자율주행 센서의 진화, 열감지 적외선 카메라

[국이]

자율주행 센서의 진화, 열감지 적외선 카메라

글 : 원선웅(mono@global-autonews.com)

현재 많은 자동차 제조사나 IT기업들이 개발하고 있는 자율주행 기술은 운전에 대한 스트레스를 줄이고 교통 정체를 줄일 수 있다는 장점을 가지고 있다. 하지만, 자율주행의 궁극적인 목적은 무엇보다 더 이상 자동차로 인해 발생하는 사고를 줄이고, 생명을 구하는데 있다. 전체 자동차 사고의 90%가 인간의 실수에 의해 발생한다고 한다. 이러한 실수를 차단한다면 국내에서도 매년 자동차 사고로 4800명의 사람들이 목숨을 잃는 일은 없을 것이다. 미국의 경우도 연간 3만 5천명이 교통사고로 사망한다고 한다.

(금번 수도권 화재로 KT 통신망 마비되면 자율주행차 초대형 사고발생 가능을 알고 있나아~!)

현재 많은 제조사들은 차선이탈 조향이나 앞 차와의 거리를 조절하며 주행하는 어댑티드 크루즈 컨트롤 등 레벨 2 수준의 자율주행 기술을 양산차에 적용하고 있다. 최근 공개된 아우디 A8의 경우 양산 모델 최초로 레벨 3수준의 자율주행 기술을 적용해 눈길을 끌기도 했다. 하지만, 여전히 레벨 4 수준의 높은 자율주행 기술 구현에는 많은 시간이 필요한 상황이다. 각 국가마다 다른 관련 볍규의 제정이나 윤리적인 문제의 해결도 풀어야할 숙제지만 무엇보다 기술적인 완성도, 주변 환경을 완벽하게 인식하고 이해하는 감각을 자동차가 갖추는데는 업계의 예상보다 더 많은 시간이 필요한 것이 사실이다.

현재 테스트 중인 많은 자율주행 자동차에는 레이더와 광학식 카메라, 라이다(Lidar) 같은 센서들이 탑재되어 주변 환경을 파악하고 있다. 하지만, 자율주행 자동차의 더욱 빠른 실용화와 양산을 위해서는 기존의 센서 기술만으로는 부족하다. 한마디로 ‘초감각’이 필요한 상황이다.

최근 이스라엘의 자율주행 시스템 연구 기업인 ADA스카이(ADASKY)는 기존의 카메라, 레이더 및 라이다보다 정확도나 측정거리를 대폭 향상시킨 열감지 적외선 카메라를 개발하고 있다. 열감지 적외선 카메라는 수백 미터 떨어진 거리의 보행자를 감지할 수 있는 혁신적인 자율주행 자동차용 센서이다.

자율주행 시스템은 아직까지 모든 도로 상황에서 오류없이 완벽한 기능을 발휘하지 못하고 있다. 비가 오거나 눈이 오는 경우 사물을 정확히 파악하지 못하는 경우도 있다. 교통 표지판을 인식하는 광학 카메라의 경우 표지판에 임의로 다른 문양을 덧붙이는 경우 제대로 인식하지 못하는 문제도 발생하고 있다. 아쉽게도 이것은 현재 사용 중인 센서들의 한계이기도 하다. ADA스카이는 현재 개발 중인 장거리 적외선 카메라 ‘Viper’와 컴퓨터 비전 시스템을 통해 자율주행 시스템을 개발 중인 제조사들에게 제공한다는 계획을 발표했다.

앞서 말한 것처럼 현재 자율주행 센서는 차량 주변 360도를 자세히 파악할 수 있지만 각각 약점을 가지고 있다. 광학식 카메라는 야간이나 눈부신 햇빛에서 잘 작동하지 않는다. 라이다는 비나 안개 및 먼지에 오작동을 일으키기도 한다. 레이저가 대기 중의 입자에 반사하기 때문이다. 레이더는 작지만 반사가 심한 금속 물체, 예를 들어 거리에 있는 알루미늄 캔에 오작동을 일으킬 수도 있다.

 

카메라와 레이더, 라이다. 이 3가지 센서 데이터를 결합한 시스템조차 광고판의 인체 이미지 또는 다른 차량의 광고 이미지로 인해 주변 상황을 제대로 파악하는데 어려움을 겪을 수 있다. 이것이 현재의 센서 뿐만 아니라 열감지 카메라가 추가되어야 하는 이유이다. 열을 감지하는 것은 생명체와 사물을 구분할 수 있는 중요한 기능이다. 만약 인간 모양의 물체가 열을 내지 않고 있다면 그것은 실제 사람이 아닌 이미지일 것이다.

자율주행 시스템이 무언가에서 발산되는 열을 통해 그것이 사람이나 동물이라는 것을 알게 되면 예기치 않은 행동의 가능성을 쉽게 짐작할 수 있을 것이다. 도로의 오른쪽에 있는 사물이  열을 발산하는 생명체인지, 종이상자인지를 구분할 수 있다면 자동차는 더 조심스럽게 주행할 수 있을 것이다. 

자율주행 시스템의 지각능력은 단지 시력에 의존해서는 정확도를 높이기 어렵다. 구글 산하의 웨이모의 경우 차량 외부의 마이크를 통해 경찰 사이렌을 구분하고 길을 비켜주는 기능도 구현하고 있다. 캐딜락은 자동차가 자율주행 모드로 고속도로를 주행 중일 때 운전자가 졸고 있는지를 확인하기 위한 적외선 카메라를 스티어링 휠에 탑재하기도 했다.

운전자는 자율주행 자동차의 주행에 대해 신뢰해야 한다. 오히려 일반적인 운전자와 동승할 때보다 자율주행 시스템에 대한 신뢰가 더 높아야만 한다. 그러기 위해서 자율주행 시스템은 초감각(super human sense)이 필요하다. 열을 감지하고 소리를 분석하는 것과 같이, 기존 센서들의 기능을 앞서는 기술들이 준비되어야 한다. 그것이 자율주행 시스템의 신뢰도를 높이는 중요한 길이다.