자율 주행 차량은 우리 주변에 물리적 상거래가 적용되는 방식에 혁신을 일으킬 것입니다. 이미 인구가 많은 여러 도시에서 자율 배송 봇이 운영되고 있으며, 도로를 탐색하여 목적지까지 물건을 배달합니다.
향후 10년 이내에는 도로에서 운전자가 없는 대형 세미 트럭을 볼 수 있을 것입니다. 그러나 이러한 차량의 크기, 중량 및 가치가 증가함에 따라 차량을 조종하는 정확도, 안정성 및 유도 시스템이 점점 중요해지고 복잡해지게 됩니다.
현재 자율 주행 차량의 안내 시스템에는 여러 방법이 사용됩니다. Lidar와 카메라는 이 분야에서 가장 일반적으로 활용되는 기술입니다. 여기서는 자율 주행 애플리케이션의 Lidar와 카메라 기술을 비교하여 획기적인 용도를 선보일 것입니다.
Lidar(와 레이더)란 무엇일까요?
Lidar는 광 검출 및 측정을 의미하며 레이더 기술과 기능상 유사합니다. 전파의 방출, 반사, 수신에 의존하는 레이더는 30cm에서 3mm까지의 전자기 주파수를 사용합니다.
방출되면 매체에서 반사되어 방출 지점 근처에서 수신됩니다. 빛이 이동하는 데 걸리는 시간은 반사 물체가 얼마나 멀리 있는지를 나타냅니다.
기본적으로 레이더와 Lidar의 유일한 차이점은 시스템에 사용되는 전자파의 방출 주파수입니다. 그러나 이 주파수 차이가 두 파장 범위의 기능에 영향을 미칩니다. 예를 들어 레이더는 볼링공(24cm)보다 큰 물체만 감지하나, 최대 10,000m 떨어진 물체까지도 감지할 수 있습니다.
반면 Lidar는 볼링공보다 10,000배 작은 물체를 감지할 수 있지만 200m 떨어진 물체만 감지할 수 있습니다.
자율 주행 차량의 Lidar 시스템은 크고 작은 물체를 감지하는 역할을 하며, 흔히 200m보다 더 멀리 있는 물체는 바로 감지되지 않습니다. 따라서 Lidar는 자율 주행 애플리케이션을 위한 자연스러운 전자기 주파수를 선택할 수 있습니다.
중요한 요소인 카메라
자율 주행 차량에 사용되는 카메라는 물체에서 반사되는 가시광선 스펙트럼을 감지하는 특수 이미지 센서입니다. 태양이 엄청난 양의 자외선과 가시광선을 방출하기 때문에, 이미지 센서는 가시광선의 많은 주파수를 감지할 수 있습니다. 이는 인간의 눈이 빛을 보는 방식과 유사합니다(즉, 빛이 태양에서 방출되고 다양한 주파수(색상이라고 불리는 것)에서 물체를 반사하고 이미지 센서에서 수신함).
가시광선 스펙트럼은 380~740nm로, 23개로 잘린 머리카락 한 가닥보다 큰 물체를 감지하는 데 적합합니다. 대부분의 카메라와 이미지 센서는 특수 렌즈 없이는 작은 물체를 볼 수 없으나 사람보다 작은 물체를 보아야 하는 경우는 드뭅니다.
자율 주행 애플리케이션의 카메라에서 120만 화소의 낮은 이미지 센서 해상도로 이미지를 정확하게 인식할 수 있습니다. 참고로 사람의 눈은 5억 7,600만 화소의 카메라와 동등합니다.
Lidar와 카메라 비교
자율 주행 차량의 카메라와 Lidar에 대해 널리 논의되고 있습니다. 이러한 주장의 아이러니는 이런 기술이 센서의 전자기 방출, 반사 및 수신이라는 동일한 원리에 의존한다는 것입니다.
그러나 Lidar와 카메라 기술의 근본적인 차이점은 Lidar는 보이는 빛을 방출하는 반면 카메라는 그렇지 않다는 것입니다. 이를 통해 Lidar는 동시에 감지되는 많은 물체까지의 거리를 매우 정확하게 계산할 수 있습니다.
따라서 논쟁은 "어떤 기술이 더 나은가?"라는 질문에서 "어떤 기술이 더 발전되었는가?"라는 질문으로 바뀔 수 있습니다. 최신 CMOS 이미지 센서는 1993년 NASA의 JPL에 의해 발명되었고 최신 카메라의 기술로 채택되며 금세 유명해졌습니다. 엔지니어 David Hall은 2005년에 Lidar를 만들었습니다.
최신 카메라가 많이 개발되고 테스트되었다면 기술이 우수하다는 뜻일까요? 한 마디로 대답하자면 아직 아무도 모릅니다. 두 가지 기술 방법 모두 차고 AV 스타트업부터 세계 최대 자동차 제조사에 이르는 다양한 회사에서 많이 활용되었습니다. 그러나 완전한 자율 주행 기능을 실현해 낸 기업은 아직 없습니다.
미래의 Lidar와 카메라 논쟁
Lidar와 카메라 기술은 놀랍도록 강력하며 뚜렷한 장점을 갖고 있습니다. Lidar는 도시 전체를 서브 밀리미터의 정확도로 매핑할 수 있으며, 이미지 센서와 카메라 기술은 더욱 발전되고 널리 생산됩니다. 카메라에 의존하는 Tesla는 2023년까지 완전 자율로 차량을 주행할 수 있을 것이라고 말합니다.
선호하는 기술을 물었을 때 Elon Musk의 답은 "인간은 눈과 생물학적 신경망으로 운전하기 때문에, 카메라와 실리콘 신경망이 자율 주행에 대한 일반화된 해결책을 달성하는 유일한 방법이라는 것이 이해가 됩니다"였습니다. Tesla 설립자의 말이 맞을 수도 있고, Lidar의 미래가 더 빨리 채택될 수도 있습니다. 자율 주행을 완벽하게 지원하고 이후 규모에 맞게 폭넓게 개발할 수 있는 첫 번째 기술이 자율 주행 경쟁에서 승리할 것입니다.