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[애플경제 박문석 기자] 라이다(LiDAR, Light Detection and Ranging) 기술은 자율주행 시대의 핵심적인 요소다. 나아가서 최근엔 이를 활용하여 원거리 가스 감지, 산림 지형 모델링, 대기환경 계측 등 다양한 용도로 사용되고 있다. 특히 수소 가스처럼 위험한 물질을 사전에 감지하고, 사고를 예방하는 등의 용도로도 사용될 것으로 보여 주목된다.

‘자율주행’의 범주를 벗어난 범용의 감지 장치로 확산되고 있는 것이다. 특히 건설현장 등에선 수소에 대한 정밀한 사전 측정과 감지가 강조되고 있는 현실에서 라이다는 가장 유용한 도구로 인정받고 있다.

무색, 무취의 위험한 수소 가스 원격 측정․탐지

흔히 수소는 누출될 경우 큰 피해를 안기는 대형사고로 이어진다. 그러나 수소 가스는 무색, 무취이고, 화학적으로 안정화되어 공기 중에 섞여 있기 때문에 다른 가스와 구분하여 이를 인식, 감별하기가 어렵다. 그 때문에 수소 가스의 측정 오차율이 높아서, 애로가 크다는게 관련 전문가들의 지적이다.

이에 최근엔 라이다를 그런 용도로 투입, 높은 측정과 감지 기능을 발휘한 것으로 확인되고 있다. 한국건설기술연구원의 박병직 화재안전연구소 전임연구원은 관련 연구를 통해 이른바 ‘라만(Raman)라이다’를 이용한 비접촉식 수소 가스 측정 기법을 소개했다.

박 연구원은 “라이다를 이용해 개방된 환경에서 수소 가스를 원거리 혹은 중거리에서 측정할 수 있다”면서 비접촉식 방법으로 수소 가스를 충분히 감지, 측정할 수 있다고 공개했다.

그는 “라이다 기반 라만 시스템으로 거리에 대한 정보나 수소 가스의 양을 동시에 분석할 수 있도록 광학적 설계를 하고, 수소 가스에 대한 감지 및 정량 분석을 통해서 비접촉식 측정 장비로 성능 평가를 위한 기초 연구를 실시했다”면서 이같이 밝혔다.

이에 따르면 수소 스펙트럼을 확인하기 위하여 라이다 기반 라만 광학 장치에 분광기를 장착했다. 분광기 전단에는 수소 신호만을 필터링하기 위해, 광학적인 필터로 조정함으로써 수소 스펙트럼을 확인할 수 있었다는 얘기다.

원격 자율이 필요한 모든 분야에 활용

라이다는 본래 빛(Light)과 레이더(Radar, RAdio Detecting And Ranging)의 합성어다. 레이저를 목표물에 비춰 사물과의 거리와 다양한 물성을 감지할 수 있는 기술이다.

그런 특성으로 인해 자율주행차량 기술의 꽃으로 불린다. 최근엔 디지털트윈이 가속화되면서 공장자동화의 필수 요소로 접목되고 있다. 또 그를 위한 로보틱스의 핵심 디바이스로 스마트공장과 디지털 트윈의 중요한 기술로 채용되고 있다.

이 밖에도 각종 자율 로봇이나, 드론 등 디지털 원격 자율시대를 견인하는 중요한 기술로 부상하고 있다. 특히 최근에는 아이폰이나 아이패드 등 스마트 기기에도 설치되어 주변 사물이나, 지형지물 등을 감지하고 이를 3D 영상으로 모델링할 수 있는 수준에 이르고 있다.

이로 인해 공장자동화나 자율주행차량은 물론, 원거리에서의 유독 가스 감지, 산림 지형에 대한 입체적 모델링, 성층권에 이르는 대기환경 계측 등에도 활발히 채용되고 있다.

라이다 기술은 특히 3D 카메라, 레이더 센서, 초음파 장비와 함께 자율주행 기술을 더욱 고도화하는 한편, 다양한 측정․감지 기술을 향상시키고 있다.

박 연구원은 특히 라이다와 레이더의 기능을 구분, 주목하고 있다. 즉 “둘 다 물체와의 거리와 형상을 감지하는 역할을 하는데, 원거리(수백 km) 에서 사물 측정이 가능한 레이더 기술에 비해, 라이다 기술은 단거리·중거리(100 m)미만의 물체를 레이더보다 더 정확하게 형상과 위치를 파악할 수 있다.”는 것이다. 이에 따라 라이다 센서와 레이더 센서를 혼용하여 자율주행차량에서 사용되고 있다는 얘기다.

앞서 수소가스 측정에서도 역시 라이다의 위력은 검증된 바 있다. 즉, “주로 접촉 방식의 센서에 의존하는 기존의 수소 가스 측정 방식은 가스에 직접 접촉하여 측정이 가능하지만, 수소 가스는 확산 속도가 너무 빠르기 때문에 접촉되어 감지될 확률이 매우 낮다.”고 문점을 지적했다. “따라서 접촉식 가스 센서로는 밀폐공간 내의 수소 가스 누출 근처에서는 측정이 가능하지만 거리가 떨어지거나 개방공간에서의 수소 가스감지는 어렵다.”는 것이다.

이에 따라 비접촉식 개방형으로 수소를 감지하는 방법을 모색한 끝에 그 대안으로 라이다 기술을 채용하게 되었다는 얘기다.