자율주행 시장 전망 차량용 반도체, 라이다 혁신을 시작하다
자율주행 시장 전망
자율주행차 글로벌 시장 규모는 2020년 8조 원에서 2035년에는 약 1127조 원까지, 국내는 26조 원까지 성장할 전망이며 세계 자동차 신차 판매량의 50%가 자율주행차가 될 것이라고 예측합니다.
자율주행 차량용 반도체
자율주행 반도체 매출 규모는 2030년 연간 약 33조 2440억 원에 달할 것으로 전망하고 있습니다. 자율주행 기술이 발전되면서 성능을 좌우할 반도체 수요는 2019년 40% 수준에서 2030년에는 85%로 크게 늘어날 것이며 현재는 2단계 차량에서의 반도체 수요가 시장을 견인하고 있으나 4단계가 완료되면 차량용 반도체 수요는 급격하게 늘어날 것입니다.
글로벌 완성차 업계는 2030년 전후로 내연기관차 생산을 중단을 할 예정입니다. 지금까지 내연기관 자동차가 시장을 지배해 왔다면 2025년 이후에는 자율 주행, 전기차가 시장을 지배하게 됩니다. 이렇게 된다면 자동차의 생산 개념도 많이 바뀌게 됩니다. 운전대는 휴대폰이나 음성인식, 터치스크린으로 엔진은 모터로 유류는 전기로 대체가 되면서 반도체 개수도 기존 내연기관 자동차에서는 200개가 필요했지만 자율 주행, 전기차의 경우에는 2000개 10배 이상의 반도체가 필요합니다.
업계에서는 차량용 반도체 불균형이 이미 진행되어서 6개월 이상 납품 지연 현상이 발생되고 있으며 파운드리 업체들은 가격 인상과 더불어 수익성 개선이 나타날 것이라고 예측되고 있습니다.
자율 주행 자동차에서 가장 중요한 기술은 첨단 운전자 시스템(ADAS)입니다. ADAS는 카메라, 라이다 등 각종 센서를 이용해서 도로를 달리면서 교통 상황을 감지하며 운전자가 안전하게 주행을 할 수 있도록 차량 조작을 대신해주는 시스템입니다.
센서를 통해 감지한 정보를 판단하고 처리하는 것이 마이크로컨트롤러(MCU), 신경망 프로세서(NPU), 전자제어 유닛(ECU), 도메인 컨트롤 유닛(DCU) 등의 반도체입니다.
자율주행 라이다
라이다는 레이더와 빛을 합친 합성어입니다. 레이더가 전파를 발생시켜 돌아오는 속도를 통하여 사물을 감지하는 반면에 라이다는 전파 대신 빛을 발생시켜 레이더가 못 보는 사각지대를 판단할 수 있습니다.
레이더는 파장이 수 센티로 커서 파악하지 못하는 물체가 있을 수도 있지만 라이다는 파장이 나노미터 10억 분의 1미터 수준으로 짧아서 사물을 더욱더 정교하게 인식할 수 있습니다.
라이다 시장은 2020년에는 1조 2천억 원에서 2025년에는 3조 2천억 원까지 증가될 것으로 연평균 20% 성장을 예측합니다. 대표적으로 구글의 웨이모가 채택한 3D 라이다 센서는 시야가 확보되지 않은 상태에서도 정확한 거리 값을 측정할 수 있다는 장점은 있지만 가격이 비싸고 차량 지붕 위에 설치해야 해서 미관상 보기가 좋지 않다는 단점이 있습니다.
테슬라 CEO 일론 머스크는 라이다를 강력하게 비판하고 카메라만으로도 충분히 자율 주행이 가능하다고 주장하고 있습니다. 테슬라가 사용하는 2D 카메라 센서는 비용이 저렴한 장점이 있지만 정확도가 떨어져 완전 자율 주행에는 적합하지 않다는 평가가 많습니다.
자율주행 레벨 분류
자율 주행은 운전자의 생명과 직결되여 도로에서 사고를 제로화하는 것을 최종 목표로 해야 합니다. 미국 자동차 기술학회에서는 자율 주행 레벨을 5단계로 분류하였습니다.
0단계는 운전자 모든 주행을 직접 조작하고 수행해야 합니다.
1단계는 주행 기능을 수행하는 운전자의 탑승 하에 시스템이 조향 혹은 감속 등의 일부 주행 기능을 함께 수행해야 합니다.
2단계는 조향 및 가감속 장치를 감시 중인 운전자의 탑승 하에 시스템이 조향 및 가감속등의 주행 기능을 대신 수행합니다.
3단계는 주행 제어권 이양에 대비한 운전자의 탑승 하에 시스템이 조향 및 가감속등의 주행 기능을 수행합니다.
4단계는 극도로 예외적인 상황에 대비한 운전자의 탑승 하에 시스템이 모든 자율 주행 기능을 수행합니다.
5단계는 운전자 없이도 모든 상황에 대응할 수 있고 완전한 시스템이 모든 주행을 수행하는 단계로 이루어집니다.
현재 상용화된 주행기술은 2단계 수준이고 3단계 기술을 탑재한 자율주행차는 2022년부터 상용화될 예정입니다. 자율 주행의 원리는 주변 도로 환경에 맞혀서 실시간으로 분석하고 스스로 결정을 내려서 운행을 합니다. 따라서 자율 주행은 자동차 산업의 혁신뿐만 아니라 삶의 공간에 많은 변화를 몰고 올 것입니다.
자율주행 문제점
현재의 자율 주행 기술은 레벨 2 단계에 머물러 있습니다 우리가 생각하는 자율 주행 기능은 레벨 4 이상이 돼야 합니다. 위에서 언급했던 것처럼 비상시에만 운전자가 개입을 하고 차량에 안전을 맡길 수 있습니다. 하지만 레벨 4 이상 자율 주행 기술이 나오려면 상당한 시간이 걸릴 것으로 보입니다.
테슬라는 오토파일럿 기능이 조만간 업그레이드를 하여 레벨 4 단계가 될 것이라고 하지만 아직도 많은 시간이 필요합니다. 예측 불가능한 주변 환경, 어두운 상태나 비바람과 폭설 및 태풍 등 다양한 조건에 대처하기가 어렵습니다. 또한 법률적 제도가 없으며 차량에 책임 전가할 보험 상품도 없는 상황입니다. 이러한 개선점만 해결해 나간다면 미래에는 충분히 완전 자율 주행을 꿈꿔볼 수 있을 것 같습니다.
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