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제목 ADAS 센서와 미국 자율주행차 시장현황
등록일 2018.03.06 조회수 329
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ADAS 센서와 미국 자율주행차 시장현황 

 

 

- 카메라, 레이더, 라이다 등 ADAS 센서 기술의 발전 -

- 미국 자율주행 자동차시장의 주도권 각축전 - 

 

□ 개요

 

  ㅇ 자율주행 자동차의 기술 구성

    - '2018 국제가전전시회(CES)'에서 가장 뜨거운 관심사 가운데 하나는 인공지능(AI)을 기반으로 한 자율주행 자동차

    - 자율주행 자동차의 핵심이 되는 기술은 첨단운전자보조시스템(Advanced Driver Assistant System, ADAS)을 기반으로 함.

    - ADAS2017 3월 인텔(Intel)에서 153억 달러를 들여 인수한 모빌아이(Mobileye)가 최초 개발한 시스템으로 자동차 및 특수 차량의 안전성과 효율성을 높이고 이동성을 형성함으로써 자율주행의 기술적 뒷받침을 마련

 

  ㅇ ADAS의 핵심은 센서

    - 분석전문기관인 Strategy Analytics에 따르면 세계 ADAS 시장규모는 2023438억 달러에 달할 것으로 예상되며 같은 해 센서 매출액은 168억 달러에 달하는 등 전체 ADAS 시장규모에서 센서가 차지하는 비중이 가장 높음.

    - ADAS는 크게 인지, 판단, 제어 세 분야의 기술로 구성됨. 인지 영역은 센서(Sensor)를 사용해 장애물, 도로표식, 교통신호 등을 인식하는 기술

 

 

□ 자율주행 자동차의 단계와 ADAS의 형태

 

  ㅇ 자율주행 자동차의 발전 5단계

    - 자율주행 기술단계에서는 수동에서부터 완전자율주행까지 레벨을 5단계로 나눌 수 있는데, 현재 레벨 3~4를 향해 발전하는 중

 

자율주행 기술단계

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자료원: IQ Intel

 

    - 인텔의 자율주행 솔루션 담당 수석 시스템 엔지니어인 W씨는 "자율주행의 근본적인 과학이 성숙돼 현실적으로 실현될 수 있는 시점까지 오랜 시간이 걸렸다. 우리는 아직 완전한 자율주행을 할 수는 없지만 점점 가까워지고 있다"고 설명

 

  ㅇ ADAS 구현 형태

    - ADAS는 교통 환경에 따라 속도를 조절할 수 있는 기능인 '적응형 크루즈 컨트롤(Adaptive Cruise Control, ACC)'을 핵심기술로 해 발전 중

    - 능동적인 안전시스템으로 충돌 위험 시 운전자가 제동장치를 밟지 않아도 스스로 속도를 줄이거나 멈추는 '자동긴급제동(Autonomous Emergency Braking, AEB)', 차선 이탈 시 주행 방향을 조절해 차선을 유지하는 '차선이탈자동복귀(Lane Keep Assist, LKA)' 등이 있고, 수동적인 시스템으로는 차선 이탈 시 운전자에게 경고하는 '차선이탈경고(Lane Departure Warning, LDW)', 앞 차량과 충돌이 임박한 것을 경고하는 '전방충돌경고(Forward Collision Warning, FCW)' 등이 있음.

 

자율주행에서 ADAS 구현 형태

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자료원: Markets and Markets

 

    - 차 주변을 분석하고 인지하는 등 운전 조건에 대한 데이터를 ECU(Electronic Control Unit)에 제공하는 센서는 ADAS시장에서 비중이 가장 높고 성장 속도도 가장 빠름. 주행 시 차선, 교통표지판, 신호등, 보행자 등 정확한 정보 파악을 위해서는 강력한 기능의 센서가 필요함.

 

 

□ ADAS 센서의 구분

 

  ㅇ 카메라

    - 카메라(camera)는 레이더, 라이다를 통해 파악할 수 없는 정확한 형상정보를 파악할 수 있다는 점에서 ADAS 시스템에서 가장 기본이 되는 센서임. 교통 표지판 인식, 사각 지대 탐지, 차선 이탈 등을 판단하기 위해서는 카메라를 통한 정확한 데이터 분석이 필수

    - 스테레오(stereo) 방식의 카메라를 이용하면 렌즈 간 시각 차를 이용해 물체를 3차원으로 인지함으로써 형상정보에 거리정보까지 얻을 수 있다는 이점이 있으나, 가격도 상승하는 단점도 존재해 단안(mono) 카메라를 통해 여러 기능을 동시해 수행할 수 있도록 하기도 함.

    - 카메라 이미지 처리 기술을 기반으로 하는 모빌아이는 카메라 기반 이미지 처리 알고리즘과 ADAS 기능을 작동시키는 제품을 출시해왔는데, 최근 'EyeQ5'라는 이름의 차량용 프로세서를 발표

 

모빌아이의 자율주행 자동차 시각정보 식별기술

https://img.purch.com/mobileye-autonomes-fahren/o/aHR0cDovL21lZGlhLmJlc3RvZm1pY3JvLmNvbS9WL1QvNjMzNTkzL29yaWdpbmFsLzI5QVVUT05PTU9VUzEtbWFzdGVyNzY4LmpwZw==

자료원: New York Times

 

  ㅇ 레이더

    - 레이더(Radio Detection And Ranging, Radar)는 허공에다 전자파를 쏜 다음, 어떤 물체에 부딪혀 돌아오는 반사파를 측정해 탐지된 물체의 방향, 거리,속도 등을 파악하는 시스템

    - 전파를 이용하기 때문에 기상환경이나 밤낮을 구별하지 않고 안정적으로 거리 측정을 할 수 있어 카메라를 보완하는 역할을 함.

    - 레이더는 측정 거리와 측정 각도를 동시에 늘리는 게 어렵기 때문에 ADAS 기능에 따라 장거리용 레이더와 중·단거리용 레이더로 나누어 적용됨.

    - 기술 측면에서 차량용 레이더는 데이터의 정확성을 높이기 위해 측정 거리와 측정 각도, 전파의 주파수 대역 폭 확대를 목표로 발전하고 있는 한편 경량화, 소형화, 저가화를 위한 노력도 지속 중

 

  ㅇ 라이다

    - 라이다(Light Detection And Ranging, LiDAR)는 레이더와 기본 원리는 같으나 발사하고 수신하는 대상이 전파가 아니라 고출력의 펄스 레이저를 이용해 거리 정보를 획득한다는 점이 다름.

    - 라이다 센서에서 끊임없이 레이저 광선을 쏘아 되돌아오는 속도를 측정함. 실제 거리를 계산하는데 1초에 수백만 번의 광선을 쏘기 때문에 이를 모두 합쳐서 3D로 시각 정보를 재구성하는 것이 가능해짐.

    - 초기 미국 달 탐사에서 달의 지형을 알아내기 위해 사용되는 등 지리학적으로 활용됐던 라이다가 처음 자동차에 사용된 것은 2005년 미 국방부 자율주행차 경진대회인 다르파(DARPA)로 해당 자동차인 스탠리(Stanley, 스탠포드 대학과 폭스바겐이 공동으로 만든 자율주행차량) 5개의 Sick사 라이다를 차량 지붕에 설치해 우승했는데, 이 무렵부터 현재 대표 라이다 회사인 벨로다인(Velodyne)이 라이다에 관심을 갖고 개발활용에 뛰어들게 됨.

 

2005년 다르파 그랜드 챌린지에서 우승한 스탠리

https://cs.stanford.edu/~woodward/images/stanley.jpg

자료원: Stanford University

 

    - 라이다는 360도 회전하는 센서에서 받아들이는 정보로 진행 방향에 따라 앞에 도로가 어떤지, 신호등은 무엇인지 등 예측이 가능하게 하고 실시간으로 변화하는 도로 상황을 확인해 사람이 길을 건너가는지, 다른 차량들이 어떻게 움직이는 지를 알아내고 움직임을 예측해 운행에 반영

 

라이다가 그린 주변 사물 움직임

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자료원: Voyage

 

  ㅇ 각 센서의 통합

    - ADAS 센서인 카메라, 레이더, 라이다 각각의 장단점이 분명히 존재해 최근에는 통합센서를 개발하는 추세

    - 자율주행은 생명 등 안전과 직결되므로 오류 없는 정보를 전달하기 위해 ADAS 센서에 있어 용장성(Redundancy)을 추구하는 경향이 있는데, 이를 통해 정상 동작에 필요한 정도 이상의 여분의 장치를 부가해 안정성을 높임.

    - 그러나 이종의 센서 간 각각 다른 데이터를 공급할 경우 어떤 것에 최우선 가치를 두는가 하는 문제가 발생할 여지가 있음.

 

ADAS 센서 비교

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자료원: NXP Semiconductor

 

 

□ 미국 자율주행 개발 현황

 

  ㅇ 테슬라의 자율주행 시스템

    - 테슬라(Tesla) 2016 10월에 2세대 오토파일럿(Autopilot)을 도입하면서 EyeQ3 칩으로 구동되던 모빌아이의 컴퓨터 비전 기술을 엔비디아(Nvidia)Drive PX2 내장 컴퓨터가 탑재된 자체 컴퓨터 비전 시스템인 ‘Tesla Vision’으로 대체

 *Tesla vison이 채택된 테슬라의 오토파일럿 (https://www.youtube.com/watch?v=9ydhDQaLAqM) [자료원-Tesla]

 

 

    - 테슬라 CEO인 일론 머스크(Elon Musk)20182월 실적 발표에서 "라이다는 너무 비싸고 부피가 크다"면서 카메라만으로 '완전한 자율성'을 달성하려는 전략을 채택함.

 

  ㅇ 웨이모(Waymo)

    - 월스트리트저널(WSJ)201711월 구글의 모회사 알파벳(Alphabet Inc.)의 자율주행차 부문인 웨이모가 미국 애리조나 주 피닉스 지역 주민들을 대상으로 자율주행 택시 서비스를 미국에서 시범 운행할 예정이라고 보도함.

    - 비즈니스인사이더(BI)에 따르면 웨이모는 피아트 크라이슬러(Fiat Chrysler)와 협력해 2018년 자체 설계된 자율주행 하드웨어 제품군과 최초로 통합된 하이브리드 미니밴을 출시할 예정인데, 구성 요소를 모두 내장해 차량 중 가장 비싼 구성품인 라이다의 가격을 90%절감해 7500달러로 내릴 수 있다고 전함.

    - WSJ는 웨이모의 자율주행차가ADAS 센서인 카메라, 레이더, 라이다를 모두 사용해 지난 8년간 공공도로에서 350만 마일 이상을 달리는 동안 충돌사고는 단 한 차례 발생하는 등 오류가 거의 없다고 평가

 

웨이모의 자율주행을 위한 센서

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자료원: Waymo

 

  ㅇ 그 외 기업들

    - 20181월 제너럴 모터스(General Motors, GM)가 핸들과 페달이 없는 자율주행차량을 2019년까지 대량 생산할 계획이라고 발표했고, 댄 암만(Dan Ammann) GM 사장은 크루즈 AV의 사진과 동영상을 공개하며 "2019년 이 차가 도로를 주행할 수 있도록 미 교통 당국에 허가를 신청한 상태"라고 밝힘.

 

GM의 자율주행차 크루즈 AV

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자료원: GM

 

    - 자율주행솔루션을 제공하는 글로벌 테크놀로지 회사인 앱티브(Aptiv, Delphi)는 미국의 자동차 공유서비스 업체인 리프트(Lyft)와 협력해 CES 2018이 열리는 5일 동안 400번 이상의 차량 공유서비스를 제공했는데, 운전된 마일의 99%는 완전 자율주행 모드로 이루어졌고 승객들은 5점 만점에 4.997의 평점을 줌.

 

CES 2018 기간 동안 라스베가스 시내도로를 달리는 Aptiv-Lyft 자율주행차

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자료원: Lyft

 

    - 미국 시장조사 업체인 Navigant Research에서 20181월 발표한 관련 보고서에 따르면, 현재 자율주행 분야에서 가장 앞선 기업으로 GM이 선정됐고 그 뒤를 이어 웨이모, 포드(Ford), BMW-인텔-FCA, 앱티브 순으로 나타남.

 

자율주행 리더보드 보고서(Leaderboard Report: Automated Driving)의 기술수준 그래프

내비건트 리서치가 최근 발표한 '주행 기술 리더(Leaderboard Report:Automated Driving)' 보고서 중 기술 수준 그래프 (제공=내비건트리서치)

자료원: Navigant Research

 

    - Navigant Research의 보고서에서는 2017년 자율주행 부문에서 개발 속도의 가속화가 나타나 참여 회사 가운데 많은 수가 연구개발(R&D)에서 생산으로 전환했고, 차량 공유서비스가 자율주행 자동차를 배치하는 주요 수단이 될 것이라는 점이 분명해졌다고 분석함.

 

 

□ 시사점

 

  ㅇ 한국의 자율주행 기술 개발 현황

    - 한국의 자율주행기술은 ADAS 기술에 대한 연구개발이 이루어지고 있지만, 미국 등과 비교했을 때 자율주행차를 보급하고 상용화하는 데에는 당면 과제들이 산적한 상태

    - 국내 업체와 연구소가 보유한 ADAS센서 및 요소기술에 대한 수준은 최고 기술 대비 65~80% 정도이므로 핵심 기술에 대한 경쟁력 확보가 시급함.

    - 4차 산업혁명의 스마트자동차 산업과 관련해 자율주행시스템은 부품, 센서, 모듈, 통신 분야 등과 함께 융합기술로 진보해야 하므로 ADAS 센서뿐만 아니라 각 분야의 고른 발전이 요구됨.

 

  ㅇ 법 규제 완화의 필요성

    - 최근 미 캘리포니아 차량국(DMV)은 운전석에 사람이 앉지 않더라도 자율주행차 테스트가 가능하도록 하고 자율주행차를 일반 딜러숍(자동차 매장)에서 취급할 수 있도록 하는 내용의 주 법규를 입안했으며, 주 행정법규청(OAL)이 이를 승인

    - 한국의 국토교통부가 20174월부터 자율주행차 도입을 위한 보험제도 및 법령 개선방안 등 전반적인 제도개선 방안을 위한 준비작업에 착수한 것은 세계적 추세에 비추어 늦은 감이 있음.

    - 현재 법규의 미비로 한국의 자율주행차 관련 기업들이 미국에서 자율주행시험을 진행하고 있는 상황인데, 실제로 달려야 하는 한국 도로상의 자율주행이 필수적임을 고려하면 기술진보 수준과 발맞춘 제도 개선은 하루 빨리 이루어져야 함.

 

  ㅇ 자율주행시장에서 한국 중소기업, 스타트업들의 많은 참여가 필요

    - 미국 자율주행차시장에서는 대기업들의 참여도도 높지만 스타트업들의 기술 개발이 가장 활발

    - 한국 스타트업들은 인프라 투자가 많이 이루어져야 하는 하드웨어보다 소프트웨어 부문에서 연구개발 참여도를 높일 필요성이 있음. 장기적으로는 정책적 차원에서 인프라 투자를 늘려 하드웨어에서도 고른 기술 발전을 도모해야 미국 자율주행기술시장에 진출 가능할 것

 

  ㅇ 한국을 자율주행차 테스트베드(Test Bed)로 활용하는 방안 필요

    - 캘리포니아는 겨울이 없는 환경이어서 겨울 기후에서의 자율주행 테스트는 다른 주에서 실시하고 있음.

    - 현재 국토교통부는 2018년 완공을 목표로 자율주행차를 테스트할 수 있는 공간인 '케이시티(K-City)'를 조성 중임. 4계절 특히 눈이 내리는 겨울철은 거리, 사물측정이 어렵기 때문에 한국의 척박한 겨울 환경을 반영할 수 있는 테스트베드에서 자율주행 테스트를 해 미비점을 보완하고 데이터를 축적해 노하우를 쌓을 수 있다면 한국의 자율주행기술 발전에 많은 도움이 될 것  

 

 

 

자료원: Strategy Analytics, IQ Intel, Markets and Markets, New York Times, Stanford University, Voyage, NXP Semiconductor, Tesla, Waymo, GM, Lyft 각 사 웹페이지, WSJ, Business Insider, Navigant Research 그 외 KOTRA 실리콘밸리 무역관 자료 종합

 

 

 

출처 : KOTRA global window

 

 

 

 

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