차량 기술이 발전함에 따라 최근에는 탑승한 승객을 보호하기 위해 첨단 센서기술들이 차량의 외부환경은 물론 내부환경까지 감지하고 있다.
차량 내부에 비전 센서를 설계함에 있어 가장 큰 어려움 중 하나는 바로 어린이탑승 감지다. 뒤쪽을 향하고 있는 어린이용 시트에서 담요에 가려져 있는 경우 혹은 어린이가 무언가를 집으려다 차량 발밑 공간에 떨어질 수 있는데, 이런 경우 레이더(radar) 센서가 효력을 발휘한다.
레이더는 사람의 보행과 같은 움직임을 감지하는 독보적인 기능을 갖추고 있다. 밀리미터파(mmWave) 기술은 단단한 물질을 관통해 그 어느 때보다 훨씬 정확하게 어린이의 위치를 감지해 모니터링하는 한편, 운전자의 바이탈사인까지도 예측할 수 있다. 헤드라이너 뒤쪽이나 차량의 골격이라 할 수 있는 B필러 안쪽과 같이 차량 내부에 간편하게 설치할 수 있다. 또한 카메라나 초음파 감지 기술과 달리 밀리미터파 기술은 조명과 온도조건의 영향을 받지 않는다. 이는 센서가 온도와 조명조건의 편차가 크더라도 여러 지역에서 일관된 성능으로 기능할 수 있다는 점을 고려할 때 상당한 이점이라고 할 수 있다.
어린이 탑승감지는 어린이 경보시스템을 도입한 차량에 평가점수를 부여하기 시작할 ‘Euro NCAP(유럽 신차 평가 프로그램)’ 로드맵의 중요한 기능 중 하나다. 미국 상원에서도 운전자의 부주의로 인해 어린이들이 사망하는 것을 방지하고자 모든 승용 신차에 어린이 안전 경보시스템을 장착하도록 요구하고 있다. 이러한 법규를 충족하기 위해 전 세계 차량제조업체와 주요 부품업체들은 60GHz mmWave 레이더 센서 솔루션을 채택하고 있다. 이 센서를 통해 안전벨트 미착용 알림, 운전자 바이탈사인 모니터링, 탑승자와 차량의 상호작용을 기반으로 한 조명제어 제스처 감지 등의 추가기능도 가능하다. 또한 60GHz는 24GHz 센서보다 20배 높은 범위 해상도와 3배 높은 속도 해상도를 기반으로 더 넓고 정확한 범위의 무선 주파수대(4GHz~7GHz)도 제공한다.
텍사스 인스트루먼트(Texas Instruments, 이하 TI)는 60GHz 단일 칩 레이더 센서를 이용해서 실시한 다수의 테스트를 통해 차량 OEM 업체와 주요 부품업체에 우수한 성능을 입증했다.
현대차 기아는 차량에 TI의 센서 신기술을 최초로 채택한 회사 중 한 곳이다. 특히 현대자동차의 GV70 차량 라인에 들어가는 후석승객알림(ROA) 시스템은 오토모티브 등급 60GHz 센서로 TI의 제품(모델명 AWR6843)을 선정했다.
<그림1> TI AWR6843의 탑승감지 센서가 장착된 GV70 케어라인 (이미지 제공: 현대자동차)
현대자동차 관계자에 따르면, 밀폐된 차량 내부는 외부환경에 따라 고온에 도달할 수 있으며 스스로 차 문을 열 수 없는 영유아, 반려동물 등을 내부에서 장시간 방치하면 매우 위험할 수 있다. 후방탑승자경보는 이러한 사고를 방지하기 위해서 개발된 기술이다.
제네시스 GV70에 설치된 후방탑승자경보는 차량 내부 모니터링 기술의 시작일 뿐이다. 현재 고객활용도를 더욱 높이고 커넥티드(Connected) 서비스 지원을 위해 추가기능을 개발하고 있다. 앞으로는 다양한 모빌리티 환경에서 승객의 위치와 정보를 정확하게 인식할 수 있는 실내 레이더의 활용도가 높아질 것으로 예상된다.
설계시간 및 투자비용 절감은 물론 확장 가능한 솔루션으로 수요증가
TI의 레이더 센서 포트폴리오는 고성능 프런트앤드(트랜시버)부터 완전 집적형 초소형 단일칩 센서까지 다양하다. 뿐만 아니라 디지털 신호 프로세서, 마이크로 컨트롤러, 레이더 액셀러레이터, 메모리와 같은 디지털 요소도 포함하고 있다. TI의 안테나 온 패키지 기술은 전문기술을 갖춘 개발자가 수행했을 때 안테나와 PCB(인쇄회로기판) 자재 설계 및 시뮬레이션 등에 걸리는 약 6개월의 무선주파수(RF) 설계의 개발시간을 절약할 수 있다. 툴, 컴파일러, 디버거, 드라이버, 소프트웨어 개발 키트, 참조 예시를 이용하면 개발주기를 더욱 단축할 수 있다.
정확도에 대한 요구사항을 해결하기 위해 더 높은 각도 해상도가 필요할 경우 TI의 이미징 레이더를 이용하면 소프트웨어 호환성을 유지하고 총체적인 소프트웨어 투자를 보호하는 동시에 훨씬 더 저렴한 비용으로 광선 레이더와 비슷한 성능을 얻을 수 있다. 예를 들어, 플랫폼 접근방식으로 다양한 OEM 요구사항을 해결하고 차량 내레이더 센서 제품을 확장하면서 투자수익과 이익을 극대화할 수 있다.
TI 레이더 센서에는 높은 수준의 아날로그와 디지털 통합을 가능하게 하는 RF 상보형 금속산화 반도체 기술이 탑재되어 있다. 또한, 통합 프로세싱을 통해 어린이 탑승감지, 안전벨트 미착용 알림, 에어백 전개 제어, 운전자 바이탈사인 모니터링 및 제스처 감지를 위한 알고리즘을 추가할 수 있다. 암호화 액셀러레이터는 보안 부팅 기능과 무선 업데이트를 가능하게 할 뿐만 아니라, 이러한 센서는 전력소모량이 매우 적으며, 크기도 매우 작다는 장점이 있다.
자동차 OEM기업들은 차량에 방치된 어린이에 대한 문제를 예전보다 심각하게 고민하고 60~64GHz 주파수대 mmWave 레이더 센서를 솔루션으로 채택하고 있다. TI는 주요 부품업체와 OEM 기업들이 차량 내 감지 요구사항을 해결하는 데 도움이 되는 확장 가능하고 사용하기 쉬운 고집적형 60GHz 센서를 제공한다.
기타 리소스
키쇼르 라마야 (Kishore Ramaiah), 텍사스인스트루먼트 마케팅 매니저
