일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2020.7.17

유아의 차내 방치, 방지 기술
키워드는 ‘2022년’, ‘60GHz대 밀리파 레이더’, ‘Multi Function’

올해도 무더위가 예상된다. 기온이 상승하고 햇살이 강해지면서 증가하는 자동차 사고가 있다. 차내에 아이를 놓고 내리는 경우다. 안타까운 사고를 박멸하기 위해 자동차업체들은 유아 존재 감지 기능 개발을 본격화하고 있다. 키워드는 ‘2022년’, ‘60GHz대 밀리파 레이더’, ‘Multi Function(다기능)’의 3개다.

20년 6월 17일, 이바라키현 쓰쿠바시에서 차내에 장시간 방치된 2세 여아가 사망하는 사고가 발생했다. 이러한 사고는 유럽이나 미국에서도 연간 수십 건이 발생하고 있다. 쓰쿠바시의 사고 발생 며칠 전에는 미국 오클라호마주에서 2명의 유아가 트럭 안에 방치돼 사망하는 사고가 있었다.

“대응하지 않으면 안 되는 중요한 과제로 인식하고 있다”(국내 자동차업체의 한 내장 기술자). 대응책으로서 각 자동차업체들은 차내에 선서를 설치해 유아의 존재를 감지, 운전자나 차량 주위에 있는 사람에게 경고를 보내는 시스템 도입을 검토 중이다.

각 자동차업체는 개발을 서두르고 있지만 딜레마에 고민하고 있다. “사회적인 의의는 크지만 유아 존재 감지 기능만을 위해 센서를 추가하는 것은 비용적으로 실현이 어렵다”(자동차업체 기술자).

애완동물의 감지나 차내 사람의 위치 파악, 시트벨트 리마인더나 HMI(Human Machine Interface)에 대한 활용 등 “하나의 센서를 Multi Function으로 사용할 수 있도록 함으로써 실현 로드맵이 가시화된다”(자동차업체 관계자).

실용화 목표 시기는 22년 무렵이다. 딜레마를 해소할 수 있는 센서는 없을까? 자동차업체가 방법을 모색하고 있는 가운데 하나의 유력 후보가 부상했다. 60GHz대의 밀리파 레이더다. 차량 외부용은 24GHz대와 77GHz대의 밀리파 레이더가 주류지지만 차량 내부용은 ‘신참자’인 60GHz대를 주시하는 목소리가 커지기 시작했다.

-- EuroNCAP가 22년에 시험 항목으로 --
자동차업체가 유아 존재 감지 기능의 실용화 시기로 22년을 설정한 큰 이유는 유럽의 자동차 어세스먼트 ‘EuroNCAP’(유럽 신차 평가 프로그램)에 대한 대응 때문이다. EuroNCAP는 22년에 시험 항목으로서 ‘Child Presence Detection(유아 존재 감지)’를 추가할 방침이다. 최고 평가인 5점을 획득하기 위해 자동차업체는 유아 존재 감지 시스템을 채용하지 않을 수 없다.

미국에서도 도입을 가속화하고 있다. 이 기능의 탑재를 의무화하는 법안 ‘HOT CARS Act’가 19년에 연방회의에 제출됐다. 법안 성립에서 2년 이내에 이 기능의 신차 탑재 의무화를 요구하고 있다.

HOT CARS Act는 심의 도중이지만 EuroNCAP은 시험 내용이 정리됐다. 상세한 시험 프로토콜(시나리오)은 21년에 발표될 예정이지만 (1)뒷자석에 설치한 유아 카시트에 유아 모형의 인형을 눕혀 둘 것, (2)인형에는 담요를 덮어둘 것, (3)운전자가 몇 분 자리를 비운 후에 시스템이 작동하는지를 확인할 것, 등이 골자다.

이들 조건에 대응할 수 있는 센서는 무엇일까? 차량탑재 센서 사업을 전개하는 알프스 알파인(Alps Alpine)에 따르면, “카메라나 초음파 센서(소나)도 검토했지만 EuroNCAP에 대응하기 위해서는 밀리파 레이더가 필요하다고 판단했다”(알프스 알파인 기술본부 이즈미(泉) 본부장).

이즈미 본부장은 “카메라는 야간 인식 정밀도가 떨어지는데다 담요에 감싼 유아의 존재는 인식하지 못한다. 초음파 센서는 담요를 투과하지만 어느 정도 큰 움직임이 없으면 생체라고 판단하지 못하기 때문에 높은 정밀도를 유지하기 어렵다. 3개의 후부 가운데서 밀리파 레이더로 대상을 좁혀 22년의 EuroNCAP에 맞춰 양산을 시작할 계획이다”라고 말한다.

프랑스 발레오(Valeo)는 당초에 NTT그룹과 공동으로 마이크 사용을 검토했었다. 음성 인식 기능 등에 사용하는 차내 마이크로 유아의 울음소리를 캐치해 자동차에서 떨어져 있는 부모의 스마트폰에 경고를 보내는 시스템이다. 저비용에 실현할 수 있지만 방치된 유아가 반드시 울 거라는 보장은 없다. 최종적으로 마이크가 아니라 밀리파 레이더를 사용한 시스템을 핵심으로 삼아 해외의 자동차업체용으로 21년부터 양산을 시작할 계획이다.

유아 존재 감지 기능용 센서 가운데서 가장 뛰어난 것은 밀리파 레이더다. 지금 주목을 받고 있는 것이 ‘60GHz대’라는 키워드다. 세계의 다양한 국가∙지역에서 이용할 수 있다는 것과, 높은 인식 정밀도를 실현할 수 있다는 이유에서 자동차 업계에서는 실적이 미비한 60GHz대의 밀리파 레이더를 추진하는 목소리가 커지기 시작했다.

60GHz대 레이더의 본격 도입을 위한 ‘포석’으로 생각되는 법개정이 20년 1월에 일본에서 있었다. 전파법의 성령 개정으로 인해 광대역인 60GHz대 밀리파 레이더의 사용이 해금된 것이다.

계기를 만든 것은 미국 구글이다. 구글이 19년 10월에 발매한 스마트폰 ‘Pixel 4’는 60GHz 밀리파 레이더를 사용한 제스처 조작 기능 ‘Motion Sense’을 탑재한다. 60GHz대는 미국에서는 출력이 제한되었지만 구글은 Pixel 4의 발매에 맞춰서 고출력에서 사용할 수 있도록 당국의 허가를 받았다.

일본의 법개정도 이 흐름을 따른 것이지만, 주목해야 할 부분은 60GHz대의 용도에 제한을 두고 있지 않다는 점이다. 해금의 계기가 된 것은 구글의 스마트폰이지만 자동차를 포함해 광범위한 용도에서 이용할 수 있는 환경이 정비되었다. 일본이나 미국뿐 아니라 60GHz대는 유럽이나 중국 등 다양한 국가나 지역에서 이용 가능하다.

-- 24/77GHz대는 사용할 수 없다 --
성능 면에서는 어떨까? 차량탑재용 레이더로서는 77GHz대의 밀리파 레이더와 24GHz대의 준(準) 밀리파 레이더가 일반적이며, 양산 실적이 있는 부품을 사용하는 것이 무난하다.

결론부터 말하면 60GHz대 이외에 선택지는 없다.

77GHz대는 유럽이나 미국, 중국 등 많은 국가와 지역에서 차내 이용을 인정받지 못하고 있다. 유럽과 미국에서는 자율주행이나 ADAS(선진 운전 지원시스템)용 차량 외부 센싱 용도로 한정되어 있다.

밀리파 레이더용 송수신 IC 개발업체인 독일 Infineon Technologies에 따르면 “차량 외부의 주변 감시용 밀리파 레이더와 같은 주파수 대역을 사용하면 간섭을 일으킬 우려가 있다”(Infineon 일본법인 파워&센서시스템 사업본부 우라카와(浦川) 씨). 이것이 이용에 제한을 둔 최대 이유라고 한다. 이 결정은 미국이나 유럽에서는 19년에 실시, 얼마 되지 않았기 때문에 당분간은 이 방침이 유지된다고 생각하는 편이 좋다.

24GHz대의 준 밀리파 레이더의 과제는 인식 정밀도다. 24GHz에서 이용할 수 있는 대역폭은 200MHz로 좁고, 거리 분해능은 75cm로 높지 않다. “대략 차내에 사람이 있는지를 판정하는 용도로는 사용할 수 있지만 앉아 있는 자리를 특정하기는 어렵다”(우라카와 씨). 한편 60GHz대는 최대 7GHz 대역폭을 이용할 수 있고, 분해능은 2.14cm로 높다.

-- 알프스 알파인, 스타트업 기업과 제휴 --
60GHz대의 밀리파 레이더를 축으로 움직이기 시작한 유아 존재 감지 시스템. 개발 경쟁 축은 소비전력과 비용 저감이다.

알프스 알파인의 이즈미 본부장은 “타사의 몇 분의 1의 소비전력과 비용을 목표하고 있다”라고 자신 있게 말한다. 알프스 알파인은 스웨덴의 스타트업 기업 Acconeer와 제휴해 60GHz대 밀리파 레이더 개발을 추진하고 있다. 최대 특징은 레이더 방식으로 펄스(Pulse) 방식을 채용한다는 점이다.

대부분의 경쟁사는 FM-CW(Frequency Modulated Continuous Wave)나 FCM(Fast-Chirp Modulation) 등의 연속파 방식을 채용한다. 한편 펄스 방식은 펄스 신호를 송신해, 그 반사파의 도달 시간으로 직접 물체와의 거리를 계측하는 것이다. 레이더를 간헐적으로 송신하기 때문에 소비전력을 억제하기 쉽다.

스위스의 취리히 연방 공과대학교(ETH Zurich)는 Acconeer가 개발하는 밀리파 송수신 IC의 성능을, 구글의 Pixel 4에 탑재되어 있는 밀리파 송수신 IC ‘Soli radar chip’과 비교했다. Pixel 4의 송수신 IC는 Infineon 제품으로 FM-CW 방식이다.

차량탑재 용도가 아니라 민생기기용 제스처 입력 기능이라는 용도로 한정해 비교한 것이지만, Soli의 소비전력이 300mW였던 것에 비해 Acconeer의 송수신 IC는 20mW로 작았다. “유아 존재 감지 기능이 작동하는 것은 엔진을 끈 상태일 때다. 때문에 차량탑재 배터리의 전력 소비가 적은 우리의 기술은 우위성이 있다”(알프스 알파인의 이즈미 본부장).

-- 다기능화로 비용 억제 --
비용 면에서는 센서 단체(單體)뿐 아니라 차내 시스템으로서 밀리파 레이더를 어떻게 자리매김하는가가 중요해진다. 구체적으로는 복수의 기능으로 활용할 수 있도록 하는 것을 자동차업체는 강하게 요구하고 있다. 발레오가 유아뿐 아니라 애완동물도 밀리파 레이더로 감시할 수 있도록 한 것은 알기 쉬운 사례다.

차내용 레이더를 개발하는 이스라엘의 스타트업 베이야 이미징(Vayyar Imaging)은 착좌(着座) 센서의 대체를 제안한다. 착좌 센서는 시트벨트를 장착하지 않았을 경우에 경고하는 시트벨트 리마인더용 부품. 시트 내부에 압력 센서를 탑재하는 것이 일반적이지만 “비용은 좌석 당 15달러나 들고 배선 작업도 필요하다”(Vayyar의 간부).

시트벨트 리마인더는 기존에는 운전석과 조수석에만 탑재했지만 지금은 모든 좌석에 탑재하는 것이 의무화되는 흐름이다. 북미 시장에서 인기 있는 대형 SUV 등은 뒷좌석을 떼어낼 수 있도록 되어 있고, 이러한 차량에서는 “비용이 150달러나 하는 고가의 무선식 착좌 센서를 채용하지 않으면 안 된다”(차량탑재 센서에 정통한 관계자). 베이야 이미징은 “유아 존재 감지와 시트벨트 리마인더용 착좌 센서의 기능을 통합한 모듈을 50달러 이하로 제공할 수 있다”라고 자신 있게 말한다.

밀리파 레이더를 이용해 사람이 앉아 있는 위치를 파악할 수 있다면, 에어백의 전개를 조정하거나, 좌석 별로 디스플레이가 배치되어 있는 차량에서는 사람이 있는 곳만 화면을 켜는 등의 용도에도 사용할 수 있을 것이다. 구글의 Pixel 4처럼 제스처 입력 장치로서 활용하는 용도도 생각할 수 있다.

그러나 밀리파 레이더는 만능이 아니다. 승차한 사람의 체격을 정확하게 파악해, 예를 들면 에어백을 펼 때의 압력을 아이에게 최적화하고 싶다면 카메라와의 조합이 필요해진다. 밀리파 레이더로 심박수를 추정하는 것도 가능하지만, 상세하게 파악하려면 전용 센서가 정밀도도 높고 소비전력도 억제할 수 있다.

최소한의 비용으로 유아 존재 감지 기능을 실현하면서 센서의 조합을 통해 차내 쾌적함이나 안전성을 어떻게 높여 나갈 것인가? 각 사의 능력을 보여줄 때다.

 -- 끝 --

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