이미징 레이더 vs 라이다: 감지 기술의 새로운 관점
최근 몇 년간 감지 기술의 발전은 다양한 산업을 변화시키는 데 중요한 역할을 수행했다. 그 중에서도 이미징 레이더와 라이다(LiDAR: Light Detection and Ranging 빛 탐지 및 범위 측정)라는 두 가지 주요 기술이 자동차 산업에서는 강력한 도구로 부상했다. 두 기술 모두 장점을 가지고 있지만, 오늘날에는 이미징 레이더가 완전 자율주행을 실현하기 위한 환경 구축에 핵심 센서로 인정받고 있다.
라이다(LiDAR)는 불과 몇 년 전만 해도 3D 매핑과 고해상도라는 강력한 성능으로 자동차 업계로부터 화재의 토픽으로 떠올랐다. 하지만 자율주행차량은 어떠한 도로 환경에서도 일관되고 안정적인 성능을 필요로 하는데, 라이다의 한계점들이 상용화되기에 제한이 되고 있다.
오늘날 이미징 레이더는 완전 자율주행 환경을 실현하기 위한 최적의 센서로 인정받고 있다.
레이더(RADAR) 기술은 19세기, 전쟁 중에 탐지 및 추적 시스템의 필요성에 의해 개발이 시작되었다.
그리고 자동차 레이더 시스템의 초기 연구와 개발은 1970년대에 주로 충돌 방지 및 어댑티브 크루즈 컨트롤(ACC: Adaptive Cruise Control) 애플리케이션을 위해 발전되었다. ADAS에 차량용 레이더가 광범위하게 채택되고 관심을 받기 시작한 것은 1990년대 후반과 2000년대 초반으로, 생산 차량에 통합 가능하도록 크기가 작으면서 비용 효율적으로 개발되었다.
2000년대 후반부터 자율주행이 관심 대상으로 떠오르고, 2010년대에는 본격적으로 주요 화두가 되면서 바로 테스트가 가능했던 3D 감지 센서인 라이다가 스포트라이트를 받기 시작했다. 하지만 최근 몇 년 동안 라이다가 한계를 극복하기가 쉽지 않았던 반면 레이더 기술은 혁신적으로 발전을 이뤘다.
속도와 수평 정보만을 감지하던 기존 차량용 레이더는 한 걸음 더 나아가 높이를 감지하고 거기에 속도 데이터까지 더해 주변 환경의 3D 차원을 제공할 수 있게 되었다. 해당 기술이 4D 이미징 레이더로 거리, 속도, 각도 등 움직이는 물체의 동작에 대한 자세하고 정밀한 감지 정보를 제공한다.
최근 들어 자동차 애플리케이션에서 고급 감지 기능의 수요가 증가하고 있는데 이에 대한 솔루션이 바로 4D 이미징 레이더다. 악천후 환경이나 가시성이 낮은 상황 속에서도 주변 환경에 대한 정확하고 상세한 정보를 제공할 수 있어 차세대 자율주행차에 핵심이 되는 센서 기술이다.
이미징 레이더의 잠재력은 단순히 날씨 문제를 극복하는 그 이상을 넘어선다. 4D 포인트 클라우드를 통한 고해상도 데이터를 캡처할 수 있기 때문에 자율주행차가 주변 물체 및 환경을 보다 정확하게 인지할 수 있다. 이러한 새로운 센서 기능들은 자율 주행 차량의 안전성, 신뢰성, 효율성을 크게 향상시킬 수 있다.
- 악천후에서도 안정적: 이미징 레이더의 주요 장점 중 하나는 악천후와 같은 조건에서도 안정적인 감지 성능을 제공한다는 점이다. 심한 비, 눈, 안개, 먼지 등과 같은 요인에 영향을 받을 수 있는 라이다와는 달리, 이미징 레이더는 이런 상황에서도 강력한 성능을 발휘한다.
- 3D + 속도 감지: 레이더는 도플러 효과 원리를 활용하여 정확하게 동시 속도 측정에 뛰어나며, 악천후에서도 장거리에 걸쳐 신뢰할 수 있는 속도 정보를 제공한다. 반면, 라이다는 두 프레임의 차이를 계산한 간접적인 속도 추정에 의존하기 때문에 노이즈와 부정확성이 발생할 수 있다.
- 거리 및 범위 확장: 이미징 레이더는 감지 거리와 범위면에서 라이다를 능가한다. 라이다 시스템은 일반적으로 빛이 전파되는 특성으로 인해 거리가 제한되어 있어 단거리에서 중거리 애플리케이션에 더 적합하다. 반면, 이미징 레이더는 장거리 감지 기능을 제공할 수 있으므로 감시, 국경 모니터링, 대규모 매핑 프로젝트와 같은 더 넓은 시야가 필요한 애플리케이션에 적용될 수도 있다.
- 높은 물체 투과율: 이미징 레이더는 다양한 물질들을 투과할 수 있는 전파를 방출하여 작동하므로 방해 요소를 넘어 정보를 캡처할 수 있는 반면, 라이다는 단단한 고체 물체나 장애물을 투과하지 않고 표면을 매핑 및 감지하도록 설계되어 있다.
- 비용 효율성: 라이다 기술은 최근 몇 년간 비용 절감에 있어 진전을 보여주었지만, 여전히 이미징 레이더에 비해 비싸게 측정되고 있다. 이미징 레이더 시스템의 생산은 일반적으로 잘 정립되어 있는 레이더 기술과 대량 생산 능력을 활용하기 때문에 비용 효율성이 더 높다.
- 실시간 성능: 실시간 응답과 신속한 데이터 수집이 필요한 특정 애플리케이션의 경우, 라이다보다 이미징 레이더가 유리하다. 라이다 시스템은 일반적으로 상세한 포인트 클라우드 또는 3D 모델을 생성 및 처리하는 시간이 필요한 반면, 이미징 레이더는 광범위한 후처리 없이 실시간 정보 제공이 가능하다. 이러한 특성은 자율주행, 로봇 공학, 감시 시스템과 같이 실시간 의사 결정이 중요한 동적 환경에 특히 실용적이다.
이미징 레이더와 라이다 모두 고유한 강점들을 가지고 있지만, 이미징 레이더가 제공하는 강력한 이점으로 인해 여러 애플리케이션에서도 유용한 옵션이다. 까다로운 조건에서의 성능 안정성, 확장된 감지 거리 및 범위, 높은 장애물 투과 능력, 비용 효율성, 실시간 성능 기능 등 이미징 레이더는 강력한 감지 기술로도 톡톡히 자리매김하고 있다. 이미징 레이더 시스템이 지속적으로 기술력이 발전하고 향상됨에 따라 전반적인 산업에 도입이 증가하여, 강력하면서도 효율적인 공간 데이터 수집이 필요한 애플리케이션에 혁신을 가져올 것으로 예상된다.