애플 라이다 스캐너(라이다 센서). 자율주행과는 다른 역활과 활용.

애플에도 탑재된 라이다 스캐너

자율주행과는 다른 역활과 활용

 

 

라이다 센서라고 하면 우리는 당연히 자율주행차를 떠올리게 됩니다. 하지만 이 라이다 기술이 아이폰에도 있다고 하는데요. 그럼 어떻게 된 일인지 어떤 기능을 하는지 알아보도록 하겠습니다.

 

 

애플의 라이다 센서 어디에 달려있지?

다들 애플 스마트폰을 매일 보면서도 한번도 이게 뭐지?라고 생각하신분들은 별로 없으실 겁니다. 이 라이다기술이 아이폰 프로·프로맥스의 3개의 카메라 아래에 바로 이 라이다스캐너(애플에서 만든 용어)가 탑재되어 있습니다.

 

아니 이게 도대체 무슨 말이지? 혹시 아이폰을 잃어버리면 스스로 자율주행으로 주인에게 돌아온단 말인가?라고 생각할수도 있는 사람은 세상이 단 한사람도 없겠죠?

라이다 센서는 자율주행차 구현에 핵심적인 기술이죠. 차량의 유리나 그릴쪽에 보통 장착하는데요 바로 이 라이다 센서를 통해 사물까지의 거리와 방향을 정확하게 인지하여 안전하게 주행이 가능하다고 합니다

 

lg 로봇청소기 라이다 센서 탑재

 

그리고 우리가 요즘 가정에서 사용하는 삼성 lg 로봇청소기에도 바로 이 라이다가 탑재되어 장애물을 요리조리 피하면서 청소를 하는 것입니다. 시도때도 없이 쾅쾅하면 고장날테니 말입니다.

 

아이폰 라이다스캐너 라이다 센서와 다른 용도

아이폰에 탑재된 라이다 센서는 자동차와는 용도가 좀 다릅니다. 애플의 라이다스캐너는 주변 환경을 3D 모델링, 또는 어두운 곳을 촬영하거나 빠르게 촬영을 할때 원하는 대상물의 초점을 빠르게 잡아주는 역활을 하는 것입니다.

 

뿐만 아니라 자율주행처럼 거리측정에도 사용이 되기도 합니다. 다들 아시겠지만 이번에 국내최초 레벨3 자율주행기술이 EV9이 적용된거 혹시 알고 계시나요? 거기에 사용하는 기능도 일부 들어가 있다는 겁니다.

 

라이다 센서의 가장 핵심은 뭐니뭐니해도 빠르고 정확하고 선명한 빛에 의한 반응신호입니다. 그래야지만 100Km 이상 달려도 모든 사물을 스스로 판별하여 안전하게 자율주행운전이 가능하니 말이죠.(현재 EV9은 시속80Km까지만 적용 가능)

 

라이다센서 정확히 무엇을 말하는 걸까?

EV9 레벨3 자율주행 라이다센서

 

최근 대한민국 최초 대형 전기 SUV EV9에 레벨3등급의 자율주행기술이 탑재되어 세계를 놀라게했습니다. 바로 이 라이다 센서는 고성능 레이저를 사용하여 차량 주변의 환경을 감지하고 분석하는 역할을 합니다.

라이다 센서는 간단히 말해 차량 주변에 있는 물체를 레이저 빛을 이용하여 탐지하는 장치입니다. 이를 통해 차량은 주변 환경에 대한 실시간 정보를 얻을 수 있으며, 도로 상황에 맞게 반응하고 조종할 수 있습니다.

 

라이다 센서는 차량 상단이나 전면, 후면에 장착되며, 레이저 빛을 방출한 후 이를 반사하여 물체까지의 거리와 위치를 측정합니다.

예를 들어, 라이다 센서는 도로 위에 주행하는 다른 차량을 감지할 수 있습니다. 센서는 레이저 빛을 발사하여 다른 차량으로부터의 반사를 측정, 차량 사이의 거리를 계산하고 주행 속도를 추정하는 것입니다.

 

이렇게 얻어진 결과를 빠르게 자율주행 시스템에 전달되어 차량이 알맞은 거리를 유지하도록 도와줍니다.

또한, 라이다 센서는 도로 상황에서 장애물을 감지하는 데에도 사용됩니다. 예를 들어, 센서는 도로 위에 있는 차선, 보행자, 자전거 등의 물체를 식별하고 위치를 파악하여 안전하게 주행하게 됩니다.

 

즉, 라이다 센서는 레이저 빛을 여러 방향으로 발사하여 환경을 스캔하고, 반사된 빛을 다시 수신하여 물체까지의 거리와 형태를 파악하는 자율주행의 핵심기술인거죠.

또한, 라이다 센서는 주행환경의 변화를 감지, 즉각적인 대응이 가능한데요, 비나 안개 등의 악천후 상황에서도 환경을 정확하게 인식하여 차량의 속도나 주행 경로를 조정할 수 있는 것입니다.

이처럼 라이다 센서는 자율주행 기술의 핵심 요소로 작용하며, 차량이 주변 환경을 인식하고 적절한 결정을 내리는 데 큰 역할을 하는데, 진짜 완벽에 가까운 자율주행차는 앞으로 10년 안에는 출시되지 않을까요?

 

라이다 센서로 유명한 회사들

루미나 자율주행 라이다 센서

 

Luminar Technologies 한번쯤 들어봤을겁니다. 고성능 라이다 센서를 개발하는 회사로, 자율주행 차량 및 ADAS(첨단 운전자 지원 시스템) 분야에서 주요한 역할을 하고 있습니다.

 

Luminar의 센서는 장거리 감지와 고해상도 이미지 생성에 탁월한 성능을 보여주는데요. 현재 글로벌 자동화회사들과의 가장 많은 협업이 진행중인 회사입니다.

 

Velodyne Lidar는 라이다 기술을 상용화하고 대중에게 알리는 데 큰 역할을 한 회사로, 고품질의 센서 제품을 제공하고 있습니다.

Waymo모는 구글의 자율주행 자회사로, 자체 개발한 라이다 센서를 사용하여 자율주행 기술을 구현하고 있는것으로 유명한데요. 구글도 전기차회사에 뛰어들지 궁금한 부분입니다. 애플은 전기차시장에 완전 자율주행차로 뛰어든다라고 알려져 있기 때문이죠.

Innoviz Technologies는 자율주행 차량 및 ADAS 분야를 위한 고성능 3D 라이다 센서를 제공하는 회사인데요.  정확한 거리 측정과 높은 해상도 이미지 품질을 제공하여 차량이 주변 환경을 정확히 인식할 수 있도록 지원한다고 합니다.

이 외에도 Quanergy, Ouster, LeddarTech 등 다양한 회사들이 라이다 센서 분야에서 활발한 연구와 개발을 진행하고 있습니다. 많은 회사들이 라이다 기술을 향상시키고 자율주행 분야에 혁신을 가져오고 있다고 합니다.

 

라이다 스캐너는 애플에만 적용된게 아니다?

맞습니다. 사실 이건 애플에만 적용된 기술이 아닙니다. 삼성, 샤오미등등 다양한 최신형 스마트폰에도 비슷한 거리 측정 기능이 적용됩니다. TOF 기술은 광학 및 전자 장치에서 널리 사용되며, 몇몇 스마트폰 제조업체는 이를 활용하여 카메라 시스템에 TOF 센서를 탑재하고 있습니다.

 

애플 라이다스캐너 역시 스마트폰에 탑재된 TOF 기술의 한 예입니다. 애플은 iPhone 12 Pro 및 iPhone 13 Pro 시리즈에서 라이다스캐너를 도입해서 사용하고 있습니다.

 

단, 애플 아이폰은 직접 TOF(dToF) 방식을 사용하여 광원에서 발생한 광 신호를 대상에 쏜 후, 반사된 신호를 센서가 감지하여 거리를 직접 측정하는 방식을 사용합니다.

스마트폰의 TOF 기술을 통해 보다 정확한 거리 측정과 깊이 인식이 가능해지며, 이는 사진, 비디오, 증강 현실 등 다양한 응용 분야에서 혁신적인 기능을 제공할 수 있게 되는 것입니다.

일부 저가 스마트폰은 간접 TOF(iToF) 기술을 사용하여 거리 측정 기능을 제공하는데요. 이는 광원에서 발생한 광 신호가 대상에 반사되고, 반사된 신호를 센서로 감지하여 거리를 측정하는 방식입니다.

 

이러한 기능을 사용하면 3D 이미지나 실시간 깊이 맵을 생성하여 보다 정확한 사진 촬영, 초점 조절, 포트레이트 모드 등을 가능하게 하는 중요한 기술입니다.

 

간접 TOF(Indirect TOF)와 직접 TOF(Direct TOF)

 

1. 직접 TOF

애플이 사용한 직접 TOF는 대상과 직접적으로 상호 작용하는 방식입니다. 일반적으로 레이더 시스템에서 사용되며, 전파나 초음파와 같은 신호를 대상에 직접 보내고, 이를 다시 수신하여 시간을 측정합니다.

 

이 방식은 시간 측정이 신호의 속도에 의해 이루어지기 때문에, 속도 변화에 따라 거리를 계산합니다. 직접 TOF는 주로 레이더 거리 측정이나 위치 추적 시스템에서 활용됩니다.

직접 TOF는 광 신호의 속도보다는 상대적으로 느린 신호, 예를 들어 전파나 초음파를 사용하기 때문에, 간접 TOF에 비해 시간 측정 정확도가 낮을 수 있다고 하는데요.

 

이 방식은 광학적인 제약이 적고, 대상의 표면 특성에 덜 영향을 받는 장점이 있다고 합니다. 또한 장거리 측정에 적합하며, 광학적인 방식보다 넓은 범위를 커버할 수 있다고 합니다.

 

2. 간접 TOF

광원에서 발생한 광 신호가 대상에 반사되고, 이를 감지하기 위해 별도의 감지기를 사용하는 방식이라고 하는데요. 일반적으로 대상이 광 신호를 반사하면 감지기에서 신호를 감지, 시간을 측정하여 거리를 계산합니다.

 

이 방식은 주로 광 센서나 TOF 카메라에서 사용되며, 광학적인 장치를 통해 거리를 측정하는 데 활용된다고 합니다.

간접 TOF는 광 신호가 대상과의 거리를 반사하여 감지하기 때문에, 대상의 표면 특성이나 반사율에 따라 측정 정확도에 영향을 받을 수 있다고 합니다.

 

또한 주변 조명에 의해 광 신호가 감지기로 들어오는 노이즈가 발생할 수 있으며, 이는 측정 정확도를 저하시킬 수 있다고 하는데요, 다만 간접 TOF는 비교적 저렴하고 일반적으로 사용하기 쉬운 방식이라고 합니다.

 

즉, 고가의 제품이 아닌 가격으로 인해 저가형제품에 탑재가 된다고 합니다. 나중에는 가격이 저렴해져서 모든 스마트폰에 직접 TOF를 적용하지 않을까 예상할수 있겠네요.

간접 TOF와 직접 TOF는 각각의 장단점과 적용 분야에 따라 선택되며, 사용되는 TOF 시스템은 이러한 요소들을 고려하여 결정되어 진다고 합니다.