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'주차하다 쿵~' 사고 줄여주는 초음파 센서

  • 2021.11.28(일) 07:40

[테크따라잡기]
'근거리 탐지능력' 레이더·라이다보다 뛰어나
골목길·주차장서 제몫 '톡톡'…자율주차 주역

자동차 사고 중에 주차 사고가 열에 셋꼴이래요. 보험개발원이 국내 주요 손해보험사들과 함께 자동차보험의 물적 사고(2012∼2014년)를 분석한 결과래요. 조금 오래된 조사 결과긴 하지만 지금도 크게 바뀌진 않았대요. 그만큼 주차가 쉽지 않다는 얘기죠. 좁은 공간에 차를 집어넣다가 부딪히거나 긁어본 경험, 다들 있잖아요.

주차는 매우 느린 운전이죠. 요즘엔 후방 카메라, 360도 서라운드 뷰 같은 장치도 있어요. 하지만 사고가 자주 발생해요. 조작에 미숙한 초보들뿐 아니라 베테랑 운전자도 방심하다가는 '쿵'이죠. 특히 우리나라 주차장 내 사고 비율이 미국, 독일 같은 다른 나라보다 높은 편이래요. 주차환경이 더 열악해서일 거예요. '문콕'이 사회적 문제가 되기도 했잖아요. 

/그래픽=비즈니스워치

도로 위를 달리는 자율주행뿐만 아니라 '자율주차'가 주목받는 것도 그래서예요. 어차피 같은 자율주행 아니냐고요? 작지 않은 차이가 있어요. 전에 자율주행 핵심 센서로 △카메라 △레이더 △라이다를 소개했는데요. ▷관련기사: 자율주행을 완성하기 위한 '3개의 눈'(7월25일) 자율주차, 주차 보조기능에는 초음파 센서가 더욱 중요한 역할을 하고 있대요.

초음파(Ultrasonic)는 사람 귀로 감지할 수 없는 영역의 소리 파동을 말해요. 20kHz(킬로헤르츠) 이상 주파수 범위로, 파장이 짧고 진동이 강하죠. 특히 소리처럼 공기나 액체를 잘 통과하고 장애물에 부딪히면 돌아오는 성격이 있어요. 그래서 보이지 않는 곳에 있는 물체와의 거리, 물체의 형태를 알아내는 용도로 많이 쓰여요. 어군탐지기, 의료기기처럼 말이죠. 

차에 설치되는 초음파 센서는 송신부에서 발사된 초음파가 수신부에 전달되는 시간차 측정 원리에 의해 작동돼요. 사실 차에 달린 센서 가운데 가장 오래되고 익숙한 게 바로 이 초음파 센서죠. 진작부터 주차 보조 시스템으로 많이 쓰였죠. 후진할 때 장애물이 있으면 '삐~'하고 경고음을 내주는 거요.

G80 차랑에 장착된 ADAS 센서/자료=현대자동차그룹 제공

하지만 초음파 센서는 측정할 수 있는 범위가 좁고, 공기를 매질로 사용할 때 환경적으로 성능이 불안정해져요. 비가 오거나 바람이 많이 불거나 온도가 급격히 달라져도 오작동하기 쉽대요. 그래서 차에는 주자보조 장치를 꺼 둘 수 있는 버튼도 달려 있는 거래요.  

음파가 반사돼서 돌아오는 시간을 측정하는 방식이다 보니 반사 물체의 형태나 재질에도 영향을 받아요. 반사물 각도가 45도 이하인 경우, 형태가 가늘거나 작은 경우, 섬유 등의 물체 표면이 초음파를 흡수하거나 난반사하는 경우 등에 오류가 생기기 쉽대요.

초음파 센서 부품/사진=보쉬 제공

요즘 차 앞뒤 범퍼 모서리를 자세히 보면 단추 같은 것들이 있는데 이게 바로 초음파 센서의 송수신 표면부예요. 내장된 부품은 엄지손가락 한두마디 정도 크기죠. 과거에는 후방에 3~4개 정도만 달렸는데 최신 차종에는 전면 측면 상부까지 많게는 10여개가 달려요. 

센서를 이렇게 많이 다는 이유는 불완전한 성능을 보완하기 위해서예요. 센서 간 협업을 잘 구성하면 0~5m의 아주 가까운 거리에서는 더 정확하고 신뢰성 있는 환경인식 성능을 확보할 수 있는 게 초음파 센서죠. 특히 가격도 다른 센서에 비해 저렴하다고 작다는 장점도 있어서 숫자를 늘리기가 쉽죠.

현대모비스 MPS 장착 차량의 수직 자율주차 시연/영상=현대모비스 제공

최근에는 현대모비스가 이 초음파 센서를 집중적으로 활용해 주차장이나 좁은 골목길에서 자율주행 하는 기술을 선보였어요. 지난 14일 협로주행, 후방자율주행, 원격 자동주차 기능 등을 통합한 도심형 운전자편의시스템(ADAS)인 '차세대 주차 제어시스템(MPS, Mobis Parking System)'을 세계 최초로 개발했다고 밝혔죠. 

이 기술은 레이더나 라이다 센서가 고속주행이나 먼 거리에 위치한 사물을 인식하는 데 유용하지만, 좁은 골목이나 지하주차장에서는 오히려 초음파 센서가 적합한데서 착안한 거래요. 여러 개의 초음파 센서가 근거리 사물을 인지하고, 이 정보 활용해 소프트웨어 논리연산과 제어시스템으로 자율주행을 수행하는 방식이죠.

이 시스템의 핵심기술 중 하나는 골목길 운전이에요. 차량 전폭을 기준으로 좌우 각각 40cm의 여유 공간만 있으면 장애물 많은 골목도 스스로 주행할 수 있대요. 또 막다른 골목에서 후진으로 빠져나올 수도 있고, 수직주차 수평주차도 자동으로 할 수 있대요. 버튼 하나만 누르면 말이죠. 

현대모비스 관계자는 "차세대 주차제어시스템은 기존 양산 중인 초음파 센서 구성 기반 아래 소프트웨어 로직을 독자개발한 것이라 향후 적용에도 실현 가능성이 높다"며 전망을 밝게 내다보더라고요.

현대모비스 MPS 장착 차량의 협로주행 시연/영상=현대모비스 제공

다른 완성차 업체들도 초음파 센서를 적극적으로 활용하고 있어요. 주차보조 기술에 대부분 초음파 센서를 쓰죠. 테슬라의 경우 초음파 센서의 낮은 인식 성능을 개선하기 위해 충격 완화재, 음향 방식 및 초음파 센서들의 협업 등을 통한 인식 성능 향상을 개발해 특허를 내기도 했어요. 테슬라 역시 자율주차는 거의 초음파 센서만으로 구현해 낸다고 하네요.

[테크따라잡기]는 한 주간 산업계 뉴스 속에 숨어 있는 기술을 쉽게 풀어드리는 비즈워치 산업팀의 주말 뉴스 코너예요. 빠르게 변하는 기술, 빠르게 잡아 드릴게요. [편집자]

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