자동차 안전의 핵심으로 떠오른 LiDAR(빛 탐지 및 거리 측정) 기술이 더욱 멀리 보고, 더욱 빠르게 반응하며 운전자의 안전을 한층 높이고 있다.

현대의 고속화된 교통 환경에서 LiDAR는 눈에 보이지 않는 위험을 미리 감지해 충돌을 예방하고, 주행 보조 시스템의 정밀도를 강화하는 중추적 역할을 맡고 있다.

텍사스 인스트루먼츠(Texas Instruments)가 최근 발표한 Technical Article ‘LiDAR의 도약: 정밀한 장거리 감지 기능으로 더 안전한 차량 개발’에 따르면 최근의 라이더는 더 멀리 보고, 빠르게 반응해 중대한 위협이 되는 경우 회피하는 조치를 취할 수 있는 확률을 높이고 있는 것으로 나타났다.

먼저 LiDAR의 기본 원리는 레이저 펄스를 공기 중으로 발사해 물체에 반사된 빛이 돌아오는 시간을 측정하는 ‘Time-of-Flight 방식’이다.

이 방식을 통해 1cm 단위의 정밀도를 확보하면서 수백 미터 거리의 물체도 실시간으로 탐지할 수 있다.

최근에는 비휘발성 메모리와 고속 ADC(아날로그-디지털 변환기)를 결합한 통합 시스템 온 칩(SoC) 설계가 도입되며, 센서 모듈의 소형화와 저전력 운영을 달성했다.

단일 LiDAR 헤드로도 360도 전방위 스캐닝이 가능해지면서 사각지대 없이 차량 주변을 감시할 수 있다.

기존 도플러 레이더나 카메라 기반 시스템이 빛이나 기상 조건에 제약을 받았다면, LiDAR는 비 오는 날씨나 야간에도 안정적인 성능을 유지한다.

특히 회절과 산란을 최소화하는 905㎚ 및 1,550㎚ 대역의 레이저를 사용해 안개·눈보라 속에서도 물체를 선명하게 포착한다.

이처럼 LiDAR가 확보한 고해상도 3차원 포인트 클라우드는 자율주행 및 ADAS(첨단 운전자 지원 시스템)의 두뇌인 전자제어장치(ECU)에 전송된다.

여기서 AI 알고리즘이 보행자, 자전거, 차량, 도로 표지 등을 즉시 분류해 주행 경로를 실시간으로 조정한다.

긴급 제동, 차선 유지, 사각지대 경고 등의 기능이 한층 정교해져 돌발 상황에 기민하게 대응한다.

라이더가 더 멀리 보고 빠르게 반응한다는 것은 곧 운전자가 위험을 더욱 조기에 인지하고 적절한 대응을 할 수 있다는 의미다.

예컨대 고속도로에서 전방 150m 지점의 느리게 달리는 차량이나 갑자기 튀어나오는 보행자도 10밀리초 이하의 지연 시간으로 경고한다.

운전자는 충분한 감속 거리를 확보해 충돌을 원천적으로 방지할 수 있다.

마케팅 관점에서도 LiDAR는 ‘충돌 없는 미래’를 약속하는 키워드로 각광받고 있다.

주요 자동차 제조사와 부품사는 이메일과 프레젠테이션을 통해 “LiDAR가야말로 차세대 안전 기술의 핵심”이라고 강조한다.

단순히 경고만 하는 것이 아니라, 액티브 서스펜션 조정, 스티어링 보조, 적응형 크루즈 컨트롤(ACC)까지 통합 제어해 안전과 편의를 동시에 만족시킨다는 메시지를 전파하고 있다.

기술의 진화는 여기서 멈추지 않는다.

FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave) LiDAR는 기존 펄스 방식의 한계를 극복하며 감지 거리와 분해능을 크게 향상시킨다.

전파 기반 레이더처럼 도플러 효과를 활용해 상대 속도까지 정밀 계산하므로, 주행 중 추월 차량의 속도 차까지 놓치지 않는다.

복합센서 융합 환경에서 라이다, 카메라, 레이더 정보가 결합 돼 더욱 안전한 주행 솔루션을 완성한다.

산업 전반에서는 레이저 소스, 광학 부품, 모바일 컴퓨팅 유닛의 비용 절감과 생산성 향상이 관건이다.

소형화된 MEMS(마이크로 전자기계 시스템) 스캐너와 광집적회로(PIC) 기술이 적용되면서 대량 생산이 가능해졌고, 앞으로는 승용차뿐 아니라 이륜·상용차, 심지어 자전거 헬멧에도 LiDAR가 탑재될 전망이다.

TI 관계자는 “LiDAR가 제공하는 ‘멀리 보기’와 ‘빠른 반응’은 단순한 편의 기능이 아니다. 수십 년간 큰 사고 없이 주행 거리를 늘리기 위해 개발된 필수 안전 장치이며, 2025년을 기점으로 모든 신차에 의무화되는 안전 규제 요소로 자리 잡고 있다”며 “운전자는 눈에 보이지 않는 위험을 LiDAR의 눈으로 사전에 파악해, 보호막 없는 도로 위에서 더욱 자유롭고 안전한 주행을 누릴 수 있다”고 전했다.