‘돈을 벌려면 먼저 돈이 많이 모이는 곳을 찾고 거기서 놀아라’라는 말이 있습니다.지난 10년은 스마트폰 시대의 모바일 시장이 세계 경제를 이끌었다면 향후 10년은 친환경 전기차 분야가 세계 경제를 이끌어갈 것이라는 것을 전문가들은 전망하고 있습니다.또 코로나19로 앞당겨지고 있는 4차 산업혁명과 AI 기술로 자동차 산업은 서로 상호 간 융복합 등 화학적 결합 등을 통해 시장은 급성장할 것으로 기대하고 있습니다.자동차 산업은 자동차와 관련된 수만 개의 부품과, 또 부품 이외의 관련 분야가 서로 유기적으로 상생의 관계로 시스템화되어 있습니다. 게다가 4차 산업, 반도체 등 미래 주도 산업이 다양하게 형성되어 있습니다.상황이 이렇다 보니 2020년 12월 애플에서 ‘모바일에 바퀴 달기’라는 슬로건으로 모빌리티 무대에 뛰어들겠다고 선언합니다. 자동차에 대한 생산라인이 없는 관계로 위탁생산을 해야 하는 문제점은 없지만 애플이 자동차 시장에 진입한다는 것은 그만큼 앞으로 자동차 시장이 얼마나 성장할지에 대한 반증을 보여주는 것이 아닌가 싶습니다.
그렇다면 한국의 자동차 기술 수준은 어느 정도일까요?우리나라 전기차 완성도는 이미 선진국 수준에 도달했습니다. 다만 자율주행 기술, 특히 알고리즘, AI 기술은 선진국에 비해 3~4년 정도 뒤처졌다고 합니다.향후 1년의 기술개발과 시장성장의 속도는 지난 10년의 속도와 같다고 합니다. 이러한 급격한 변화는 우리에게 또 다른 기회와 위험이 될 수 있지만 향후 10년간 자동차 관련 분야의 부가가치 폭발력은 누구도 예상하지 못할 정도로 폭발적일 것으로 보입니다.
오늘은 향후 자동차 기술의 핵심인 자율주행 기술 동향에 대해 말씀드리겠습니다. 우선 자율주행이 가능하려면 그에 맞는 기술과 부품이 필요합니다.또한 자율주행에 가까워질수록 고성능, 고화소 센서 및 내장 카메라 수요가 증가할 것입니다.
해당 센서 시장에는 레이더, 라이더, 화학 센서, 영상 센서, 압력 센서, 타이어 공기압 센서, 관성 센서, 초음파 센서, 마그네틱 센서 등이 포함되어 있습니다. 이 중 가장 큰 부분을 차지하는 센서는 레이더와 영상입니다. 이에 레이더 시장은 2016년 25억달러 규모에서 2022년 62억달러로 확대될 전망이며 영상은 22억달러에서 77억달러로 증가할 전망입니다.또한 센서를 통해 인지된 환경정보를 가지고 상황판단 및 제어를 하기 위해서는 초고속, 초저지연 통신기술이 필요한데 이에 적합한 기술이 5G입니다. 그래서 여기서는 자율주행에 필요한 핵심기술인 레이더와 5G 통신기술에 대해 설명합니다.먼저 무선통신 기술에 대해 말씀드리면 차세대 이동통신인 5G가 상용화되고, 또 5G는 AI, IoT, 자율주행, 스마트시티 등의 영역에 적용될 것으로 예상됩니다.우선 자동차 분야를 보면 자율주행을 위한 이종산업 간 협업이 강화될 것으로 보입니다.말 그대로 자동차 제조사와 이동통신사, 그리고 IT 기업 간에 긴밀한 협업이 이뤄질 것으로 보입니다.모바일 분야를 보면 기존 방식에서 5G가 추가되기 때문에 소형화 및 전파 간섭으로 개발에 어려움을 겪고 있습니다. 또 5G망 구축 및 안정화되기까지는 4G와 병행 사용할 것으로 보입니다.다음으로 IoT 분야를 보면 아마 5G에서는 새로운 킬러 애플리케이션으로 대두될 가능성이 높은 분야라고 할 수 있을 것입니다. 특히 고속 전송 서비스가 필요한 VR, AR과 초지연 및 초연결이 필요한 IoT 기기를 중심으로 시장이 형성되지 않을까 싶습니다.참고로 요즘 보면 드론 서비스가 급부상하고 있는 것 같습니다.
다음은 자율주행 수준에 대해 설명해 드리겠습니다.단계적으로 운전 자동화 수준에 따라 자율주행 레벨을 포에서 파이브 단계로 구분하고 있습니다.자동차의 기능과 성능에 따라 레벨을 구분하고 있고 레벨 3부터 자율주행차로 되어 있습니다. 왜냐하면 레벨 3부터 비상시 이외에는 사람 대신 자동차가 스스로 운전하기 때문입니다. 참고로 현재 판매되는 자동차의 수준은 모두 레벨2 이하에 해당한다고 보시면 됩니다.2020년 7월부터 자동차 전용도로에서 애소 주행할 수 있는 레벨 쓰리급 부분 자율주행차의 제작과 판매가 허용됐다고 하니 조만간 볼 수 있지 않을까 싶습니다.
그렇다면 위에서 설명한 레이더는 어떤 기술일까요?레이더는 그림에 나와 있듯이 사물에 대한 분해능과 분류, 그리고 사물추적능력에 의해 기술적 난이도가 형성되어 있고, 또 정확도를 위한 채널 수와도 관련이 있습니다.현재 시판되고 있는 레이더는 모두 2D레이더이며, 또한 각각의 레이더 업체들은 향후 자율주행을 위해 필요한 3D 및 4D레이더를 제작하기 위해 선행개발을 열심히 하고 있습니다.좀 더 자세히 설명하자면 레이더는 Radio Detection And Ranging의 약자로 Radiowave를 이용하여 물건에 대한 거리 및 위치를 수집하고 도플러 효과를 이용하여 상대 속도를 측정합니다.
그리고 사물과의 거리를 측정하기 위해서 ToF 즉 Time of Flight를 측정하고 보여드리는 식이 바로 그것입니다. 여기서 잠깐 ToF에 대해서 설명을 드리자면 ToF는 말 그대로 비행시간 측정입니다. ToF는 피사체를 향해 발사한 빛이 반사돼 돌아오는 시간으로 거리를 계산해 사물의 입체감이나 공간정보, 움직임 등을 인식하는 센싱 기술입니다.
보여드리고 있는 그림은 도플러 효과의 예로 구급차 사이렌 소리로 구급차의 속도를 측정할 수 있음을 보여드리고 있습니다.말 그대로 도플러 센서는 물체의 속도나 도플러 신호의 유무로 존재를 검출할 수 있습니다.센서에서 송신되는 마이크로파는 반사물이 존재하면 반사되어 옵니다.또한 송신한 신호와 반사되어 온 신호의 위상차는 이동 속도에 따른 주파수가 됩니다.이것을 도플러 주파수라고 합니다. 이 도플러 신호를 IQ 검파기라는 회로로 검파하여 그 위상을 조사함으로써 반사물의 접근이나 이반을 판단할 수 있으며 이를 도플러 레이더, 즉 연속파 레이더라고 합니다.이러한 도플러 레이더는 송신기와 수신기 사이에 간섭이 일어나지 않도록 하는 수준으로 제한되는데 이때 송신기의 잡음이 수신기측으로 전이되어 수신기의 민감도를 떨어뜨릴 수 있습니다.이러한 연속파 레이더의 단점을 보완한 것이 주파수 변조형 연속파 레이더 FMCW 레이더이며 FMCW 레이더는 스펙트럼의 폭을 넓혀 시간 정보까지 포함하는 레이더입니다.이러한 레이더는 커버 영역에 따라 구분됩니다.가장 짧은 영역을 감지하는 SRR이 있고 중간 정도의 MRR이 있으며 가장 먼 거리를 감지하는 LR이 있습니다.SRR은 대부분 후방을 감지하는 역할을 하고 있고 MRR과 LRR은 전방의 사물을 감지하는 역할을 하고 있습니다.
오늘은 향후 10년 세계 경제를 이끌어갈 자동차 자율주행에 필요한 핵심 기술 및 부품인 레이더에 대해 소개했습니다.앞에서 서술한 것처럼 기술의 흐름이 돈의 흐름입니다.제가 이 채널을 통해 이야기하는 기술이나 부품 관련 업체를 잘 살펴보세요.조사해 보면 어디에 투자를 해야 할지 알 수 있을 겁니다.돈이 모이는 곳에서 놀아요.
감사합니다。