미국 교통부 산하 고속도로교통안전국(NHTSA)이 최근 발표한 2020년 연간 교통사고 자료에 따르면 미국에서 2020년 교통사고 사망자는 2007년 이후 가장 많은 것으로 나타났다.
넥스트웹 보도에 따르면 사망 사고의 45%는 승용차 운전자의 과속, 음주운전 또는 안전벨트 미착용과 같은 위험한 행동을 한 것으로 나타났다. 결국 운전자의 부주의와 과실이 큰 비중을 차지했다는 의미다. 자율주행 차량의 도입을 주장하는 이유이기도 하다.
그러나 자율주행차를 만드는 것은 개념보다는 현실적으로 훨씬 더 까다롭다. 센서, 카메라, 그리고 레이더를 포함하여 주변의 세계를 이해하기 위해서는 지금보다는 크게 진보된 기술이 필요하다. 아마도 가장 중요한 도구는 라이다(LiDAR)일 것이다.
라이다는 ‘빛 감지 및 거리 측정’의 약자다. 나사(NASA)는 1970년대에 우주에서 사용하기 위해 라이다를 개발했다. 레이저 빔을 사용하여 자동차의 컴퓨터와 기계 장치를 위한 3D 비전을 생성하고 안전한 운전 결정을 내리도록 지원한다.
일반적인 라이다 센서는 펄스 광파를 주변으로 방출한다. 펄스는 주변 물체에 반사되어센서로 돌아간다. 센서는 각 펄스가 센서로 돌아오는 데 걸린 시간을 사용하여 이동한 거리를 계산한다. 이 과정은 초당 수백만 번 반복되며, 안전한 탐색을 위해 고해상도 3D 뷰와 주변 지도를 차량에 제공한다. 이를 통해 다양한 조명과 기상 조건에서 300m 이내의 물체들을 식별하고 탐색할 수 있게 해준다.
라이다는 자동차, 전기 자전거, 트럭, 배달 로봇뿐만 아니라 완전 자율주행 차량의 첨단 운전자 지원시스템(ADAS)에 광범위하게 사용된다. 적응형 크루즈 컨트롤, 사각지대 모니터링, 차선 유지, 비상 제동 및 보행자 감지와 같은 기능적 활동에 중요하다.
다른 기술과 마찬가지로 라이다도 끊임없이 진화하고 있다. 자율주행차, ADAS, 지도제작, 로봇공학, 스마트시티에서 테스트 및 상업용 센서를 만드는 벨로다인(Velodyne)의 기술을 들여다 보면 라이다의 개념이 쉽게 파악된다.
벨로다인은 2005년 국방부 산하 연구개발 조직인 고등연구계획국(DARPA)의 그랜드 챌린지에 참가하면서 태어났다. 벨로다인은 기존 카메라와 라이다의 단점을 파악하고 이에 대응하여 새로운 인식 감지시스템을 개발했다. 이 시스템은 최대 90m까지 64개의 레이저를 발사하는 회전공을 사용하여 빛이 반사되는 데 걸리는 시간을 계산, 시속 48km 이상의 속도로 운행하며 전방 도로의 윤곽을 그려냈다.
라이다는 스마트하게 응답하는 교통 흐름을 만든다. 라이다는 차량이 실시간으로 도로를 느끼고 경험할 수 있도록 도울뿐만 아니라 차량과 교통 모니터링 등 다른 인프라 간의 커뮤니케이션도 제공한다.
벨로다인의 최고제품책임자인 싱클레어 바스는 “라이다가 현재 교차로의 기둥에 설치돼 교차로의 흐름을 개선하기 위해 교통상황을 모니터링한다”고 설명했다.
구체적으로 라이다 기반 교통 모니터링은 신호등에 접근하는 보행자뿐만 아니라 자전거 및 기타 도로 사용자를 실시간으로 식별할 수 있다. 또한 다른 차선과 신호등에서 차량의 속도와 수를 측정할 수 있다. 이 데이터를 통해 모니터링 소프트웨어는 신호등 간격을 변경하여 보행자 대기 시간을 줄이고 교통 흐름을 전반적으로 개선할 수 있다.
라이다는 또한 공회전 차량의 수를 줄임으로써 대기 오염을 줄인다. 도시의 지속 가능성을 향상시킬 수 있다. 주변 환경을 이해하는 차량은 연료(또는 배터리)를 보존하는 특정한 주행 기술인 하이퍼마일링 등을 통해 탄소 배출도 줄인다. 예컨대 실시간으로 주변을 파악하면 급제동이나 급가속을 줄이게 된다.
미국 교통부 볼프센터는 2015년 미국인들이 840억 시간을 운전하는데 썼다고 밝혔다. 당시 운행 중인 차량 중 절반이 라이다 센서를 장착했다면 17억 6000만㎾h의 전력을 절감했을 것이라는 추산이다. 이는 1년 동안 평균 16만 5000가구 이상의 미국 가정에 전력을 공급할 수 있는 양이다.
라이다는 우리가 성공적이고 안전하게 스마트시티에 도달할 수 있도록 지원하는 비밀 병기가 된다.
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