Nikkei Automotive_2021.9 Automotive Report (p18~19)

덴소의 ADAS(첨단 운전자 지원 시스템) 전략
신형 센서로 ‘메가 서플라이어’에 대항

덴소는 ADAS(Advanced Driver Assistant System, 첨단 운전자 지원시스템)을 위한 신형 센서를 개발했다. 기존 제품보다 성능을 향상시킨 LiDAR(라이더 스캐너)와 원거리 및 근거리 양쪽 모두에 대응하는 2안 카메라이다. 두 제품은 도요타자동차의 첨단운전자지원시스템인 ‘Advanced Drive’에 채택되었는데, 덴소는 이러한 최신 센서 등을 전면으로 내세워 독일의 보쉬(Bosch) 및 콘티넨탈(Continental) 등의 해외 메가 서플라이어에 대항한다.

덴소는 이미, 트럭 전용이나 승용차 전용의 LiDAR를 제품화하고 있다. 이번 개발한 신형 LiDAR는 승용차 전용의 기존 제품에 비해 감지 거리를 2배 이상(200m이상), 수평 감지각을 3배 이상(120도) 확대했다(수직 감지각은 약 10도로, 기존 제품과 같다). 감지 거리와 수평 감지각은 ‘세계 최고 수준’(덴소)이라고 한다

신형 LiDAR는 평면 미러를 모터로 움직이는 ‘메커니컬식’으로, 사용하는 레이저의 파장은 870nm의 근적외선이다. 수평 감지각을 넓힘으로써, 전방의 넓은 범위를 검지할 수 있게 되었다. 검지 거리를 늘림으로써, 보다 먼 곳의 차량을 찾아내기 쉬워졌다.

-- 감지 거리 및 수평 감지각 확대 --
감지 거리를 확장하기 위한 첫 번째 아이디어는 발광용 디바이스의 고출력화이다. 레이저 다이오드의 출력을 기존 제품의 3배로 높였다. 두 번째 아이디어는 수광 소자의 감도를 높인 것이며 기존 제품의 20배로 고감도화했다. 백그라운드의 광출력 노이즈 저감과 같은 대책을 통해 고감도화를 실현했다.

수평 감지각을 확장시키기 위해서 LiDAR 내부의 설계를 변경해, 평면 미러를 좌우로 넓게 움직일 수 있도록 했다. 기존 제품은 선행차 추종(ACC)용이었기 때문에, 수평 감지각은 36도로 설정되어 있었다. 덴소 AD&ADAS 기술2부 제2기술실 담당차장인 모리카와(森川) 씨는 “신형 LiDAR에서는 설계를 변경해 120도까지 움직일 수 있도록 했다”라고 말한다.

-- 2안 카메라를 새롭게 개발 --
새로 개발한 2안 카메라 로케이터 망원카메라는 주로 앞 차량을 탐지하며 망원 카메라와 근거리용 카메라(로케이터 카메라)로 구성되어 있다. 카메라 자체의 설계 개념은 닛산자동차의 ‘프로 파일럿 2.0’이나 독일 BMW의 ADAS에 사용되고 있는 3안 카메라와 비슷하다.

망원 카메라는 200m 이상 앞의 차량 등을 감지한다. 수평 시야각은 39도, CMOS 이미지 센서의 화소 수는 540만 화소. 근거리용 카메라는 자차 위치를 특정하기 위해 100m이내의 차선이나 흰선 등을 감지한다. 수평 시야각은 53도이며 CMOS 센서의 화소 수는 130만 화소이다.

어떤 카메라도 카메라 본체로 화상 인식 처리를 실시하지는 않는다. 촬영한 영상을 전자 제어 유닛(ECU)에 전송해 ECU로 화상 인식을 실시한다. 망원 카메라의 경우, 데이터를 ‘ADX ECU’에 전송하며, 근거리용 카메라의 경우는 ADS ECU를 통해 ADX ECU로 전송한다. 화상 인식을 하는 것은 모두 ADX ECU이다. 해당 ECU에는 AI(인공 지능) 기술을 탑재해 인식 정밀도를 높였다.

-- 저소음 고속 전송칩 채택 --
망원 카메라에서 ADX ECU로 데이터를 전송할 때는 전송 속도가 3.6 Gb/s인 ‘LVDS 인터페이스 IC’라는 칩을 사용한다.

카메라측과 ECU측에 각각 1개씩 이 칩을 탑재한다. 카메라로 촬영한 데이터 용량이 크기 때문에 고속 전송이 가능한 칩을 사용했다.

한편, 근거리용 카메라에서 ADS ECU와 ADX ECU로 데이터 전송 시에는 전송 속도가 2.5 Gb/s인 칩을 사용했다. 덴소 AD&ADAS 기술1부에서 제1기술실 실장인 기무라(木村) 씨는 전송하는 데이터 용량이 망원 카메라보다 크지 않기 때문에 근거리용 카메라로 이 전송 속도를 대응할 수 있다고 말한다.

-- 스테레오 카메라와 밀리파 레이더도 진화 --
도요타의 에이든클래스(Advanced Drive)는 이번 신형 LiDAR와 신형 카메라 외에, 덴소의 최신 스테레오 카메라와 밀리파 레이더도 채택했다.

스테레오 카메라는 ‘덴스 스테레오 매칭(Dense Stereo Matching)’이라는 3D 화상처리 기술을 이용해 보행자와 차량, 가드레일 등 여러 대상물을 탐지한다. 차량이 주행 가능한 범위(프리 스페이스)도 검출할 수 있어 조타 제어에 의한 장애물 회피를 실현했다.

또한, 해당 카메라를 이용한 자동 브레이크는 야간 성능을 높인 것으로, 주간의 차량이나 보행자, 자전거 운전자 이외에 야간 보행자에도 대응한다. 뿐만 아니라, 교차로에서 우회전할 때 직진하는 맞은편 차량이나, 교차로에서 좌·우회전할 때 전방에서 횡단해 오는 보행자에 대해서도 작동한다.

밀리파 레이더는 보행자 탐지 성능 향상과 소형화를 실현했다. 조사하는 밀리파 레이더의 회수를 늘림으로써 검지 성능을 높여 차량 전방을 횡단하는 보행자의 검지 성능을 향상시켰다. 또한 밀리파 레이더의 조사각을 넓혀 조사각을 조정하기 위한 기계적 기구를 없앴다. 이를 통해 기존 제품보다 부피를 약 60% 줄였다.

-- 시너지로 '메가 서플라이어'에 도전 --
다만, Advanced Drive에 덴소의 센서 및 ECU를 채택한 도요타는 이스라엘 Mobileye(모빌 아이)의 화상 처리칩을 탑재한 차량용 카메라의 채택을 결정. 수년 내에 탑재가 시작된다고 한다. ADAS나 자율주행을 위한 센서의 경쟁은 보다 한층 더 격렬해 졌다. 그렇다면 해외 메가 서플라이어들의 공세에 덴소는 어떻게 맞설 것인가?

이 점에 대해 덴소는 시장에서의 실제 안전 성능을 고려해 센서 제품을 만들어, 다양한 환경에서의 견고성 높은 설계를 실시함으로써 제품의 품질 및 신뢰성을 높인다고 한다. 이러한 센서 제품에 커넥티드 기술 및 HMI(휴먼·머신·인터페이스) 기술 등을 조합한 시너지(상승 효과)를 통해 경쟁 우위를 목표로 할 계획이다.

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