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칠흑 속에서도 귀신같이 간파하는 자동차 센서의 진가
기사입력 :[ 2019-07-04 08:26 ]
오감 만족, 센서로 파악하는 자동차 지능지수

“요즘 자동차는 매우 똑똑하다. 아우디 모델은 20개가 넘는 센서를 달아 똑똑하게 움직이고 안전을 보장한다. 슈퍼히어로 슈트처럼 운전자를 감싼다.”



[테크 트렌드] 슈퍼히어로는 인간 자체로 강해야 할까, 슈트가 만능이어야 할까? 둘 다 강하면 게임 끝이지만, 그러면 전지전능한 존재일 테니 오히려 흥미가 떨어진다. 한쪽만 강해도 목적은 달성할 테니 굳이 둘 다 강할 필요는 없다. 어느 쪽에 초점을 맞추느냐가 문제다.

자동차와 운전자는 어느 쪽이 더 똑똑해야 할까? 안전이 최우선이니까 슈퍼히어로와 달리 둘 다 똑똑해야 한다. 한쪽이 잘나기보다는 둘 다 뛰어난 능력으로 상호 보완해야 한다. 과거에는 운전자가 더 뛰어났다. 엄밀히 말하면 뛰어나다기보다 운전자가 다 했다. 자동차는 그저 굴러가는 기능이 전부였으니, 그 외에는 운전자가 할 수밖에 없었다. 운전 기술이 자동차의 운동 특성을 좌우했고, 운전자의 오감이 자동차 센서를 대신했다. 자동차는 외부 충격으로부터 운전자를 보호하는 갑옷 역할에 그쳤다.



기술 발달로 자동차는 갑옷에서 슈퍼히어로 슈트 수준으로 발달했다. 운전자가 직접 해야 하는 일은 줄어들었고, 자동차의 방어력과 지능은 높아졌다. 도로가 복잡해지고 자동차가 늘어나면서 운전자의 능력만으로 위험을 피하거나 차를 원하는 대로 조작하기가 쉽지 않다. 운전자와 자동차 중 어느 쪽이 뛰어난가를 따지는 단계는 지났고, 전적으로 운전자가 차에 의존하는 시대가 왔다. 자동차의 지능 변화는 센서 발달과 궤를 같이한다. 자율주행이 차세대 자동차 기술로 부상하면서 센서의 발전 속도는 더욱 빨라졌다.

아이언맨의 슈트는 슈퍼히어로 슈트의 표본으로 통한다. 초기에 선보인 슈트와 지금 나오는 것과 기능 차이가 상당하다. 시간이 흐르면서 슈트도 최첨단으로 변화한다. 자동차 센서도 인간의 오감을 넘어설 정도로 비약적인 발전을 이뤘다. 예전에는 어두워지면 자동으로 켜지는 헤드램프, 비의 양에 따라서 속도를 달리하는 와이퍼, 주차할 때 소리로 경고하는 기능만 봐도 놀라웠다. 지금은 헤드램프가 주변 상황을 감지해 자동으로 상향등과 하향등은 물론 방향까지 조절하고, 주차도 자동으로 알아서 해낸다. 아예 운전자 없이 혼자서 달리기까지 한다. 이 모든 일이 센서 발달 덕이다.



자동차용 센서는 엔진을 비롯해 자동차 각 부분에 들어간다. 최근에는 운전자 보조 기능이나 자율주행 기능을 위해 데이터를 수집하는 장치를 부르는 말로 더 많이 쓰인다. 센서는 카메라, 레이더, 라이더, 초음파, 적외선 등으로 나뉜다. 인간의 오감에 빗대어 자동차의 오감이라고 할 수 있다.

카메라는 우리가 아는 그 카메라다. 사람 눈의 원리와 같아서 영상으로 주변 환경을 인식한다. 볼 수 있는 거리가 비교적 길고, 카메라 시야 내에서 받아들이는 정보의 양이 많다. 단점은 악천후에는 인지력이 떨어진다.



레이다는 전자기파를 이용해 주변에 신호를 보내고 감지한 물체에서 반사되는 시간을 계산해 거리를 측정한다. 유효 감지 거리가 길고 야간이나 악천후에도 사용 할 수 있다. 단점은 금속 이외 재질은 탐지가 어려워서 사물 정보를 알아내기 쉽지 않다.

라이더는 레이저 스캐너라고도 한다. 레이더와 비슷하지만 전자기파를 사용하는 레이더와 달리 레이저를 사용한다. 레이저를 주변에 투사해 반사돼 돌아오는 시간을 계산해 사물과 거리를 측정한다. 물체 감지 능력이 탁월하고 360도 측정이 가능해 3차원 데이터 수집에 유리하다. 단점은 유효 측정 거리가 레이더와 비교해 짧고 특정 재질에 대해 반사도가 낮다.



초음파 센서는 물체에 반사된 음파가 되돌아오는 시간을 측정해 거리를 계산한다. 10m 이내 정도 짧은 거리 탐지 능력이 우수하다. 적외선 센서는 적외선이 물체에 반사되어 돌아오는 양을 계산해 물체를 감지한다. 조명이 없거나 날씨가 나빠도 잘 작동하고 사람이나 사물도 잘 감지해낸다.

이들 센서는 각각 특성과 장단점이 달라서 단독으로 기능을 수행하기보다는 상호보완하거나 통합해서 사용한다. 요즘은 일반 차에도 반자율주행 기술이 들어가기 때문에 꽤 많은 센서를 사용한다. 앞뒤 사방 보이지 않는 곳에 센서를 달아 주변 상황을 귀신같이 파악해낸다.



아우디 모델을 보면 요즘 차에 얼마나 다양한 센서가 들어가고 어떤 역할을 해내는지 알 수 있다. 앞범퍼에는 레이저 스캐너와 장거리 레이다, 초음파 센서, 적외선 카메라, 카메라를 배치했다. 앞범퍼 측면에는 초음파 센서와 중거리 레이다가 들어간다. 사이드미러에는 카메라를 넣었고, 룸미러 부분에도 카메라가 달린다. 뒤범퍼에는 중거리 레이더와 초음파 센서, 카메라가 들어간다. 차종에 따라 다르지만 차 한 대에 들어가는 센서 수만 20여 개 전후다. 최고 모델인 A8의 센서 개수는 22개에 달한다. 최근 선보인 전기차 e-트론은 레이다 5개, 카메라 6개, 초음파 센서 12개, 레이저 스캐너 등 24개 센서가 들어간다.



센서의 수도 중요하지만 센서에서 파생하는 각종 기술에 주목해야 한다. 어댑티브 크루즈컨트롤, 트래픽 잼 어시스트, 어댑티브 레인 어시스트, 프리-센스 프런트, 프리-센스 시티, 교통 표지판 인식, 충돌 회피 보조, 하이빔 어시스트, 매트릭스 LED 헤드램프, 예측 효율 보조, 턴 어시스트 파킹 시스템 플러스, 파크 어시스트, 나이트비전, 후방 크로스 트래픽 어시스트 등은 이들 센서 조합으로 기능을 구현해낸다.

지난 2017년 아우디는 4세대 A8을 내놓으면서 양산차 최초로 레벨 3 자율주행 기술을 선보였다. 레이저 스캐너(라이다)는 자율주행의 핵심 부품으로 꼽히지만 가격이 비싸서 양산차에는 적용하기 쉽지 않았다. 아우디는 A8에 양산차 처음으로 레이저 스캐너를 도입했다. 센서들은 빈틈없이 차 사방 정보를 수집한다. 레이다는 전방 상황을 파악하고 초음파 센서와 카메라는 주변을 살핀다. 레이저 스캐너는 자동차나 물체와 보행자 등 주변 상황을 정밀하게 파악한다. 이들 센서가 수집한 정보는 중앙 운전자 보조제어 장치가 통합해서 컨트롤한다. AI 트래픽 잼 파일럿 같은 첨단 자율주행 기술을 비롯해 AI 리모트 파킹 파일럿, AI 리모트 개러지 파일럿 등 첨단 기능이 각종 센서에 의해 이뤄진다.



요즘 시대에 자동차는 슈퍼히어로의 슈트처럼 운전자를 보호한다. 운전자의 오감을 한계를 각종 센서로 극복한다. 도로 위에서 모든 이를 안전하게 보호하기 위해서는 자동차는 더 똑똑해져야 한다. 센서는 똑똑해지는 자동차의 수준을 가늠하는 지표다. 사람의 오감을 뛰어넘는 기계 감각의 정수다.

자동차 칼럼니스트 임유신

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