프롤로그
첨단 안전장치와 반자율 주행 옵션으로 인해 프리미엄 자동차에는 다양한 센서들이 탑재됩니다. 이 번 글에서 초음파 센서, 카메라, 레이다에서 적외선, 레이저 센서까지 자동차 센서의 종류와 특징에 대해서 알아보도록 하겠습니다.
자동차 센서의 종류와 위치, 감지 범위
프리미엄 자동차의 센서는 제조사나 모델에 따라 센서의 개수나 명칭이 다를 뿐 거의 동일합니다.
먼저 가장 많이 사용되는 범용 센서인 초음파 센서입니다. 동전 크기 정도의 초음파 센서가 앞뒤 범퍼의 중앙에서 측면까지 일정한 간격으로 장착되며 감지 범위는 대략 5미터 이내입니다.
그다음은 우리에게도 매우 친숙한 카메라 센서입니다.
일반적으로 앞유리 즉 윈드실드 중앙 상단의 전방 카메라와 라디에이터 그릴 사이의 센터에 위치한 카메라, 트렁크 도어의 중앙에 위치한 후방 카메라와 양쪽 사이드 미러 아래쪽에 위치한 360도 이미지를 위한 카메라 등 총 5개의 카메라가 장착되어 실시간으로 영상을 촬영합니다.
끝으로 레이다 센서는 감지에 사용되는 전파가 투과성이 매우 좋은 특성을 가지고 있어 보통 앞, 뒤 범퍼 안쪽에 보이지 않게 설치됩니다.
차량의 앞쪽에는 감지 각도가 작지만 먼 거리까지 측정이 가능한 장거리용 레이다 센서를 장착하고 뒤쪽은 감지 각도가 크고 측정거리가 상대적으로 짧은 중거리용 레이다 센서를 장착합니다.
자동차 센서의 특징
초음파 센서(Ultrasonic Sensor)는 사람이 들을 수 없는 파장의 초음파를 발사한 후 반사파를 감지하여 5미터 이내의 큰 물체까지의 거리를 측정합니다.
초음파는 비교적 파장이 크기 때문에 작은 물체 감지나 정확한 형태 인식이 불가능하고 감지거리도 매우 짧지만 가격이 매우 저렴하여 널리 사용됩니다.
카메라 센서(Camera Sensor)는 가시광선을 이용하여 주변 영상을 촬영하고 이미지를 디지털화하여 차량의 컴퓨터로 전송합니다.
이후 컴퓨터가 이미지 프로세싱을 통해 차량, 사람, 차선, 표지판 등 사물을 인식할 수 있게 됩니다. 일부 럭셔리 모델에는 어두운 곳이나 밤에도 영상 촬영이 용이한 열감지 적외선 카메라를 탑재하기도 합니다.
| 센서 | 초음파 센서 Ultrasonic Sensor |
카메라 센서 Camera Sensor |
레이다 센서 RADAR Sensor (RAdioDetection And Range) |
라이다 센서 LiDAR Sensor (Light Detection And Range) |
감지 원리 |
~mm 크기의 단일 파장 음파를 발사 후 물체에서 반사된 음파를 감지하여 측정 |
0.4~0.8μm 파장의 반사되는 가시광선으로 이미지 촬영 |
~cm 단일 파장의 전자파를 발사 후 반사파를 감지하여 측정 (장파장으로 투과 잘 됨) |
~μm 크기의 단일 파장 레이저 발사 후 반사파를 감지하여 측정 (투과율 낮아 차단 잘 됨) |
감지 거리 |
5m 이내의 물체 감지 | 근거리 다양한 형태 감지 | 중거리100 ~ 장거리 200m 이내의 물체 및 속도 감지 |
레이다 보다 짧다 |
감지 각도 |
넓다 | 넓다 | 장거리용 < 40도 중거리용 > 100도 |
좁다 |
| 적용 | 주변 물체와의 가까운 거리 측정 작은 물체 인식 불가 |
윈드실드 전방 카메라 이미지 프로세싱으로 차량, 사람, 차선, 표지판 인식 360도 카메라 주변 장애물 인식 |
전방, 측후방 물체와의 거리, 속도 인식 (높은 신뢰도) 작은 물체, 형태 인식 불가 |
매우 작은 물체까지 3차원 측정 가능하나 주변 환경 영향 크고 고가 (외부 노출 장착 필요) |
초기 군사용으로 개발된 레이다 센서(RADAR Sensor, RAdio Detection And Range)는 신뢰도가 높아 초음파 센서 대신에 단거리용 레이더 센서를 사용하는 제조사도 있습니다.
파장의 길이가 cm 수준으로 길어서 얇은 물체는 쉽게 투과하므로 100에서 200미터 정도 떨어진 원거리 물체의 위치와 속도를 감지할 수 있습니다.
자율주행 자동차나 일부 럭셔리 모델에는 직진성이 매우 좋은, 단일 파장의 레이저를 사용하는 라이더 센서(LiDAR Sensor, Light Detection And Range)가 탑재되기도 합니다.
그러나 3차원 측정이 가능할 정도의 정확도에 비해 주변 환경에 매우 민감하여 노이즈가 많고 고가의 장치라 대중화까지는 시간이 좀 더 필요해 보입니다. 이러한 자동차 센서의 실제 기능에 대해서는 다음 포스팅에서 이어가도록 하겠습니다.
