출처 : https://jidounten-lab.com/y_lidar-toha-matome-eye

 

자율주행 기술이 발전함과 동시에 ‘자율주행의 눈’이라 불리는 LiDAR의 수요가 빠르게 확대되고 있다. 스카이퀘스트 테크놀로지 컨설팅 자료에 따르면, LiDAR 시장 규모는 2021년에 15억 달러, 2022년에 17억 달러를 나타내고, 2023년부터 2030년까지 예측기간 중 13.8%의 CAGR로 성장하여 2030년에는 48억 3,000만 달러 규모로 성장할 것으로 전망된 바 있다.

 

최근 LiDAR 개발 기업이 증가하고 있으며, 미국의 주식 시장에 상장하는 사례도 잇따르고 있다. 벤처 기업이 서서히 판매처를 확보하여 일찍부터 점유율 경쟁이 심화되었다. 여기에서는 LiDAR의 기초 지식을 비롯하여 2024년 시점의 개발 기업들의 최신 동향을 정리했다.

 

1. LiDAR란?

 

1-1. LiDAR의 명칭

 

LiDAR는 ‘Light Detection and Ranging’의 약자로 ‘라이다’라고 읽는다. ‘레이저 레이더’ 또는 ‘적외선 레이저 스캐너’라고도 일컬어진다. 사진은 실제 LiDAR 제품이다. 이러한 제품이 차량 상부 등에 부착되어 자율주행의 눈 기능을 한다.

 

<그림> Velodyne Lidar가 출시한 LiDAR 제품

 

1-2. LiDAR의 기법

 

LiDAR는 빛을 사용하는 리모트 센싱 기술을 이용하여 물체 감지 및 대상물까지의 거리를 측정하는 것으로서, 레이저 빛을 쏘았을 때 그것이 물체에 닿았다가 되돌아오기까지의 시간을 측정하여 물체까지의 거리와 방향을 계산한다.

 

근처 일대에 빈틈없이 쏜 레이저 빛의 측정 결과는 하나하나가 ‘점’으로 나타나며, 그것을 모아 ‘점묘’의 느낌으로 실시간으로 주위 상황 및 대상물까지의 거리와 위치, 형태 등을 파악한다.

 

1-3. LiDAR의 3D 관측 기술

 

LiDAR는 3차원(3D) 관측이 가능하며, 기존의 전파를 사용하는 레이더에 비해 ‘광속밀도’가 높고 짧은 파장을 이용함으로써 더욱 정확하게 검출할 수 있다. 입자와 같은 작은 물체에도 효과적이기 때문에 지금까지는 주로 지질학이나 기상학 등의 분야에서 활용되었지만, 그 높은 관측 정밀도 때문에 자율주행 분야에서도 주목도가 올라가고 있다.

 

현재 자율주행에 특화된 연구개발이 가속화되고 있으며, 뛰어난 기능과 작은 크기를 지향하여 독자적인 기술을 채용하는 신제품으로 타사와의 차별화를 꾀하려는 움직임도 많이 보이고 있다.

 

1-4. LiDAR와 측정 거리

 

LiDAR는 ‘장거리 LiDAR’ ‘중거리 ’LiDAR’ ‘단거리 LiDAR’와 같이 계측 가능한 거리에 따라 부르는 이름이 다르다.

 

각각의 명칭에 대한 거리 범위는 개발하는 기업에 따라 다르지만, 일반적으로 단거리 LiDAR는 10~50m 정도, 장거리 LiDAR는 200m 이상, 중거리 LiDAR는 그 중간 정도이다.

 

2. Solid State & MEMS

 

자율주행용 LiDAR를 개발하는 초기에는 앞서나가는 미국 Velodyne Lidar(벨로다인 라이다)가 사이렌처럼 회전하며 360도 전방위를 감지하는 형태를 개발했고, 그것이 주류를 이루었다. 하지만 지붕 위와 같이 설치 장소가 한정되는 데다 모터의 구동으로 인한 회전 메커니즘이 필요하기 때문에 소형화ㆍ경량화하기 어려우며 구동 부분의 부하로 인해 고장이 날 확률이 높고 내구성 면에서도 문제가 있었다.

 

이러한 문제를 해결하고자 주목받게 된 것이 회전 메커니즘을 가지지 않는 Solid State(솔리드 스테이트) 형태다. 설치 장소도 한정되지 않아 차량의 디자인성이 중요시되는 일반 승용차를 대상으로 할 때도 솔리드 스테이트식을 탑재하는 방식이 유력시되었다.

 

2-1. Solid State

 

솔리드 스테이트식은 LiDAR의 구조적인 종류 중 하나로, 회전 메커니즘을 가지지 않고 특정한 방향을 스캔하는 방식이다.

 

시야각이 한정되기 때문에 전방위적으로 감지하지는 못하지만, 여러 개의 LiDAR를 설치하면 전방위적으로 감지할 수 있다. 크기가 작고 쉽게 부서지지 않으며 설치 장소의 자유도가 높다는 점이 특징이다.

 

2-2. MEMS

 

MEMS(멤스)식은 솔리드 스테이트식의 스캔 방식 중 하나로서, 전자식 MEMS 미러를 사용하여 레이저 빛을 쏴서 자율주행의 주변 환경을 감지ㆍ인식한다.

 

MEMS는 ‘Micro Electro Mechanical Systems’의 첫 글자를 딴 용어이며, 번역하면 ‘미세전자기계시스템’이다.

 

3. LiDAR의 가격 : 개발 초기에는 7만 5천 달러, 지금은 수십만 원 정도

 

자율주행의 개발이 발전하면서 눈의 역할을 하는 센서부의 중요성도 높아졌고, 기존의 카메라나 밀리파 레이더의 결점을 보완할 수 있는 LiDAR가 주목받았다. 개발 초기에는 시험 차량을 위주로 하다 보니 양산화를 하지 못해 가격이 매우 비쌌고, 구글계 웨이모의 자율주행 개발 차량에 탑재한 벨로다인 라이다의 하이엔드 모델의 가격은 7만 5,000달러에 달했다.

 

현재는 스타트업을 비롯하여 많은 기업이 LiDAR를 개발하고 있으며, 시장화를 목표로 기능과 성능을 강화시킨 모델을 잇따라 발표하고 있는데, 범용기기의 가격은 수십만 원대로 떨어졌다.

 

4. LiDAR의 시장 규모 : 2030년에는 200배인 4조 4천억원

 

야노경제연구소에 따르면, LiDAR를 포함한 레이저 시장의 규모는 2017년에 약 25억 엔이었던 것이 2030년에는 약 4,959억 엔까지 200배로 확대될 것이라고 한다.

2030년의 자율주행용 센서의 제품별 점유율은 레이더가 1조 3,914억 엔, 카메라는 1조 2,976억 엔, LiDAR와 레이저는 약 4,959억 엔, 초음파는 약 904억 엔이 될 것이라고 한다.

 

<그림> ADAD / 자율주행용 센서의 세계 시장 예측

주) 1. 기업 출하 금액 기준

    2. 레이더에는 77GHz 밀리파 레이더, 24GHz 준밀리파 레이더가 포함

    3. 카메라에는 센싱 카메라, 리어/서라운드뷰 카메라가 포함

    4. 2020년 이후는 예측값

 

또한 프랑스의 조사회사 욜 디벨롭먼트가 2019년에 발표한 조사 결과에 따르면, LiDAR 시장 규모는 2024년에 60억 달러로 확대되고, 그중 70%를 자동차 관련이 차지할 것이라고 한다.

 

5. LiDAR로 인해 경관이 변형되는 취약성

 

게이오기주쿠 대학이 2024년 2월에 한 발표에 따르면, LiDAR에 관한 망라적인 시큐리티 조사를 통해 새로운 취약성이 발견되었다.

 

고주파 레이저를 조사(照射)함으로서 센서상에서 광범위하게 물체를 삭제하거나 위장 데이터를 주입할 수 있다는 취약성이 있다는 점이다. 공격할 LiDAR의 레이저 발사 주파수보다 높은 주파수로 레이저 펄스를 대량으로 발사하여 계측을 방해하면, 물체를 소거할 수 있다.

 

LiDAR는 ‘자율주행의 눈’이기 때문에, 이러한 취약성을 노린 해커의 공격으로 인해 사고가 발생할 수 있다는 우려를 방치해서는 안 된다.

 

6. ‘LiDAR는 불필요하다’는 설

 

LiDAR는 가격이 비싼데, LiDAR의 역할을 AI(인공지능)이 대체할 수 있다는 설도 있다. 예를 들어 Revatron은 물체의 거리와 움직임을 학습할 수 있는 세계 최초의 AI 스마트 카메라를 발표했으며, LiDAR를 대신하는 저렴한 센서로서 기대를 받고 있다.

 

LiDAR의 필요성을 부정하는 대표적인 예로는 미국의 EV 대기업 테슬라가 있는데, 테슬라도 카메라 및 적외선 레이더 등을 주체로 자율주행 시스템을 구축하고 있다.

 

LiDAR와 카메라 모두 연구개발을 통해 지속적으로 발전하고 있기 때문에, LiDAR의 유무에 대해 현재로서는 정답이 없다. 하지만 ‘LiDAR VS 카메라’라는 관점에서 개발 경쟁의 행방을 살펴보는 것은 흥미로울 듯하다.

 

[2024년 스마트센서 기술개발 동향과 산업 분야별 활용 실태 및 시장 전망] 보고서 상세보기

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