'투명망토' 박사님, 360도 볼 수 있는 자율주행차 눈 내놨다

중앙일보

입력 2022.10.19 11:26

업데이트 2022.10.19 13:28

노준석 포항공대 교수가 메타물질 가공을 이용한 초정밀 라이다 기술과 스텔스 기술 등에 대해 설명하고 있다. 중앙포토

노준석 포항공대 교수가 메타물질 가공을 이용한 초정밀 라이다 기술과 스텔스 기술 등에 대해 설명하고 있다. 중앙포토

판타지 영화 해리포터에 나오는 ‘투명망토’기술을 개발한 국내 과학자가 이번엔 상시로 360도 전방위를 볼 수 있는 자율주행차의 눈 기술을 개발했다.

포스텍(포항공대)은 노준석 기계공학과ㆍ화학공학과 교수팀과 김인기 성균관대 생명물리학과 교수 연구팀이 공동연구를 통해 360도 전 영역을 볼 수 있는 고정형 라이다 센서를 개발했다고 19일 밝혔다.  노 교수는 ‘투명망토’로 대표되는 첨단 메타물질의 나노공정과 생산기술 분야에서 세계 최고의 원천기술을 보유한 공학자다. 2018년 메타물질 가공기술을 이용해 가로ㆍ세로 1×1㎝의 투명망토를 세계 최초로 만들어냈다.

빛을 쏴서 물체를 인식하는 라이다(LiDAR) 센서는 자율주행 자동차가 주변 물체와의 거리를 파악하고 주행 속도나 방향을 판단할 수 있도록 돕는 ‘눈’ 역할을 한다. 예측 불가능한 도로 상황에 민감하게 대응하기 위해선 정면뿐만 아니라 옆이나 뒤를 함께 살펴야 하는데, 현재까지는 회전하는 라이다 센서를 사용하기 때문에 전ㆍ후방을 동시에 파악할 수는 없었다.

모바일 디바이스에 메타표면을 직접 프린팅 하는 공정 모식도. 나노 구조체 형상을 복제해 반복적으로 나노 광학소자를 제작한다. 자료=포항공대

모바일 디바이스에 메타표면을 직접 프린팅 하는 공정 모식도. 나노 구조체 형상을 복제해 반복적으로 나노 광학소자를 제작한다. 자료=포항공대

노 교수가 이끄는 공동연구팀이 이번에 개발한 센서는 머리카락 두께 1000분의 1 크기의 초박형 평면 광학소자인 메타표면으로 만들어져, 초소형 라이다 센서를 구현할 수 있는 원천 기술로 활용할 수 있다. 메타표면을 이용하면 라이다의 시야각을 대폭 넓힐 수 있을 뿐만 아니라 물체를 입체적으로 인식할 수 있다. 연구팀은 메타표면을 구성하는 나노 구조체의 설계와 주기적 배열 방식을 조절해 라이다 센서의 시야 각도를 360도까지 넓히는 데 성공했다.

메타표면에서 방사된 1만개 이상의 점 형태의 빛이 물체에 조사되고, 이렇게 조사된 점 패턴을 카메라로 촬영하면 360도 영역에 있는 물체 정보를 3차원(3D)으로 파악할 수 있는 원리다. 이런 방식의 라이다 센서는 아이폰 얼굴인식 기능(Face ID)에도 사용되고 있다. 아이폰은 점 형태의 빛을 만들기 위해 점 생성기(Dot projector) 장치를 사용하지만, 점 패턴의 균일도와 시야각이 제한적인 데다가 부피가 크다는 한계가 있었다.

노준석 교수는 “기존 메타표면 장치보다 고도화된 기술을 개발, 모든 각도에서 빛의 전파를 조절할 수 있음을 입증했다“며 “이는 초소형ㆍ고(高) 시야각 깊이 인식 센서 플랫폼을 구현할 수 있는 원천 기술이 될 것”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 삼성미래기술육성센터의 지원을 받아 이뤄졌으며, 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’에 최근 게재됐다.

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