레이더와 라이다, 뭐가 다른 거죠?

최근 자율주행자동차 이야기가 나오면 반드시 나오는 단어 두 개가 있다. 바로 '레이더'와 '라이다'이다. 자동차가 스스로 주행하기 위해서 눈이 되어주는 레이더와 라이다. 비슷한 발음을 가진 두 부품은 대체 어떤 차이가 있는 것이고 자율주행자동차의 눈으로써 어떻게 사용되고 있는지 알아보자.

 

 

 

'RAdio Detecting And Ranging(무선 탐지와 거리 측정)'의 준말인 레이더는 말 그대로 무선으로 주변 물체를 탐지하고 거리를 측정할 수 있는 센서를 이야기한다. 레이더는 전자기파를 발생시켜 물체에 쏘고 다시 돌아오는 전자기파를 통해 거리, 방향, 고도를 알아내어 물체의 위치를 파악할 수 있게 된다.
우리는 이 센서를 이용하여 비행기 혹은 배의 위치를 파악하거나, 지형에 대한 정보, 구름과 같은 기상정보를 알아내는데 사용하고 있다.




※한 걸음 더!  (더 자세히 알고 싶은 사람을 위한)

- 레이더에서 사용하는 전자기파는 마이크로파! 마이크로파는 10cm~100cm의 파장을 가지고 있는 극초단파로 파장이 길기에 직진성이 강하여 발산한 파장은 그대로 직진하여 물체에 도달하고 다시 그대로 반사되어 돌아오기 때문에 레이더에서는 마이크로파를 사용하고 있습니다.

 

자동차에서의 레이더는 자율주행자동차뿐만 아니라 최근 ADAS^* 장치가 장착되어있는 차량이라면 레이더가 함께 장착되어있다. 주로 레이더는 차량 앞쪽이나 후측방에 장착되어 차량의 유무 혹은 앞차와의 거리를 계산하는 용도로 사용된다. 레이더가 계산한 정보를 바탕으로 앞차와의 차간 거리를 맞춰 속도를 유지시켜주는 어뎁티브 크루즈 컨트롤(ACC) 기능, 사람이나 차량 혹은 장애물이 있을 경우 긴급 제동을 자동으로 해내는 긴급자동제동 시스템(AEB), 차선 변경 시 사각지대로 보이지 않는 차량의 유무를 알려주는 (BSD) 등이 구현될 수 있는 것이다.



*ADAS(Advanced Driver Assistant System): 첨단 운전자 지원 시스템의 약자로 운전자가 운전을 하는데 있어 놓칠 수 있는 부분들을 상황판단을 통해 컴퓨터로 기계를 제어하는 시스템으로 운전을 보조해주거나 편의성을 제공하거나 안전을 위해 장착되기도 한다.
ex) 자동긴급제동장치(AEB), 어뎁티브 크루즈 컨트롤 (ACC), 후측방 감지 시스템(BSD) 등등...

하지만 점차 자율 주행에 가까워질수록 레이더 혼자서 할 수 있는 일이 줄어든다. 레이더는 전파가 오고 가면서 물체의 유무나 거리만 알 수 있지 형체를 알아내어 장애물이 무엇인지는 판단할 수가 없다. 그렇기에 주행을 하다 보면 레이더는 전방의 물체가 사람인지 차량인지 혹은 물체인지 알아낼 방법이 없다. 그래서 레이더는 보통 카메라와 함께 작동하는 경우가 대다수이다. 카메라는 차량의 상단에 장착되어 앞 차량을 계속 주시하고 파악하는 역할을 하며 앞 장애물의 형체를 알아보는 역할을 한다. 실제로 자신의 차량에 자동 긴급 제동장치(AEB)가 있다면 차량의 밖에서 룸미러 쪽을 자세히 바라보면 카메라를 발견할 수 있을 것이다.




※ Tip. 자동 긴급제동장치(AEB)는 왜 카메라가 필요할까요?
- 차량 전방에 차량이나 사람이 감지되었지만 운전자가 차마 브레이크를 밟지 못하였을 때 자동으로 차량을 멈추는 자동 긴급제동장치가 (빠른 속도에서) 앞에 장애물이 점점 가까워진다고 해서 항상 자동으로 멈 추워버린다면 오히려 더 큰 부상이나 사고를 부를 수 있겠죠? 또한 자동차가 부딪혀도 충분히 사고가 발생하지 않는 장애물 앞에서 차량이 멈춰 버린다면 장애물을 부딪히는 것보다 뒤따라오는 차량과의 충돌로 오히려 더 큰 사고를 낼 수도 있습니다. 자동 긴급제동장치는 빨리 달리던 차량을 갑자기 멈춰 세우는 것이기에 상황에 따른 판단이 필요해 카메라와 함께 장착되는 것입니다.

 

라이다는 'Light Detection And Ranging'의 준말로 전자기파를 사용하는 레이더와 다르게 빛을 이용하여 주변을 탐색하는 장치이다. 라이다는 레이더와 다르게 안테나보다는 카메라와 가까운 모습을 가지고 있으며 플래시 라이다(Flash Lidar)와 스캐닝 라이다(Scanning Lidar) 두 가지로 구분되어 역할에 따라서 차량에 사용되고 있다. 
가끔 테스트용 자율 주행 자동차를 보면 마치 택시와 같이 위에서 뱅글뱅글 도는 기계장치를 볼 수 있는데 그게 바로 라이다이다. 라이다는 360도로 초당 수십 바퀴를 돌면서 빛을 사방으로 쏘았다가 다시 돌아오는 정보를 토대로 이미지를 그려낸다. 그려낸 이미지 컴퓨터를 통해서 자동차와 사람을 구별하고 도로와 건물을 식별하는 등 우리가 눈으로 보는 것보다 더 넓은 범위를 보고 파악할 수 있다.

 

※한 걸음 더!  (더 자세히 알고 싶은 사람을 위한)

펄스 레이저(Pulsed Laser)^*: 시간적으로 발진과 정지가 있는 레이저를 이야기하며 라이다에서 파장이 짧은 펄스 레이저를 사용함으로써 정밀하고 입체적인 이미지를 높은 해상도로 그려낼 수 있다고 한다.

 

※라이다에겐 카메라가 필요없는 이유
- 라이다에 별도의 카메라가 필요하지 않은 이유는 라이다는 차량으로부터 360도 모든 반경에 빛을 쏘아 주변 환경을 이미지화시키고 있습니다. 마치 카메라를 통해 물체를 구분하는 것과 같이 라이다 센서를 통해 만들어낸 입체 이미지를 통해서 형체의 모습을 판단하여 장애물이 무엇인지 판단할 수 있는 것입니다.

 

스캐닝 라이다와 플래시 라이다

 

스캐닝 라이다와 플래시 라이다의 차이점은 이렇다 스캐닝 라이다는 앞서 이야기한 바와 같이 센서가 회전하며 차량으로부터 360도의 모든 곳을 파악해 이미지화 해내는 것이고 플래시 라이다는 고정되어 움직이지 않고 앞으로 약 120도 정도의 반경을 파악하여 앞쪽을 이미지화하는 장치이다.
한마디로 두 장비의 차이점은 파악할 수 있는 반경 각도라고 생각하면 된다.

 

 

현재 라이다는 일반 차량에는 사용되지 않고 있고 자율 주행 테스트카에서 흔히 찾아볼 수 있다. 카메라와 레이더의 기능을 한 번에 수행하는 라이다를 일반 차량에서 사용하지 않는 이유는 우선 보기에 별로 좋지 않다. 라이다는 특성상 차량의 상부에 장착되어 계속 돌아야만 주변 환경을 이미지화 할 수 있는 특성이 있다. 마치 택시처럼 위에 무언가를 장착하고 달린다면 미관상으로 별로 좋지 않을 수밖에 없다. 더불어 장비의 가격이 매우 비싸다. 스캐닝 라이다 센서 하나면 웬만한 외제차를 그냥 구매할 수 있는 가격을 가지고 있다. 그렇기에 아직 일반 차량에서 보기는 힘들다.

 

결론적으로 레이더와 라이다의 차이를 정리해보자.

- 레이더는 카메라와 함께 일반 차량에 장착되어 우리가 사용하고 있지만 하고 라이다는 아직 테스트용으로 사용되고 있다.

- 레이더는 전자기파를 쏘고 다시 돌아오는 것을 이용하여 장애물을 탐지하고 라이다는 빛(레이저)을 쏘아 다시 돌아오는 것을 이용하여 주변을 이미지화 시킨다.

- 레이더는 카메라가 있어야 정확한 판단을 할 수 있고 라이다는 카메라 없이도 충분히 판단을 할 수 있다.(카메라가 있다면 더 좋습니다!)

 

 

 

글: editor GB (lgb03@naver.com)/ 오토모빌매거진 일러스트
사진: 사진 하단 표기
카테고리: 자율주행자동차 이야기
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