(첨단 운전자 지원시스템) ADAS 시장 및 기술 동향-아이씨엔매거진

자동차에서의 IT 기술이 광범위하게 확산되고 있는 가운데, 이를 통한 운전자 편의성 지원 시스템이 주목된다. 차량에 탑재된 차선 변경 경고나 주차 시스템 등의 다양한 기능은 운전자 편의성을 배가시킴은 물론, 안전까지 보장할 수 있는 형태로 발전하고 있다.이러한 첨단기술을 결합한 운전자 지원 시스템인 ADAS(Advanced Driver Assistance Systems)가 부상하고 있다.이제는 이코노미 자동차에까지 ACC(적응형 주행 제어), 자율 제동, 능동 차선 지원 기능이 제공되는 상태이다.

ADAS 글로벌 시장 전망
리서치앤마켓의 보고서에 따르면, 글로벌 ADAS 시장은 2012년부터 오는 2016년까지 연간 22.59%의 고성장을 지속할 전망이다. 여기에서 가장 큰 이슈는 안전 기기 탑재의 증가세이다. 또한 경제형 자동차에서 ADAS의 탑재가 광범위하게 증가하고 있다는 것이 주목된다.

하지만 ADAS 기술이 갈수록 더 낮은 가격대의 차종으로 확대됨에 따라 또다른 역설적인 과제를 제기하고 있다. 그것은 바로 극히 낮은 가격대로 상당히 높은 컴퓨팅 자원을 필요로 한다는 것이다.

이 시장에서의 주요 기업으로는 Audi, Bayerische Motoren Werke, Continental, Delphi Automotive, Denso Corp., Fiat S.p.A, Ford Motor, General Motor, Robert Bosch GmbH, Takata Corp., 그리고 Toyota Motor 등이 있다.

여기에 최근에는 AB Volvo, Aisin Group, Audiovox Corp., Ficosa International S.A., Hella KGaA Hueck & Co., Hyundai Motor Co., Iteris Inc., Magna Electronics, Mercedes-Benz, Mobileye, Nissan Motor Co., PSA Peugeot Citroen, TRW Inc., 그리고 Valeo SA. 등이 신규 진입업체들이다.

대표적인 업체인 Continental과 Robert Bosch는 최근들어 경제형 자동차에 대한 ADAS 공급을 확장하고 있다.

컴팩트 및 중소형 자동차를 위한 차선이탈경고시스템(LDW systems), 교통신호인식시스템(traffic sign recognition systems), 헤드램프 제어 시스템(intelligent headlamp control systems), 운전자 모니터링 시스템(driver monitoring systems) 등이 적극 검토되고 있다.

스트래티디 애널리스틱스는 자동차 전장분야에서 ADAS 시장이 HEV/EV 시장과 함께 가장 크게 성장하는 분야가 될 것이라고 분석했다.

ABI 리서치는 2012년 글로벌 ADAS 시스템 시장이 166억 달러에 달했다고 분석했다. 또한 오는 2020년에는 2,610억 달러까지 성장할 전망이다. 이는 연간 41%의 고성장을 의미한다.

ABI의 Gareth Owen 연구원은 “포드 및 폴크스바겐과 같은 대규모 수요를 가지는 OEM 업체들이 ASAS 시장을 이끌어 갈 것”이라고 밝혔다. 그는 또한 “운전자 지원 시스템들 다수가 이들 OEM 업체들을 통해서 기본으로 장착되고 있는 상황”이라고 진단했다.

특히 향후 5년간 EU 지역의 ADAS 시스템 시장은 안전을 강화하는 ‘유로 NCAP’(The European New Car Assessment Programme) 사양에 의해서 더욱 성장해 나갈 전망이다.

이 사양은 다음과 같은 3개의 ADAS 시스템을 포함하고 있다.

– Speed Assistance Systems (SAS)

– Autonomous Emergency Braking (AEB)

– Lane Departure Warning/Lane Keep Assist (LDW/LKA)

중국의 ADAS 시장도 주목된다. IMS 리서치에 따르면, 중국 ADAS 시장은 2013년 9억 7천만 달러에서 2019년에는 31억 달러로 성장할 전망이다. 향후 6년동안 지금의 3배 성장이 이루어진다.

중국도 또한 EU 및 미국과 유사한 정책을 추진하고 있다. C-NCAP를 통해 한층 안전성이 강화된 자동차 출시를 요구하고 있는 중이다. 여기에 첨단 운전 제어, 사각지대 보호, 자율 주차 시스템 등도 탐재가 적극 검토되고 있다.

ADAS 국내 시장 전망
프로스트 앤 설리번은 2011년 약 4.8%를 기록한 국내 ADAS 보급률이 2018년에는 약 75.7%까지 늘어날 것이며, 2011년 2,560만 달러를 기록했던 국내 ADAS(첨단 운전자 지원 시스템) 시장 크기는 2018년에는 5억 960만 달러에 달할 것으로 전망했다.

프로스트 앤 설리번 한국지사가 발표한 ‘한국 ADAS 시장 분석 보고서에 따르면, 시스템 가격이 하락함과 동시에 고객들사이에선 사고를 방지할 수 있다는 ADAS 이점들의 인식도가 높아짐에 따라, 2018년까지 50%의 연평균 성장률과 함께 ADAS 출하량은 약 100만 여대에 달할 것으로 예측했다.

2011년 ADAS 시장의 전체 점유율 중 40% 이상을 차지한 차선 이탈 경보 시스템은 한국 ADAS 시장에서 가장 인기있는 시스템이며, 그 뒤를 33.7%를 차지한 스마트 주차 지원 시스템과 25%이상을 차지한 적응순항제어시스템이 뒤따르고 있다. 한편 나이트 비전 시스템과 블라인드 스팟 검출기는 약 23%를 차지했다.

이번 보고서는 ADAS 중, 적응순항제어시스템, 차선 이탈 경보 시스템, 스마트 주차 지원 시스템, 나이트 비전 시스템, 블라인드 스팟 검출기, 이 5가지 분야를 중점적으로 조사했다.

프로스트 앤 설리번 한국지사 자동차 사업부의 윤삼진 연구원은 유럽이나 미국 시장에 비해 한국 ADAS 시장은 매우 작다고 지적하며, 최근에 현대 모비스가 한국 시장엔 처음으로 ADAS를 도입했다고 전했다.

하지만 윤삼진 연구원은 조만간 한국에서 ADAS장착이 의무화될 것으로 전망했다. 이 때문에 OEM사들 및 공급업자들은 자신들의 ADAS가 고객들에게 더 매력적으로 다가갈 수 있는 저가의 ADAS 기술을 개발하는데 투자해야 할 것이다. 이뿐만 아니라 공급업체들은 단일 플랫폼에 대한 ADAS의 복합 기능을 통합할 수 있는 전문 기술 역시 개발해야 하는 숙제를 안고 있다.

자동차 업체들이 자신들의 브랜드 이미지 향상을 위한 것뿐만 아니라, 정부 규정을 준수하기 위해 더 많은 자동차 모델들에 ADAS를 장착시켜야 한다.

윤삼진 연구원은 이제 서서히 OEM사들은 헤드램프와 같은 특정 기술에 대한 표준화를 면밀히 검토해야 하고, 고객들이 저렴한 가격의 안전 시스템들에 대한 기대가 크기 때문에 OEM과 공급업체는 안전 시스템들의 가치 향상 및 비용 절감에 더 많은 중점을 둬야한다고 말했다.

자동차 생산업체들은 추가 옵션과 관련해 자신들만의 차별화를 두길 원하고 있어 한국에서 ADAS의 잠재 가능성은 아주 크다. 또한 고객들은 사상 사고를 줄이려는 정부나 보험 배당금 지급 건수를 줄이려는 보험사들이 ADAS에 대한 장려책을 강구하는 것에 대해 인지하고 있다. 이는 고객들의 ADAS 구매 결정에 갈수록 더 영향력이 커질 전망이다.

ADAS 주요 기술

차선 이탈 경고(Lane Departure Warning: LDW)
LDW 시스템은 자동차가 차선을 이탈하거나 도로의 커브나 가장자리 가까이로 다가갔을 때 가청 경고나 모션 경고(운전대나 좌석을 부드럽게 진동시키는 방식)를 내보낸다.

이러한 시스템은 통상적으로 자동차가 특정한 속도 이상으로(예를 들면 시속 55마일(88.5킬로미터) 이상) 주행하고 있으며 자동차의 방향 표시등이 켜져 있지 않을 때 작동한다.

도로 상의 차선 표시를 촬영하고 이 표시에 비추어서 자동차의 주행이 차선을 벗어났을 가능성이 있는 것으로 나타났을 때 이를 감지하기 위해서 카메라 시스템이 필요하다.

모든 자동차 업체들이 이에 대한 애플리케이션 요구는 거의 비슷하지만 각각의 업체들이 단일 전방 카메라를 이용하거나 단일 후방 카메라를 이용하거나 듀얼/스테레오 전방 카메라를 이용하는 등과 같이 각기 다른 기법들을 채택하고 있다.

이 때문에 단일 하드웨어 아키텍처로 각기 다른 타입의 카메라 요구를 충족한다는 불가능하다. 그러므로 다양한 구현 옵션들을 충족하기 위해서는 유연한 하드웨어 아키텍처를 필요로 한다.

적응형 주행 제어(Adaptive Cruise Control: ACC)
ACC는 지난 10여년 동안 고급형 차종에 이용되어 왔으나 이제는 보급형 차종으로까지 확대되게 되었다.

자동차를 일정한 속도로 주행하도록 설계되었던 기존의 주행 제어와 달리 ACC는 전방의 자동차가 너무 가까이 있으면 속도를 낮추고 조건이 허용하는 한에서 상한 제한 속도를 충족하도록 속도를 높이는 등과 같이 교통 조건에 따라서 자동차 속도를 조절할 수 있다.

이 시스템은 자동차 전면에 탑재된 레이더 센서를 이용해서 구현된다. 하지만 레이더 시스템은 물체의 크기와 형태를 인식하지 못하고 비교적 시야가 좁으므로 레이더와 함께 카메라를 결합하는 것이 바람직한 방법이다.

문제는 오늘날 이용되는 카메라나 레이더 센서에 대해서 어떠한 표준 구성이 존재하지 않는다는 것이다. 그러므로 또한 유연한 하드웨어 플랫폼을 필요로 한다.

교통 신호 인식(Traffic Sign Recognition: TSR)
교통 신호 인식(TSR) 시스템은 명칭에서 알 수 있듯이 전방 카메라와 패턴 인식 소프트웨어를 이용해서 공중 교통 신호(속도 제한, 정지 신호등, 전방 회전 등)를 인식할 수 있다.

이 시스템은 운전자에게 전방의 신호를 알려줌으로써 운전자가 신호를 지킬 수 있도록 한다. TSR은 운전자가 정지 신호를 지키지 못하거나, 금지된 곳에서 좌회전을 하거나, 그 밖에 실수로 충돌을 일으킬 수 있는 어떠한 동작을 할 가능성을 낮추도록 함으로써 안전성을 향상시킨다.

이러한 시스템은 검출 알고리즘을 향상시키고 지역에 따라서 다른 교통 신호 표식에 적응하기 위해서 유연한 소프트웨어 플랫폼을 필요로 한다.

야간 시각(Night Vision: NV)
야간 비전(NV) 시스템은 이 시스템이 없다면 운전자가 어두운 조건에서 볼 수 없었을 물체를 식별할 수 있도록 한다.

이러한 물체는 통상적으로 자동차의 전조등이 비출 수 있는 시야를 벗어나서 있는 것들이므로 NV 시스템은 주행 중인 자동차의 전방에 존재하고 있는 위험성을 향상된 방식으로 경고할 수 있으므로 운전자가 충돌을 피할 수 있도록 한다. NV 시스템은 기본적으로는 능동형 및 수동형의 두 가지 유형으로 구분할 수 있다.

– 능동형 시스템은 near-IR 시스템이라고도 하는 것으로서, IR 광 소스와 CCD(charge-coupled device) 카메라를 결합해서 디스플레이 장치로 모노크롬 영상을 제공한다.

이 시스템은 높은 해상도로 훌륭한 영상 품질을 제공한다. 통상적인 가시 거리는 150미터이다. 이들 시스템은 카메라 시야에 들어오는 모든 물체들을 감지할 수 있으나(열 시그니처를 방출하지 않는 물체 포함) 비가 오거나 눈이 오는 환경에서는 효과가 제한적이다.

– 수동형 시스템은 외부적 광 소스를 이용하는 것이 아니라 열영상 카메라를 이용해서 물체로부터 자연스럽게 방사되는 열 방사를 이용해서 영상을 포착한다.

이러한 유형의 시스템은 마주 오는 자동차의 전조등이나 열악한 기상 조건에 의해서 영향을 받지 않으며 300미터에서부터 1000미터까지의 거리를 감지할 수 있다. 이러한 시스템의 단점은 영상이 입자가 거칠고 더운 기상 조건에서는 기능성이 떨어진다는 것이다.

또한 수동형 시스템은 일정한 열 시그니처를 갖는 물체들만 감지할 수 있다. 수동형 시스템을 비디오 분석 기술과 결합함으로써 자동차 경로 상에서 보행자 등과 같은 물체를 강조할 수 있다.

NV 시스템은 각각의 사용하는 기법에 따라서 다양한 아키텍처를 선택할 수 있으며 다양한 절충을 할 수 있다. 경쟁력을 높이기 위해서는 자동차 업체들이 다중의 카메라 센서를 지원할 수 있어야 하며 그러기 위해서는 공통적인 유연한 하드웨어 플랫폼을 이용한 구현이 바람직할 것이다.

적응형 상향등 제어(Adaptive High Beam Control: AHBC)
AHBC(Adaptive High Beam Control)는 카메라를 이용해서 교통 조건(마주 오는 자동차와 같은 방향으로 주행하고 있는 자동차 모두 포함)을 감지하고 이렇게 감지된 조건에 따라서 상향 전조등을 밝게 하거나 어둡게 하는 지능적인 전조등 제어 시스템이다.

AHBC 시스템은 운전자가 다른 자동차가 같이 있을 때 수동으로 전조등을 어둡게 하려고 조작하기 위해서 주의가 분산될 필요 없이 상향등을 최대한 사용할 수 있도록 해서 최대한 멀리 볼 수 있도록 하므로 자동차의 안전성을 향상시킬 수 있도록 한다.

일부 시스템에서는 전조등을 개별적으로 제어할 수 있기까지 하므로 한쪽 전조등은 어둡게 하면서 다른 쪽 전조등의 상향등은 작동시킬 수 있다. AHBC는 LDW나 TSR 같은 다른 전방 카메라 기반 시스템을 보완할 수 있다.

이 시스템은 고해상도 카메라를 필요로 하지 않으며 자동차 내에서 다른 ADAS 애플리케이션에 전방 카메라가 이미 사용되고 있다면 이 기능을 좀더 낮은 비용으로 구현할 수 있을 것이다.

보행자/장애물/자동차 감지(PD)
보행자 감지(Pedestrian Detection: PD) 시스템(장애물과 다른 자동차 포함)은 모든 시스템들이 단일 카메라나 좀더 정교한 시스템의 경우에 스테레오 카메라 등과 같이 카메라 센서를 이용해서 상세한 감지를 가능하게 한다.

움직이는 보행자의 시각적 시그니처는 높은 “클래스 변동성”(의복, 조명, 크기, 거리), 복잡성, 백그라운드의 변화하는 특성, 그리고 센서가 모바일 플랫폼(자동차)에 장착되어 있다는 점 때문에 식별하기가 어려울 수 있으므로 IR 센서를 이용해서 PD 시스템을 향상시킬 수 있다.

자동차 감지 시스템은 레이더를 이용해서 향상시킬 수 있다. 레이더는 뛰어난 거리 측정, 열악한 기상 조건일 때 뛰어난 성능, 자동차 속도를 측정할 수 있는 능력을 제공한다. 이 시스템은 동시에 다중의 센서들로부터 제공되는 데이터를 처리해야 하는 복잡한 시스템이다.

운전자 졸음 경고(Driver Drowsiness Alert)
졸음 경고 시스템은 운전자의 얼굴을 모니터링해서 안면의 위치, 눈(뜸/감음), 그 밖에 이와 같이 주의를 집중하고 있는지를 알 수 있는 여타의 지표들을 측정한다.

운전자가 졸고 있는 것으로 보이거나 의식을 잃은 것으로 판단되면 이 시스템이 경고음을 발생시킨다. 일부 시스템은 심장 박동수와 호흡까지도 모니터링할 수 있다.

참조 자료

스마트 카의 필수 조건 ADAS, 월간 전자과학

디지털 맵으로 향상되는 ADAS, 월간 오토모티브

ADAS 시장현황 및 기술동향, 월간 전자부품

운전보조장치(ADAS)란 무엇인가?, 교통안전공단

ADAS 시장동향, 한국정보통신기술협회

애프터마켓 ‘첨단운전자보조시스템(ADAS)’ 시대 활짝, 디지털데일리

Global Advanced Driver Assistance Systems Market 2012-2016, 리서치앤마켓

아이씨엔 매거진 2013년 11월호