마그나, 알베이, 유니트섹, 프로스트앤설리번 등의 레이다 관계자와 4D 이미징 레이다를 전망했다. 
프로스트앤설리번에 따르면, 북미와 유럽의 주요 시장에서 승용차용 이미징 레이다 센서 시장은 2030년까지 약 370만 대 수준이 예상된다. 자율주행 레벨 2+, 레벨 3를 위한 1~2개의 장거리 및 단거리 이미징 레이다부터 레벨 4 및 레벨 5를 위해 최대 5개까지의 이미징 레이다는 일부 영역에서 라이다, 기존 단거리 레이더, 장거리 레이다를 대체할 전망이다.

글 | 한상민 기자_han@autoelectronics.co.kr  






“중국의 전기차(EV) 메이커 니오(NIO)가 NXP의 최신 4D 이미징 레이다 솔루션을 장착할 것이라는 소식은 이 기술에 대한 관심이 더 커졌음을 반영합니다!” 프로스트앤설리번(Frost & Sullivan)의 티루말라이 나라시만(Thirumalai Narasimhan) 애널리스트가 4D 이미징 레이다와 관련해 이렇게 전해왔다.  

NIO와 NXP의 협력은 지난 연말 ZF가 중국 SAIC의 R-시리즈 모델을 위한 4D 이미징 레이다 론칭 소식 직후 이뤄진 것인데, 이처럼 이미징 레이다 관련 공식 발표들이 최근 잇따르고 있다. 예를 들면, 연초 카메라의 절대자 ‘모빌아이’는 이미징 레이다의 2년 내 양산을 위해 위스트론(Wistron)과 협력한다고 밝혔다. 지난해엔 비오니어(마그나가 인수)가 알베이와 2,304채널 및 288채널 서라운드 이미징 레이다 개발 소식을 전했다.  
 
사실, 자동차 업계에서 4D 이미징 레이다의 물꼬를 튼 것은 2년 전 피스커(Fiscker)와 마그나였고, 이를 전후로 전통적인 자동차 업계의 레이다가 4D 이미징 레이다로 옮겨가는 형국이다. 마그나 일렉트로닉스의 피에르 곰퍼츠(Pierre Gompertz) 전무의 말을 빌리면, ‘업계는 더 나은 수평, +수직, 장거리 해상도를 위해, 그리고 더 높은 등급의 자율주행 도입과 함께 4D 레이다로 이동 중’이다.  

4D 이미징 레이다는 기존 레이다 대비 더욱 정교한 해상도, 확장된 감지 범위와 같은 상당한 기능 향상으로 더 정확하고 상세한 물체 감지 및 분류로 기존 레이다의 한계 극복은 물론, 악천후에서 무용지물인 라이다의 대안으로 떠오르면서 차세대 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)과 자율주행(AD)의 주요 센서로 간택됐다. 이에 앱티브, 보쉬, 콘티넨탈, 덴소, HL클레무브, 마그나, 발레오, ZF 등 주요 티어 1들은 알베이(Arbe), 에코다인(Echodyne), 오큘리(Oculii), 스테라디안(Steradian), 운더(Uhnder), 바야(Vayyar), 텍사스 인스트루먼트(TI), NXP 등 이미징 레이다 칩 메이커, 기타 레이다 전문기술 업체들과 손잡고 주요 OEM을 대상으로 차세대 레이다 개발, 보급에 나서고 있다.

“OEM은 이미 다가오는 모델에 4D 이미징 레이다를 통합하는 방안을 검토하고 있습니다. 레이다에 중점을 둬왔던 티어 1은 이제 이미징 레이다를 라인업에 넣어 제공하기 시작했습니다. 앱티브, 콘티넨탈, ZF 등이 이미징 레이다에 중점을 두고 있는 기존 티어들 중 하나입니다. 심지어 일부 OEM은 실내 감지 애플리케이션에 대해 이미징 레이다를 평가하고 있습니다.” 나라시만 애널리스트가 말했다.



2025년 ADAS 적용         

“이미징 레이더가 갈수록 레벨 2+ 차량에 선호되는 옵션이 되고 있다고 믿습니다. 많은 OEM이 안전을 보장하면서 비용을 절감하기 위해 그들의 현세대 레이다, 경우에 따라 라이다를 교체하고 있음을 보고 있습니다.”
이스라엘의 4D 이미징 레이다 스타트업 알베이(Arbe)의 슐로밋 하코헨(Shlomit Hacohen) CMO가 말했다. 

프로스트앤설리번에 따르면, 북미와 유럽의 주요 시장에서 승용차용 이미징 레이다 센서 시장은 2030년까지 약 370만 대 수준이 예상된다. 자율주행 레벨 3를 위한 1~2개의 장거리 및 단거리 이미징 레이다부터 레벨 4 및 레벨 5를 위한 최대 5개 이미징 레이다가 기존 단거리 레이더(SRR)와 장거리 레이다(LRR)를 대체할 전망이다. 

기본적으로 차량 장착 레이다 수, ADAS 애플리케이션은 크게 늘고 있다. 이미 전 세계적으로 출시되는 신차(레벨 1)의 55%가 자동 긴급제동(AEB), 40%가 적응형 순항제어(ACC), 차선유지 지원(LKA) 시스템을 장착하고 있고, 27%는 CTA/BSD 기능을 갖춰 출고되고 있다. 39% 이상이 레벨 2 기술로 판매되며 ACC + 차선변경 지원(LCA), 고속도로 지원, 자동주차 지원 기능을 추가하고 있다. 또, 사각지대 감지(BSD), 보행자 및 자전거용 AEB, 교차로 감지 지원(CTA)과 같은 기술의 중요성이 높아지면서 장착 레이다 수, 나아가 해상도의 중요성이 더욱 커지고 있다(출처: IDTechEx). 한편, 유럽, 북미, 아시아의 선진 시장에서는 모든 속도에 대한 고속도로 지원(HDA), 도심주행 지원의 자율주행 레벨 2+, 나아가 운전자의 전방주시 의무가 요구되지 않는 자율주행 레벨 3 보급이 기대되면서 더 안전한, 더 낮은 가격의 솔루션이 요구되고 있다.  

4D 이미징 레이다는 기존 레이다 센서 대비 포인트 클라우드 데이터 제공에 따른 정확한 객체 감지와 이에 따른 제어 결정을 강화하는 강력한 툴로 부상하면서 2025년 이후 ADAS 부문에 적용될 것으로 예상된다.
전통적인 레이다 시스템은 수평면을 가로지르며 도로를 스캔하고 물체의 ‘3D(거리, 방향, 상대 속도)’를 식별하는 데 반해, 4D 이미징 레이다는 수직 정보라는 다른 차원을 추가한다. 수평, 수직 데이터의 반사 지점을 감지하고 매핑하면 이미지와 유사해져 사물의 높이, 형태를 알아냄에 따라 레이다 특유의 전천후 300미터 장거리 감지의 특성과 함께 다양한 실제 시나리오 대응이 가능해진다. 예를 들어, 트럭이 지하차도에 접근할 때 그곳을 안전하게 통과할 수 있는지, 주변에 주차된 차량이 있는지, 근접하는 오토바이, 주차된 차량 사이로 난입하는 어린이와 같이 복잡한 도심 시나리오에 대응할 수 있다. 

“티어 1은 ADAS와 자율주행 센서 제품군 개발을 위해 반도체 제조업체와 협력해 OEM에 부가가치를 제공하는 비용 효율적인 솔루션을 실현하려 합니다. 4D 이미징 레이다를 지원하는 레이다 칩셋을 공동개발하기 위해 협력하는 한편 기존 차량 아키텍처에 쉽게 통합할 수 있도록 하려 합니다.” 나라시만 애널리스트가 설명했다.
마그나의 피에르 곰퍼츠 전무은 “마그나는 전체 ADAS 인에이블러 제품군과 완전한 시스템을 제공할 수 있는 전문성을 갖춘 몇 안 되는 서플라이어 중 하나입니다. 카메라에 대한 전문지식은 자율주행으로 가는 길의 핵심 구성요소였고 도메인 컨트롤러는 첨단 기능을 현실화하고 미래를 위한 기반 역할을 합니다. 여기에 ICON 디지털 레이다와 같은 기술과 능동안전 솔루션으로 OEM과 고객을 연결합니다”라고 말했다. 







Frost & Sullivan



라이다 대체 

이미징 레이다의 기존 레이다 대체는 라이다에 대한 고민과 마찬가지로 비용, OEM의 센서 제품군 전략에 따라 달라지겠지만, 적어도 고가의 라이다 센서가 프리미엄 카, 레벨 3 이상의 자율주행 기능 차량에 제한되는 동안 여러 모델에서 카메라 + 이미징 레이다의 조합을 발생시킬 전망이다.  

유니트섹(Uniquesec)의 파히메 라피에이니아(Fahimeh Rafieinia) CTO는 “라이다와 레이다는 다른 지점에서 서로의 장단점이 있습니다. 예를 들어 라이다의 ‘클리닝’은 해상도가 얼마나 좋은지와 관계없이 직면한 과제 중 하나입니다. 이미징 레이다의 대세인 192채널은 레이다의 시야가 얼마나 좋은지를 정의하지 않습니다. 심지어 192개 미만의 채널에서도 우수한 프로세싱과 정보 처리를 통해 대상을 식별할 수 있습니다. 또 레이다에서 FoV가 중요한데, 일반적으로 레이다의 FoV는 주행 가능한 경로를 커버하기에 충분합니다. 단일 레이다를 차량 주변을 모두 스캔하는 360도 라이다와 비교해서는 안 됩니다. 이런 라이다는 디자인 측면에서 양산차에 유용하지 않습니다”라고 말했다. 

프로스트앤설리번은 대부분 OEM이 포괄적인 ADAS/AD 센서 제품군의 일부로서 카메라, 라이다, 기타 인식 센서를 보완하는 역할로 4D 이미징 레이다 적용을 시작할 것으로 예상한다. OEM은 일반적으로 비전 센서와 레이다, 초음파 센서의 조합을 사용해 센서 융합을 달성하고 주변 환경 데이터를 대조했는데, 레이다는 낮은 수준의 ADAS를 위한 센서였고 라이다는 정확한 포인트 클라우드 데이터를 제공하지만 볼륨 모델에는 맞지 않는 옵션이었다.  

이것은 4D 이미징 레이다를 위한 완벽한 시나리오다. 즉, 레벨 2+에서 라이다가 비용 최적화를 위해 제외될 수 있는 반면, 4D 이미징 레이다는 레벨 2+ 센서 제품군부터 완전 자율주행차까지 대부분의 워크로드를 맡을 수 있다. 

나라시만 애널리스트는 “라이다 비용은 볼륨시장의 플레이어가 차량에 통합하기에는 터무니없이 높기 때문에 상대적으로 저렴하고 기존 레이다보다 더 나은 성능을 제공하는 4D 이미징 레이다가 최대 자율주행 레벨 2+까지의 ADAS 기능을 위한 라이다의 대안이 될 수 있습니다. 이는 볼륨 모델에서 ADAS 기능을 제공하고자 하는 OEM에게 특히 중요합니다. 우리는 전통적인 레이다가 제공하는 가치 때문에 특정 영역에서 이미징 레이다가 준비돼 있다고 생각합니다. 2025년 이후 기회를 잡을 것입니다”라고 말했다.  

물론, 레벨 3 자율주행부터 차는 레벨 2+ 보다 더 많은 코너 케이스를 처리해야 하고 추가적인 리던던시를 위해 라이다를 필요로 한다. 레벨 2, 레벨 3 차량 수가 증가함에 따라 비용 효율적이고 고품질인 센서 제품군은 더욱 중요해진다. 

알베이의 하코헨 CMO는 “자율주행으로 나아가면서 차는 카메라와 함께 라이다와 이미징 레이다를 모두 갖출 가능성이 높으며 이런 센서 융합을 통해 각 센서의 다양한 데이터를 결합할 예정입니다. 이런 접근으로 리던던시를 제공합니다”라고 말했다. 





티어 1은 ADAS와 자율주행 센서 제품군 개발을 위해 반도체 제조업체와 협력해 OEM에 부가가치를 제공하는 비용 효율적인 솔루션을 실현하려 한다. 4D 이미징 레이다를 지원하는 레이다 칩셋을 공동개발하기 위해 협력하는 한편 기존 차량 아키텍처에 쉽게 통합할 수 있도록 하려 한다. Magna. 



192채널의 의미   

파히메 라피에이니아 CTO의 말처럼 레이다의 채널 수가 절대적으로 레이다 시야가 얼마나 좋은지를 정의하는 것은 아니지만, 잠재적인 이미징 성능을 말하는 중요 수치 중 하나임은 확실하다. 이것은 송수신 채널 수의 곱으로 카메라의 픽셀과 유사해 8채널 레이다는 12개 채널로 이동했고 현재는 192채널 이미징 레이다가 되고 있다.

일반적으로 채널 수가 증가하면 더 높은 정확도와 정밀도를 제공해 더 나은 포인트 클라우드 데이터를 얻을 수는 있지만, 이것은 종전의 E/E 아키텍처에 부담을 줄 수도 있다. 센서의 전력 소비도 증가한다. 이처럼 비용, 전력 소비, 데이터 대역폭 및 센서가 제공하는 데이터의 균형으로 현재 192개 채널이 대부분 계층의 서플라이어와 OEM의 경로다. 하지만 센서 비용이 크게 증가하지 않고, 더 높은 정밀도, 정확도를 갖춘 포인트 클라우드가 필요하다면 서플라이어와 OEM은 잠재적으로 더 많은 채널로 갈 수 있다.  

알베이의 하코헨 CMO는 “192채널 레이다를 사용할지, 아니면 알베이처럼 2,304채널의 레이다를 사용할지의 결정은 센서가 더 많은 애플리케이션을 지원할 수 있도록 하는 센서 제품군의 미래 보장과 밀접하게 연결돼 있습니다”라고 말했다.
마그나의 피에르 곰퍼츠 전무는 “우리는 ADAS 및 자율주행 애플리케이션의 전반적인 성능과 안전이 중요하기 때문에 사물을 더 잘 추적하고 감지하는 데 도움이 되도록 기술의 해상도와 정확도를 높일 수 있는 기회를 찾고 있습니다. 가상 채널과 관련해 마그나는 언제나 제품을 더욱 개선하기 위해 새롭고 혁신적인 기술을 탐색하고 있습니다”라고 말했다. 




4D 이미징 레이다는 수직 정보라는 다른 차원을 추가한다. 수평, 수직 데이터의 반사 지점을 감지하고 매핑하면 이미지와 유사해져 사물의 높이, 형태를 알아냄에 따라 레이다 특유의 전천후 300미터 장거리 감지의 특성과 함께 다양한 실제 시나리오 대응이 가능해진다. Arbe.

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