차량의 안전성을 높이기 위한 ADAS 기술

사고는 단 1초 만에 벌어진다. 주행 중 휴대전화에 문자 메시지를 확인하거나 뒷좌석에 앉은 아이를 확인하다 도로에 집중하지 못하는 사이에 전방에 급정차한 차량 방향으로 몇 십 미터를 미끄러지듯 돌진하다 긴급하게 멈춰 서는 경우가 있다.

또는 자동 비상 제동 시스템이 전방의 장애물을 감지하지 못해서 밀리미터 초 이내에 브레이크를 작동해야 하는 상황이 발생할 수도 있다.

완전 자율 주행 자동차는 여전히 미래의 이야기일 수 있지만 자동차의 자동화 기능이 안전에 미치는 영향은 오늘날 이미 모두가 체감 중이다. ADAS 기술을 차량에 적용하는 것이 더 저렴해지고 더 많은 모델에서 주류가 됨에 따라 어댑티브 크루즈 컨트롤(ACC) 또는 사각지대 모니터링 기능과 같이 과거에는 고급형 추가 옵션 기능으로 간주되었을 자동차 안전 기능들이 점점 표준으로 적용되고 있다.

의 총괄 책임자인 커트 무어(Curt Moore)는 “일반적인 상황에서 사람들이 반드시 운전을 잘하는 것은 아니지만, 컴퓨터가 어려움을 겪는 예측 불가능한 돌발 상황에는 매우 능하다”면서 “ Jacinto™ 프로세서.  “이러한 일부 상황들 때문에 오늘날 완전 자동화된 자동차를 만들기 위해 해결해야 할 과제들이 남았지만, 자동으로 차선을 유지하거나 교통 체증에 언제 멈춰 서야 하는지 감지하는 등의 자동화 기능을 추가하여 자동차를 훨씬 더 안전하게 만들 수 있게 되었다.”고 설명했다.

더 스마트한 자동차와 감소된 충돌 상황

ADAS 기술을 통해 자동차는 기상 조건 감지, 도로 위의 물체 감지 등 운전자와 닮은 조치를 취하고 실시간으로 의사 결정을 내려 안전성을 개선할 수 있다. ADAS 기능에는 자동 비상 제동, 운전자 모니터링, 전방 충돌 경고 및 어댑티브 크루즈 컨트롤(ACC) 등이 포함될 수 있다.

미국도로안전청(NHTSA)의 보고서에 따르면 ADAS 기술 덕분에 미국에서만 연간 270만 건의 충돌을 예방할 수 있다고 한다.

TI ADAS의 부문 총괄 책임자인 미로 아잔(Miro Adzan)은 “앞으로 우리는 위치 뿐 아니라 비가 내리는 날씨나 도로의 혼잡 정도 등 주변 조건을 분석해서 자동차가 속도 제한을 어떻게 능동적으로 변경할 수 있는지 살펴보고 있다”면서 “자동차가 내릴 수 있는 자율적 결정의 수준이 크게 높아질 것으로 예상하며, 이는 충돌과 사망자 수를 줄이는 데 도움이 될 것”이라고 밝혔다.

레이더 온 칩

최신의 운전자 보조 기술이 자동차 산업 전반에 확산하기 시작하기 전인 약 10여 년 전, TI의 획기적인 혁신 인큐베이터인 킬비 랩(Kilby Labs)의 엔지니어 소그룹은 이를 실현할 기술을 연구하고 있었다.

위험에 대응하기 위해 자동차는 장애물을 올바르게 식별하고, 모든 날씨 또는 채광 조건에서 거리를 정확하게 판단해야 한다. 이를 실현할 수 있는 한 가지 방법이 레이더 기술을 사용하는 것이다. 문제는 레이더 기술이 그동안 크고 비싸고 전력 소모가 많은 데다 개별 보행자가 아닌 비행기나 탱크 같은 큰 물체를 감지하도록 설계되어 있었다는 것이다.

TI 레이더 총괄 책임자인 애리브 라베(Yariv Raveh)는 “우리는 전체 레이더 시스템을 단일 칩에 통합하기 위해 이 여정에 올라 많은 연구 및 투자를 했다”면서 “이는 과거 다른 회사에서는 시도하지 않았던 작업이다.”이라고 말했다.

그 결과 동전 크기의 고주파 레이더 센서인 TI mmWave 레이더 센서가 탄생했다. 이 센서의 해상도는 장애물의 존재 여부를 감지할 뿐 아니라 자동차와 보행자의 차이를 인식할 수 있으며 단일 칩에서 NCAP(신차 안전성 평가 프로그램)와 같은 최신 자동차 안전 표준을 충족한다.

이를 통합 DSP(디지털 신호 프로세서)와 결합함으로써 TI의 mmWave 레이더 센서 칩은 물체 분류를 위한 머신 비전 알고리즘을 칩 자체에서 직접 실행할 수 있다. 이로써 ADAS 제조업체의 작업을 단순화하고 낮은 전력 소비, 리어 범퍼에 들어맞을 만큼 아주 작으면서 적은 비용으로 시스템을 만드는 데 도움이 된다.

사각지대 없이 꿰뚫어 볼 수 있는 자동차

TI mmWave 기술의 경제성과 효율성은 레이더가 ADAS의 중요한 부분이 되는 데 도움이 되지만 라이더의 고해상도나 카메라의 색상 정보와 같이 다양한 센서의 서로 다른 강점은 충분한 전방위 신뢰성을 주는 데 필요하다. 자동차 시스템 내에서 비압축 비디오 데이터를 전송하는 TI의 FPD-Link™ 시리얼라이저 및 디시리얼라이저(SerDes)는 차량의 적응형 운전자 보조 시스템 및 인포테인먼트 디스플레이용 고해상도 카메라를 지원한다. 이는 충돌 방지, 보행자 인식을 위한 전방 카메라, 후방 감지 및 보호를 위한 후방 카메라, 주차 지원을 위한 서라운드 뷰 카메라와 같은 카메라 안전 기능을 확산하는 데 도움이 되었다.

센서 융합이라고도 하는 여러 감지 방식의 정보를 함께 융합함으로써 차량은 교통량이 많은 지역과 위험한 기상 조건을 포함하여 운전자가 위험한 상황을 탐색하는 데 도움을 줄 수 있다.

TI ADAS의 부문 총괄 책임자인 미로 아잔(Miro Adzan)은 “센서 융합은 다양한 차원의 정보를 제공하여 환경에 대한 더 포괄적인 그림을 그리는 데 도움이 된다”면서 “센서 데이터는 중앙 처리 장치로 전달되며 여기서 머신 러닝 알고리즘이 센서 데이터를 기반으로 환경을 해석한다. 이를 통해 제동 시스템에 명령을 보내 충돌을 방지하는 등의 기능을 수행할 수 있다”고 설명했다.

안전을 우선시 한 디자인

모든 ADAS 시스템 설계의 주요 관심사는 안전이다. 따라서 데이터 처리가 중요하다. 차량이 더욱 스마트해지면서 연결, 통신, 모니터링 그리고 사고 예방에 도움이 되는 의사결정이 가능해짐에 따라 이러한 첨단 안전 기능을 가능하게 하는 엄청난 양의 데이터를 처리하는 데 필요한 컴퓨팅 성능이 급등했다.

TI의 Jacinto 프로세서는 차량 주변에 대한 인식을 개선하고 소프트웨어 정의 차량에서 데이터 공유를 가속화하여 전력 소모가 많은 메모리 전송을 줄이면서 실시간으로 다단계 컴퓨팅을 효율적으로 관리한다.

프로세서 아키텍처 자체를 넘어 독립적인 평가 기관인 TÜV SÜD(티유브이슈드)의 개발 프로세스 인증과 광범위한 기능 안전 문서에는 해당 시스템이 기능 안전 표준에 부합하는지를 제조업체가 확인할 수 있도록 관련 정보가 수록되어 있다.

아잔(Miro Adzan)은 “자동차 안전은 도로 위 모든 운전자에게 중요하다. 레이더, 센서 융합, 임베디드 프로세싱, 전력 관리, 통신 등 TI 기술은 자동차 제조업체가 충돌 없는 미래에 대한 비전을 향해 계속 노력하도록 도울 것”이라고 말했다.

더 나은 세상을 만들기 위한 열정

우리는 자동차 제조업체들이 차량을 더 안전하게 만들 수 있도록 돕고 있다. 이는 TI의 혁신가들이 반도체를 통해 더 합리적인 가격의 전자 제품을 만들어 더 나은 세상을 만들고자 하는 열정을 실천하는 한 가지 방법일 뿐이다. 더 작고 더 효율적이고 더 신뢰할 수 있고 더 합리적인 가격의 기술을 만들어 지난 세대의 혁신을 발판으로 새로운 세대의 혁신을 이끌고 있다. 우리는 이것을 엔지니어링 진보라고 생각한다. 이것이 TI가 수십 년 동안 노력해 온 일이다.

^{References:
[1] https://aaafoundation.org/potential-reduction-in-crashes-injuries-and-deaths-from-large-scale-deployment-of-advanced-driver-assistance-systems/}