차 위에 붙어있는 원반?… '자율차의 눈' 라이다

과학 이야기

초당 수백만 개 레이저빔 발사
3차원 이미지로 주변 상황 감지

레이저 부딪힌 반사파 측정
물체의 방향·거리·속도 등 파악

'가상의 눈' 달린 연구개발용 차량
재규어랜드로버 지난달 공개

운전자가 개입하지 않아도 알아서 복잡한 길을 찾아가는 자율주행자동차 시대가 성큼 다가왔다. 구글의 자회사 웨이모, 우버 등 글로벌 자율주행차 업체들은 미국 피닉스와 피츠버그 등에서 사람의 개입이 없는 자율주행차를 시험하고 있다. 현재의 기술 수준은 차량 스스로 모든 상황을 판단하고 움직이는 완전주행이 가능한 ‘4단계’. 자율주행차와 관련된 법령이 마련되고 부품 가격이 충분히 내려가면 제한적인 수준의 상용화가 가능하다는 게 전문가들의 설명이다.

◆자율차 위에 붙어있는 ‘원반’의 정체

자율주행차 외관은 대부분 비슷하다. 차량 윗부분엔 예외 없이 동그란 원통 모양의 기기가 달려있다. 차량 곳곳에 카메라와 센서가 달려있다는 점도 똑같다. 자율주행차에서 ‘눈’의 역할을 하는 부품들이다. 제일 눈여겨볼 부분은 라이다(Light Detection And Ranging·LiDAR)로 불리는 동그란 원통이다.

라이다는 초당 수백만 개의 레이저 빔을 발사한 후 돌아오는 시간을 측정해 주변 상황을 감지하는 장비다. 다양한 기후 환경과 조명 조건에서도 사물과 사람의 모습을 정밀한 3차원 이미지로 바꿔준다. 다만 레이저를 흡수하는 검은색 물체는 인식률이 떨어진다. 시장 조사기관 리서치앤드마켓닷컴에 따르면 전 세계 라이다 시장 규모는 올해를 기준으로 8억2000만달러다. 2023년엔 18억달러 선까지 시장이 커질 것이란 예측이 나온다.

원래 라이다는 달의 지형을 탐사하는 데 쓰였다. 라이다가 자동차에 처음 활용된 것은 2005년 미국 국방부 자율주행차 경진대회인 다르파(DARPA). 폭스바겐과 스탠퍼드대가 공동으로 만든 스탠리는 5개의 라이다를 지붕에 부착하고 대회에서 우승했다. 라이다업계 최대 기업인 미국 벨로다인(Velodyne)이 자율주행차용 제품을 개발하기 시작한 것도 이 무렵이다.

올해 초 우버가 웨이모에 2억4500만달러(약 2700억원)를 물어주는 것으로 마무리된 미국 기술 절도 소송의 배경에도 라이다가 있다. 웨이모의 엔지니어였던 앤서니 레반다우스키는 회사 데이터베이스에서 라이다 기술 데이터를 몰래 다운로드했고 이를 기반으로 오토라는 자율주행 스타트업(신생 벤처기업)을 창업했다. 얼마 후 이 회사는 우버에 7억달러(약 8000억원)에 인수됐다. 웨이모는 우버가 불공정 행위를 했다고 보고 소송을 제기했다.

라이다의 단점은 비싼 가격이다. 웨이모가 자율주행차량 연구를 처음 시작했을 때 사용된 라이다 센서는 대당 1억원을 호가했다. 벨로다인은 현재 라이다 가격이 얼마인지 정확히 밝히지는 않고 있으며 초기보다 90% 정도 저렴해진 상태라고만 설명하고 있다.

최근엔 다소 저렴한 제품들도 등장하고 있다. BMW에 따르면 마그나(Magna)와 이노비즈(Innoviz)가 개발한 새 라이다 센서의 가격은 1000달러(약 110만원) 선이다. 오메르 케일라프 이노비즈 최고경영자(CEO)는 뉴욕타임스와의 인터뷰에서 “자동차 회사들은 지금보다 훨씬 작고 성능이 좋은 라이다를 100달러 비용으로 공급받기를 원한다”며 “현시점에서 그 공백은 엄청나다”고 말했다.

◆‘가상의 눈’ 달린 자동차도 등장

전기자동차 업체 테슬라는 ‘반(反)라이다 진영’의 선두에 있다. 이 회사의 CEO인 일론 머스크는 지난 2월 실적발표에서 “라이다는 너무 비싸고 부피가 크다”며 카메라만으로 자율주행을 달성하는 전략을 공개했다. 카메라는 교통표지판 인식, 사각지대 탐지, 차선 이탈 등을 판단하는 장비로 자율주행차에서 가장 기본적인 센서다. 렌즈 간 시각차를 이용하면 물체를 3차원으로 인지할 수 있다. 야간이나 악천후 때 기능이 뚝 떨어진다는 점이 한계로 지목된다.

레이더(Radio Detection And Ranging·Radar)도 자율주행차의 눈을 얘기할 때 빠지지 않는 부품이다. 허공에 전자파를 쏜 다음 물체에 부딪쳐 돌아오는 반사파를 측정해 탐지된 물체의 방향, 거리, 속도 등을 파악한다. 전파를 이용하기 때문에 기상환경이나 밤낮을 구별하지 않고 안정적으로 거리 측정을 할 수 있어 카메라를 보완하는 역할을 한다. 측정 거리와 측정 각도를 동시에 늘리는 게 레이더 센서 업계의 과제다.

사람들이 자율주행차를 대할 때 느끼는 심리적 거리감을 줄이는 연구도 활발하게 이어지고 있다. 재규어랜드로버는 지난달 28일 가상의 눈(virtual eyes)이 달린 연구개발용 차량(사진)을 공개했다. 사람들이 지나가면 차량에 달린 눈동자가 움직이며 보행자를 쳐다본다. 재규어랜드로버가 차량에 눈을 부착한 것은 자율주행차에 대한 부정적인 인식을 막기 위해서다.

재규어랜드로버가 실시한 조사에 따르면 약 63%의 보행자와 자전거 이용자들이 운전자가 없는 자율주행차를 덜 안전하다고 인식했다. 피터 베넷 재규어랜드로버 연구매니저는 “차량의 의도와 정보를 모두 제공하는 게 맞는지, 단순히 차량이 사람을 인식했다는 것을 알려주는 것으로 충분한지를 놓고 고민하고 있다”고 말했다.

송형석 기자 click@hankyung.com