자율주행차의 센서에 흙탕물이 튄다면?

자율주행차의 센서에 흙탕물이 튄다면? 2018년 12월 구글 웨이모의 유료 자율주행 서비스가 상용화되면서, 자율주행차의 실제 상용화에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 현재 자율주행 기술의 한계와 가능성을 명확히 해야 할 텐데요.

자율주행 센서의 인식에 영향을 미치는 외부 요인도 고민해 볼 필요가 있습니다. 미국 자율주행 스타트업 팬텀 AI에서 근무하는 윤지현 박사는 지난 4월 12일 자율주행 관련 발표에서 웨이모의 라이다 센서 클리닝 시스템 사례를 언급했습니다. 라이다 센서에 흙탕물이나 새의 배설물이 묻었을 경우, 인식에 영향을 주게 되고, 깨끗하게 하기 위한 별도의 시스템이 필요하다는 내용인데요. 이 사례처럼, 자율주행 센서의 외부 오염을 방지하기 위한 시스템도 다양하게 연구되고 있습니다.

이 글에서는 자율주행 센서의 한계와 외부 오염을 방지하기 위한 시스템에 대해서 정리해 보고자 합니다. 자율주행 핵심 센서인 라이다, 레이더, 카메라 중에서 레이더는 전파를 사용하기 때문에 흙탕물 등의 외부 오염에 영향을 받지는 않고요. 외부 오염에 큰 영향을 받는 센서들은 주로 라이다, 카메라 센서입니다.

● 구글 웨이모의 라이다 센서 클리닝 시스템

웨이모는 지난 2017년 더러워진 라이다 시스템을 깨끗하게 하기 위한 시스템을 제안했는데요. 라이다 센서에 일반 자동차와 비슷하게 와이퍼를 추가했습니다. 

l 구글 웨이모의 라이다 센서 클리닝 시스템 컨셉 (출처: 구글)

비, 먼지, 새의 배설물 등 다양한 오염물질을 제거하기 위한 시스템인데요. 빛을 사용하는 라이다 센서는 오염에 취약하기 때문에, 라이다 센서에 묻은 오염물질을 제거할 수 있도록 했습니다.

● 와이퍼와 연결되어 있는 자율주행차의 전방 카메라

카메라에 흙탕물이나 먼지 등이 묻으면, 자율주행차의 인식 성능에 큰 영향을 주게 됩니다. 특히 자율주행차의 전방 카메라는 차선을 인식하는 중요한 역할을 하기 때문에 전방 카메라를 보호해 줄 필요가 있습니다.

이를 해결하기 위해서, 현재 상용화된 부분 자율주행 차량들은 와이퍼의 동작 범위 내에 전방 카메라를 두게 됩니다. 흙탕물이나 먼지가 묻었을 때 와이퍼를 이용하여 닦아 낼 수 있도록 하고 있습니다.

● 테슬라 자율주행 센서 시스템

테슬라는 2016년 10월 새로운 자율주행 센서 시스템을 발표했는데요. 카메라를 주로 사용하고 있는 테슬라는 카메라를 보호하기 위한 시스템도 같이 소개했습니다. 테슬라의 자율주행 시스템은 총 8개의 카메라를 사용하는데요.

l 테슬라 자율주행용 전면 카메라와 측면 카메라 (출처: 테슬라)

전방 3개, 측면 2개, 후방 3개의 카메라 시스템을 사용하게 됩니다. 이 중에서 가장 중요한 것은 전방 카메라인데요. 일차적으로 와이퍼를 통해서 보호해 주고요. 이차적으로 히터를 통해서 눈을 녹여 줄 수 있게 되어 있습니다. 측면 카메라도 히터를 통해서 보호해 주게 됩니다.

● 발레오의 카메라 보호 시스템

프랑스의 자동차 부품회사인 발레오는 지난 2018년 파리모터쇼에서 카메라 센서를 보호하기 위한 에버뷰 센트리캠(EverView Centricam)을 선보였습니다. 이 시스템은 물방울이 묻은 카메라 센서(특히 후방 카메라)를 보호하기 위한 시스템입니다.

l 발레오의 에버뷰 센트리캠 시스템 (출처: 발레오)

카메라 센서를 감싸고 있는 투명한 플라스틱 덮개가 고속으로 회전하면서 물방울을 떨어내는 시스템인데요. 물방울이 묻어서 인식률이 떨어질 수 있는 상황을 보완해 주기 위한 시스템입니다.

● 디엘에치보울스의 라이다 클리닝 시스템

디엘에치보울스(dlhBOWLES)는 CES 2019에서 라이다 센서를 위한 클리닝 시스템을 선보였습니다. 라이다 제조사인 레다테크와 협력해서 데모 시스템을 꾸몄는데요. 이 시스템에서는 라이다 센서에 먼지나 흙탕물이 묻을 경우 물로 씻어 줄 수 있도록 했습니다.

l CES 2019에 전시된 디엘에치보울스의 라이다 클리닝 시스템 (사진: 정구민)

회사 측은 카메라 센서와는 달리 라이다 센서의 경우 물방울이 묻어도 인식에 크게 문제가 없기 때문에 물을 이용한 클리닝 시스템이 라이다 센서의 오염 방지에 효과가 좋다고 밝혔습니다.

● 자율주행 센서 인식률 보장을 위한 센서 보호 시스템

전파를 사용하는 레이더의 경우에는 큰 문제가 없지만, 빛을 사용하는 라이다와 카메라는 먼지나 흙탕물과 같은 외부 오염에 큰 영향을 받게 됩니다. 이 때문에 다양한 보호 시스템이 연구되는 중인데요. 다른 측면에서는 눈, 비, 먼지 상황에서도 완전 자율주행이 가능한 차량은 아직 멀었다는 얘기도 됩니다.

센서 클리닝 시스템에 대해서는 많은 연구가 추가로 필요한 상황인데요. 사용자 측면에서 다양한 아이디어를 내 보는 것도 좋을 것으로 생각됩니다.

글 l 정구민 교수 l 국민대학교

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