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자동차/로봇 미래차 - 자율주행차 기술 및 시장

  • 관리자 (irsglobal1)
  • 2021-12-02 18:52:00
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자율주행차는 자동차와 지능정보(AI+ICBM)를 접목하여 스스로 인지, 판단, 제어하여 운전자의 개입 없이 ICT융합 모빌리티 서비스를 제공하는 인간 친화적 자동차를 의미한다.

 

완전자율주행서비스 실현을 위해 주행환경 인식ㆍ판단, 차량제어, 지도/측위, 휴먼 인터페이스, 통신/보안 등의 고신뢰ㆍ실시간 시스템 기술이 요구되며, 연관된 지능형 반도체, 저전력의 고성능 컴퓨팅 시스템 등의 중요도가 높아지고 있다.

 

단순한 이동수단에서 벗어나 교통약자와 대중교통 취약지에서의 이동과 물류, 긴급 수송 등을 지원하는 기존 교통시스템 또는 무인이동체와 연계한 신서비스를 창출하고 있으며, 이를 지원하는 관련 인프라, 법ㆍ제도 등의 개선이 필요하다.

 

■ 주요 기술 동향

 

▣ 고성능 인포테인먼트시스템

 

연결망에 접속한 자율주행차들은 도착 시간을 맞추고 목적지를 지정하면 안전하고 편안하게 데려다주는 시스템으로 주행 중 운전자가 운전 자체에서 해방되어 여가시간이 늘어나면서 향후 인포테인먼트(Infotainment)는 잠재성이 높은 시장으로 떠오르고 있다.

 

차량 내 인포테인먼트(In-Vehicle Infotainment, IVI) 시스템은 자동차 운행시 쉽게 주행 정보를 확인해 안전하고 편리한 운행을 할 수 있게 돕는 첨단 장치로 기존 DMB(Digital Multimedia Broadcasting)망을 이용해 제공하던 교통 정보와 오락 요소를 차량이나 도로인프라에 설치된 각종 IoT 센서와의 통신을 통해 제공함으로써 기존 기술에 비해 더 빠르고 정확하게 전달할 수 있다.

 

이러한 차량용 인포테인먼트 시스템은 차량의 속도와 주행 정보, 경로 안내, 지도, 주차안내 등과 같은 운전에 필요한 각종 정보뿐 아니라 자율주행이 고도화되면서 차량 내부가 회의 장소, 극장, 노래방 등 사람 친화적인 기능들을 제공하는 다양한 역할로 변신하여 운전 대신 4K나 8K의 고해상도 게임은 물론 VR 게임을 즐길 수 있게 되는 등 인포테인먼트 시스템은 자동차 안에서 벌어지는 모든 문화공간을 변화시키고 있다.

 

▣ 고성능, 고정밀 3D 지도 기술

 

자율주행 기술은 부분 자율주행 단계를 넘어 빠른 속도로 완전 자율주행 단계를 향해 발전하면서 상용화를 위한 도로 인프라, 차량간 통신, 센서의 성능과 저가화 등 갖추어야 할 요소가 차근차근 구현되고 있는 가운데, 안전에 대한 신뢰를 해결하기 위한 방안으로 3차원 고정밀 지도(machine readable 3D/HD map)의 중요성이 크게 부각되고 있다.

 

특히 자율주행의 의사결정 프로세스에 관여하며 안전성을 책임지고 있는 고정밀 지도(HD Map)의 세밀한 정보는 자율주행차가 도로 위를 안전하게 이동하기 위해 반드시 필요한 핵심 요소로 자율주행이 발전하고, 사람과 사물의 움직임이 정교해질수록 탐색 및 제어에 사용하기 위한 고정밀 지도의 높은 정확도가 요구되고 있다.

 

즉, 고성능, 고정밀 3D 지도 기술은 자율주행을 위해 센티미터(cm) 수준의 정밀도를 갖춘 3D 입체 지도로 자율주행 차량이 활성화되기 위해서는 고속의 이미지 센서로 전후 사방을 체크해야 하기 때문에 주행 공간에 대한 정보를 정확하게 전달할 수 있는 고정밀 지도가 반드시 구축되어야 한다.

 

▣ 고성능 라이다(LiDaR) 기술

 

자율주행 자동차의 최종 목적은 스스로의 자율운행으로 상용화가 진행되면서 사람의 눈으로 볼 수 없는 사각지대에 있는 차량, 사람, 도로 위의 위험 물건 등을 정확히 찾아내고, 도로 위 사고를 미리 막기 위해 다양한 방법이 요구되고 있는 상황에서 라이다(Light Detection and Ranging, LiDAR) 센서는 뛰어난 측정 정밀도로 3D 물체를 감지할 수 있어 최근 주목받고 있다.

 

기존의 비전 센서, 레이다 센서만으로는 복잡한 환경 속에 근거리 장애물 탐지성능을 구현하는데 한계가 있는데, 라이다는 장착된 회전식 거울이 레이저 광선을 조금씩 다른 각도로 돌려가며 분사, 목표물에 비추고 돌아오는 빛을 분석해 사물까지의 거리, 방향, 속도, 온도, 물질 분포 및 농도 특성 등을 감지할 수 있는 기술로 다양한 방식의 장애물 탐지용 라이다 기술이 발전하면서 데이터 오차를 최소화시킴에 따라 레이더나 카메라보다 더 높은 정확도의 고해상도 3D 지형지도를 만들 수 있다.

 

이를 기반으로 개발된 자동차용 라이다(LIDAR)는 레이저 펄스를 사용해 자동차 주변 환경의 3D 모델을 만들기 때문에 기본적으로 자율주행 차량이 자동차, 보행자 및 자전거 운전자와 같은 주변 물체를 감지해 근거리 도로 정보를 가장 정확하게 매핑해주는 기술을 제공한다는 점에서 자율주행 차량의 센서로 각광받고 있다.

 

▣ 고성능 레이더(Radar) 기술

 

레이더(Radio Detection and Ranging, Radar) 센서는 감각기관에는 감지되지 않는 전자기파를 송출하여 물체에 부딪쳐서 반사하는 전파의 소요 시간과 주파수의 파장을 측정해 주변 사물과의 거리 및 속도를 탐지하는 장치로 라이다와 마찬가지로 자율주행 차량의 핵심 센서로 쓰이고 있다.

 

레이더는 전파를 발사하여 물체를 감지하고 추적하는데 사용되는 기술로 전파는 빛과 동일한 초속 30만㎞의 속도로 직진하고, 물체에 부딪히면 반사돼 돌아오는 특성을 가지고 있는데, 이때 전파가 물체에 반사돼 돌아오는 시간을 확인하면 정밀한 거리 측정이 가능하다.

 

즉 레이더 센서가 무선신호를 방출하면 그 신호들은 물체에 접촉하여 일반적으로 여러 방향의 다양한 물체에 의해 반사되거나 흩어지는데, 이때 반사된 신호를 기반으로 전자센서 시스템은 반사된 전파의 파형을 분석해 탐지된 대상까지의 거리와 크기, 이동 속도를 측정할 수 있다.

 

이러한 레이더 시스템은 기본적으로 수신기(Receiver), 송신기(Transmitter), 안테나로 구성되어, 반사된 일부 에너지가 레이더로 되돌아오는 신호를 분석하는 방식으로 위험을 감지하게 되면, 연산을 통해 운전자에게 경보 여부를 결정하게 되며, 이후 시ㆍ청각 시스템을 통해 알려주거나 직접 조정하게 된다.

 

이때 목표물까지의 거리를 감지하는 방식은 송신된 신호가 다시 되돌아오는 시간으로부터 계산하고, 또한 물체의 상대적인 속도는 되돌아온 신호 주파수의 도플러 변이로부터 계산해 멀리 있는 물체의 존재와 위치를 감지하고, 물체의 속도, 또 지형과 지물을 감지할 수 있다.

 

■ 레벨별(Lx3/Lx4) 시장규모 전망

 

자율주행차 시장의 세계 시장규모는 2020년 64억 달러에서 연평균 41% 성장하여 2035년에는 1조 1,204억 달러 규모에 이를 것으로 전망되고 있다.

 

특히, 완전자율주행기능의 자율주행차 세계 시장규모는 2020년 6.6억 달러에서 연평균 84.2% 성장하여 2035년에는 6,299억 달러 규모에 이를 것으로 예상된다.

 

자율주행차의 자율주행 레벨 3 이상의 자율주행 기술을 탑재한 양산형 자동차는 2025년경부터 시장을 형성할 것으로 예상되며, 2025년에서 2035년까지 연평균성장률은 14.7%에 이를 것으로 전망되고 있다.

 

<표> 자율주행차 레벨별 세계 시장규모 및 전망 (단위: 억 달러, %)

자료 : Autonomous Vehicles, Navigant Research/ Strategic Analysis of the European and North American Market for Automated Driving, Frost&Sullivan

 

<그림> 자율주행자동차(레벨3∼4) 세계 지역별 출하대수 전망 (단위: 백만대, %)

자료 : Navigant Research

 

Navigant Research 자료에 따르면, 자율주행 레벨3 이상의 자율주행 기술을 탑재한 양산형 자동차는 2025년을 기준으로 전 세계에서 약 26.7백만 대 수준이며, 동 기간에 세계 자동차 세계판매시장은 103.2백만 대 수준으로 전망되고 있다.

 

세계 자동차 세계판매시장에서 레벨 3이상의 자율주행 기술을 탑재한 양산형 자동차의 비율은 약 25.8%로 산출되며, 이를 전력구동 자동차 생산시장 4,000만대에 반영하면 약 1,032만대가 자율주행 레벨 3이상 기능을 탑재한 전력구동 자동차일 것으로 전망되고 있다.

 

 

[2022 국내외 미래차 기술개발 동향과 사업화 전략] 보고서 상세 보기

https://www.irsglobal.com/shop_goods/goods_view.htm?category=01000000&goods_idx=85045&goods_bu_id=

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