국내 연구팀이 자율주행차에 적용해 360° 전 영역을 볼 수 있는 고정형 라이다(LiDAR) 센서를 개발했다. 초소형·고시야각 깊이 인식 센서 플랫폼을 구현할 수 있는 원천 기술이 될 것으로 기대된다.
포스텍(총장 김무환)은 노준석 기계공학과·화학공학과 교수와 기계공학과 통합과정 김경태·김예슬·윤주영 씨가 김인기 성균관대 생명물리학과 교수 연구팀과 공동으로 360° 전 영역을 볼 수 있는 고정형 라이다 센서를 개발했다고 19일 밝혔다.
빛을 쏴서 물체를 인식하는 라이다 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.
연구팀이 개발한 고정형 라이다 센서는 머리카락 두께 1000분의 1 크기에 불과한 초박형 평면 광학소자인 메타표면으로 만들어졌다. 초소형 라이다 센서를 구현할 수 있는 원천 기술이다.
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 360°까지 넓히는 데 성공했다.
메타표면에서 방사된 1만개 이상의 점 구름(빛)이 물체에 조사되고, 조사된 점 패턴을 카메라로 촬영하면 360° 영역에 있는 물체 정보를 3차원(3D)으로 파악할 수 있다. 이러한 방식의 라이다 센서는 아이폰 얼굴인식 기능(Face ID)에도 사용되고 있다.
이번 기술은 휴대폰, 가상현실(VR)·증강현실(AR) 안경, 무인 로봇이 주변 환경의 3D 정보를 인식하는 기술을 나노 광학 소재로 구현했다는 데 의의가 있다. 나노 임프린트 기술을 활용, 안경과 같은 곡면이나 유연 기판과 같은 다양한 표면에도 손쉽게 프린팅할 수 있어 미래 디스플레이의 핵심으로 알려진 AR 글라스 등에 적용하기도 쉽다.
삼성미래기술육성센터 지원을 받아 이뤄진 이번 연구성과는 최근 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션스'에 게재됐다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
