확산되는 자율주행 4D 이미징 레이더

빛을 이용하는 카메라, 라이다 센서는 눈, 비가 내리는 상황 등 날씨 조건에 약할 수 있는데요. 이 때문에 4D 이미징 레이더에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 물체의 유무만을 알아내던 기존의 레이더에서 진화하여 물체의 대략적인 3D 모양과 속도를 인식할 수 있는데요. 최근 구글 웨이모, 모빌아이, 엔비디아 등 주요 업체들이 4D 이미징 레이더의 유용성을 강조하고 있습니다.
 

4D 이미징 레이더의 진화

4D 이미징 레이더는 전파를 송수신하는 안테나를 수평, 수직으로 배치하여 물체의 대략적인 모양을 인식할 수 있도록 하는 레이더 센서입니다. 일반적으로 4D 이미징 레이더에서 4D의 의미는 보통 3차원 객체 인식에 더하여 객체의 속도를 인식할 수 있다는 것을 가리키는데요. 아직 해상도가 라이다에 비해서 많이 낮기는 하지만, 객체의 3D 포인트 클라우드 정보와 속도 정보를 얻을 수 있습니다.

<4D 이미징 레이더의 장점, 출처: LG이노텍>

웨이모, 모빌아이, 엔비디아의 4D 이미징 레이더

웨이모는 2020년 3월 발표한 5세대 자율주행차량에 4D 이미징 레이더를 장착했습니다. 이후 블로그를 통해서 4D 이미징 레이더의 사용성을 강조하고 있는데요. 2021년 11월 발표에서는 카메라와 라이다로는 어려운 안개 상황에서 4D 이미징 레이더를 이용하여 차량을 효과적으로 인식할 수 있음을 보이기도 했습니다. CES 2022에서 모빌아이는 ‘자율주행에서 4D 이미징 레이더가 큰 역할을 하게 될 것으로 보인다.’고 발표했는데요. 구글 웨이모와 모빌아이는 4D 이미징 레이더를 자체 설계하고 있습니다.

엔비디아는 2022년 3월 GTC 2022에서 하이페리온 9을 발표했는데요. 하이페리온 8에서 전면에 1개를 배치했던 것과는 달리 하이페리온 9에서는 4D 이미징 레이더로 360도 인식이 가능하도록 했습니다.
 

<안개 상황에서 4D 이미징 레이더를 이용한 차량 인식, 출처: 웨이모>

주요 칩셋업체들도 4D 이미징 레이더 시대를 준비

4D 이미징 레이더를 위한 칩셋 경쟁에는 관련 스타트업과 주요 칩셋업체들이 나서고 있는데요. 이스라엘의 바야(Vayyar), 알비(Arbe)를 비롯해서 미국의 운터(Uhnder) 등 관련 스타트업들이 칩셋을 공급하면서 4D 이미징 레이더도 만들고 있습니다.

인피니언, NXP, 르네사스, TI 등 칩셋업체들도 4D 이미징 레이더를 위한 칩셋 공급에 나서고 있는데요. 인피니언, NXP, TI 등은 이미 관련 업체들과 협력 중입니다. 4D 이미징 레이더 경쟁에 늦었던 일본의 르네사스는 10월에 인도의 4D 이미징 레이더 칩셋 업체인 스테라디언(Steradian)을 인수하면서 경쟁에 합류하게 될 것으로 보입니다.

라이다와는 조금 다른 경쟁 구도

4D 이미징 레이더의 경쟁 구도는 라이다 업체 경쟁 구도와는 조금 다른 모습을 보여주고 있습니다. 라이다 공급이 주요 스타트업 중심으로 이루어지는 데에 비해서, 4D 이미징 레이더는 스타트업들과 주요 부품사 간의 경쟁과 협력이 복잡하게 진행되는 상황입니다.

우리나라의 스마트레이더시스템, 이스라엘의 알비, 바야, 미국의 오큘리(Occulii) 등 주요 스타트업들도 경쟁에 나서고 있는데요. 스마트레이더시스템은 2019년 시장 조사 기관 욜(Yole)의 보고서에서 세계 최고 수준의 경쟁력을 보유하고 있다고 평가되기도 했습니다.

현재 주요 부품사들도 자체적으로 4D 이미징 레이더 개발에 나서고 있는데요. CES 2022에서 선보인 피스커의 전기차 오션에는 마그나가 4D 이미징 레이더를 공급하기도 했습니다. 자동차사에 따라 기존 레이더 시스템의 업그레이드 속도가 다르기는 한데요. 자동차사의 레이더 시스템 업그레이드 정책에 따라 기존 레이더를 공급하던 주요 부품사들과 신생 스타트업 간의 경쟁과 협력이 다양하게 진행될 것으로 보입니다.

적용이 확대되는 4D 이미징 레이더

최근 카이스트 자율주행 및 차량전자연구실(지도교수 공승현 교수)는 스마트레이더시스템과 협력하여 4D 이미징 레이더 데이터셋과 처리 알고리듬을 공개하기도 했는데요. 앞으로 관련 연구에 많은 도움이 될 것으로 보입니다.

<4D 이미징 레이더를 이용한 인식 결과, 출처: 카이스트 공승현 교수 연구실>

4D 이미징 레이더는 날씨 조건에도 영향이 적은 장점이 있어서 앞으로 도심 자율주행에 중요한 역할을 하게 될 것으로 예상되는데요. 자율주행 상용화에 따라 4D 이미징 레이더의 적용도 크게 늘어날 것으로 보입니다. 4D 이미징 레이더와 자율주행 시장에서 우리나라 업체들의 많은 활약을 기대해 봅니다.

참고자료

정구민, 오차영, 권순재, 정현정, 자율주행을 위한 4D 이미징 레이더의 진화, 오토저널, 한국자동차공학회, 2022.07

https://v.daum.net/v/zawFEbOKs1

정구민, 고성능 자율주행센서가 주는 안전성, 2021.12

https://www.youtube.com/watch?v=PQI9W6JdlqQ

완전 자율주행 시대를 위한 센서 솔루션, LG이노텍, 2022.07

https://www.lginnotek.com/news/insightsView.do?idx=96

악천후에도 높은 해상도를 유지하는 자율주행 센서가 있다!?┃4D 이미징 레이더, LG이노텍, 2022.08

https://www.youtube.com/watch?v=6hVWRJmAA78

KAIST AVELAB, K-radar, github, 2022.10

https://github.com/kaist-avelab/K-Radar

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