접 운전을 하지 않아도 되기 때문에 음주운전, 난폭운전, 뺑소니, 보복운전 등 자동차와 관련된 범죄행위가 크게 줄어들 수 있습니다. 라이다 센서란?
라이다는 과거 항공기에 사용하는 용도로 개발된 센서로 정교한 공간 분해능을 기반으로 높은 정확도를 가지고 있습니다. 레이더가 전차를 이용해 물체와의 거리와 모양을 측정하면 라이더는 유사한 원리의 구조인데 레이저 빔을 이용합니다. 레이저 펄스의 도달 시간을 측정하여 반사 시점의 공간 위치 좌표를 계산합니다. 그리고 대상 물체의 특성에 따라 레이저 빔이 반사되는 시간이 다르기 때문에 물체의 형태 이상의 3차원 정보를 추출할 수 있습니다. 라이더는 레이저를 360도로 초당 수십 바퀴를 회전시켜 전 방향을 감시하고 이미지화하는데, 이 방식에 따라 기계식 라이더와 고정식 라이더로 분류됩니다. 기계식 라이다는 틸팅모터와 회전모터로 거울의 방향을 바꿔 레이저의 방향을 제어하는 방식으로 360도 시야를 확보할 수 있다는 장점이 있습니다. 그러나 구성이 복잡할 뿐만 아니라 전력 소모량이 높고 진동에 민감하다는 단점이 있습니다. 고정식 라이더는 차량에 적용하기에 적합한 방법으로 평가되고 있습니다. 전자식으로 회전시키기 때문에 시야가 좁아지지만 모터와 같은 기계 부품이 없어 더 저렴하고 크기가 작습니다. 많은 기업들이 라이더를 선호하는 것은 데이터 순환 구조에 진입하기 위한 첫걸음으로 쉽기 때문입니다. 라이다 센서를 통한 자율주행 시스템은 인식한 주변 환경의 이미지와 정밀지도와의 대조를 통해 차량의 위치를 파악하고 경로를 예상하는 것이 핵심입니다. 이러한 방식은 안전성이 높지만 미리 지도를 구현해야 하기 때문에 정해진 지역에서 정해진 경로를 벗어나면 적용이 어렵다는 단점이 있습니다. 자율 주행차의 핵심 라이더 센서소자 지금은 한국기술로 만든다 라이다는 과거 항공기에 사용하는 용도로 개발된 센서로 정교한 공간 분해능을 기반으로 높은 정확도를 가지고 있습니다. 레이더가 전차를 이용해 물체와의 거리와 모양을 측정하면 라이더는 유사한 원리의 구조인데 레이저 빔을 이용합니다. 레이저 펄스의 도달 시간을 측정하여 반사 시점의 공간 위치 좌표를 계산합니다. 그리고 대상 물체의 특성에 따라 레이저 빔이 반사되는 시간이 다르기 때문에 물체의 형태 이상의 3차원 정보를 추출할 수 있습니다. 라이더는 레이저를 360도로 초당 수십 바퀴를 회전시켜 전 방향을 감시하고 이미지화하는데, 이 방식에 따라 기계식 라이더와 고정식 라이더로 분류됩니다. 기계식 라이다는 틸팅모터와 회전모터로 거울의 방향을 바꿔 레이저의 방향을 제어하는 방식으로 360도 시야를 확보할 수 있다는 장점이 있습니다. 그러나 구성이 복잡할 뿐만 아니라 전력 소모량이 높고 진동에 민감하다는 단점이 있습니다. 고정식 라이더는 차량에 적용하기에 적합한 방법으로 평가되고 있습니다. 전자식으로 회전시키기 때문에 시야가 좁아지지만 모터와 같은 기계 부품이 없어 더 저렴하고 크기가 작습니다. 많은 기업들이 라이더를 선호하는 것은 데이터 순환 구조에 진입하기 위한 첫걸음으로 쉽기 때문입니다. 라이다 센서를 통한 자율주행 시스템은 인식한 주변 환경의 이미지와 정밀지도와의 대조를 통해 차량의 위치를 파악하고 경로를 예상하는 것이 핵심입니다. 이러한 방식은 안전성이 높지만 미리 지도를 구현해야 하기 때문에 정해진 지역에서 정해진 경로를 벗어나면 적용이 어렵다는 단점이 있습니다. 자율 주행차의 핵심 라이더 센서소자 지금은 한국기술로 만든다
[사진 1] KIST 차세대반도체연구소 이명재 박사 연구팀(ADS Lab)이 개발한 초고성능 센서 소자가 삽입된 반도체 칩 [사진 1] KIST 차세대반도체연구소 이명재 박사 연구팀(ADS Lab)이 개발한 초고성능 센서 소자가 삽입된 반도체 칩
한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 차세대반도체연구소 이명재 박사팀이 40nm 후면조사형 CMOS 이미지센서 공정을 기반으로 mm 수준으로 물체를 식별할 수 있는 ‘단광자 어벌랜치 다이오드(SPAD)’를 개발했다고 밝혔습니다. 단광자까지 검출 가능한 초고성능 센서 소자인 SPAD는 그 개발 난이도가 매우 높아 현재까지 일본 Sony만 90nm 후면 조사형 CMOS 이미지 센서 공정을 기반으로 SPAD 기반 라이다 제품화에 성공해서 애플 제품에 공급하고 있는데요. Sony의 SPAD는 학계에서 보고된 후면 조사형 단광자 아발란치 다이오드보다 우수한 효율 특성을 가진다는 특징이 있지만, 약 137~222ps의 타이밍 지터 성능을 보여 단거리/중거리 라이다 응용에서 요구되는 사용자 구분, 제스처 인식, 사물의 정확한 형태 인식을 구현하기에는 미흡했습니다. KIST가 개발한 단광자 센서 소자는 타이밍 지터 성능을 56ps로 2배 이상 크게 향상시키고, 거리 분해능 또한 약 8mm 수준까지 향상돼 단거리/중거리용 라이다 센서 소자로의 활용 가능성이 매우 높습니다. 특히 SK하이닉스와의 공동연구를 통해 양산용 반도체 공정인 40nm 후면조사형 CMOS 이미지센서 공정을 기반으로 SPAD를 개발했기 때문에 즉각적인 국산화 및 제품화가 가능할 것으로 기대됩니다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 차세대반도체연구소 이명재 박사팀이 40nm 후면조사형 CMOS 이미지센서 공정을 기반으로 mm 수준으로 물체를 식별할 수 있는 ‘단광자 어벌랜치 다이오드(SPAD)’를 개발했다고 밝혔습니다. 단광자까지 검출 가능한 초고성능 센서 소자인 SPAD는 그 개발 난이도가 매우 높아 현재까지 일본 Sony만 90nm 후면 조사형 CMOS 이미지 센서 공정을 기반으로 SPAD 기반 라이다 제품화에 성공해서 애플 제품에 공급하고 있는데요. Sony의 SPAD는 학계에서 보고된 후면 조사형 단광자 아발란치 다이오드보다 우수한 효율 특성을 가진다는 특징이 있지만, 약 137~222ps의 타이밍 지터 성능을 보여 단거리/중거리 라이다 응용에서 요구되는 사용자 구분, 제스처 인식, 사물의 정확한 형태 인식을 구현하기에는 미흡했습니다. KIST가 개발한 단광자 센서 소자는 타이밍 지터 성능을 56ps로 2배 이상 크게 향상시키고, 거리 분해능 또한 약 8mm 수준까지 향상돼 단거리/중거리용 라이다 센서 소자로의 활용 가능성이 매우 높습니다. 특히 SK하이닉스와의 공동연구를 통해 양산용 반도체 공정인 40nm 후면조사형 CMOS 이미지센서 공정을 기반으로 SPAD를 개발했기 때문에 즉각적인 국산화 및 제품화가 가능할 것으로 기대됩니다.
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