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포스텍 기계·화공 노준석 교수팀, 360도 볼 수 있는 자율주행 자동차의 ‘눈’

입력 : 2022-10-20 09:34
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전 영역 동시에 인식하는 고정형 라이다 센서 개발

[보안뉴스 박미영 기자] 빛을 쏴서 물체를 인식하는 라이다(LiDAR) 센서는 자율주행 자동차가 주변 물체와의 거리를 파악하고 주행 속도나 방향을 판단할 수 있도록 돕는 ‘눈’ 역할을 한다. 예측 불가능한 도로 상황에 민감하게 대응하기 위해선 정면뿐만 아니라 옆이나 뒤를 함께 살펴야 하는데, 현재는 회전하는 라이다 센서를 사용하기 때문에 전·후방을 동시에 파악할 수는 없었다.

[사진=포스텍]


포스텍 기계공학과·화학공학과 노준석 교수와 기계공학과 통합과정 김경태·김예슬·윤주영 씨, 성균관대 생명물리학과 김인기 교수 연구팀은 공동연구를 통해 360도 전 영역을 볼 수 있는 고정형 라이다 센서를 개발했다.

이 센서는 머리카락 두께 1,000분의 1 크기에 불과한 초박형 평면 광학소자인 메타표면으로 만들어져, 초소형 라이다 센서를 구현할 수 있는 원천기술로 더욱 눈길을 끈다.

메타표면을 이용하면 라이다의 시야각을 대폭 넓힐 수 있을 뿐만 아니라 물체를 입체적으로 인식할 수 있다. 연구팀은 메타표면을 구성하는 나노 구조체의 설계와 주기적 배열 방식을 조절해 라이다 센서의 시야 각도를 360도까지 넓히는 데 성공했다.

메타표면에서 방사된 1만개 이상의 점 구름(빛)이 물체에 조사되고, 조사된 점 패턴을 카메라로 촬영하면 360도 영역에 있는 물체 정보를 3차원(3D)으로 파악할 수 있다.

이러한 방식의 라이다 센서는 아이폰 얼굴인식 기능(Face ID)에도 사용되고 있다. 아이폰은 점 구름을 만들기 위해 점 생성기(Dot projector) 장치를 사용하지만, 점 패턴의 균일도와 시야각이 제한적인 데다가 부피가 크다는 한계가 있었다.

이번 기술은 핸드폰, 가상현실(VR)·증강현실(AR) 안경, 무인 로봇이 주변 환경의 3D 정보를 인식하는 기술을 나노 광학 소재로 구현했다는 데 의의가 있다. 나노 임프린트 기술을 활용해 안경과 같은 곡면이나 유연 기판과 같은 다양한 표면에도 손쉽게 프린팅할 수 있어, 미래 디스플레이의 핵심으로 알려진 AR 글래스 등에 적용하기에 용이하다.

노준석 교수는 “기존 메타표면 장치보다 고도화된 기술을 개발, 모든 각도에서 빛의 전파를 조절할 수 있음을 입증했다”며, “이는 초소형·고(高) 시야각 깊이 인식 센서 플랫폼을 구현할 수 있는 원천기술이 될 것”이라고 말했다.

한편, 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)’에 최근 게재된 이 연구는 삼성미래기술육성센터의 지원을 받아 이뤄졌다.
[박미영 기자(mypark@boannews.com)]

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