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[1일IT템] 사방을 감지하는 라이다센서를 만들었다

파이낸셜뉴스

입력 2022.10.20 06:30

수정 2022.10.20 06:30

POSTECH 노준석 교수팀, 메타표면으로 라이다센서 개발
POSTECH 노준석 교수팀이 개발한 라이다센서는 1만여개 이상의 빛을 쏴서 주위의 물체를 입체적으로 감지해낸다. POSTECH 제공
POSTECH 노준석 교수팀이 개발한 라이다센서는 1만여개 이상의 빛을 쏴서 주위의 물체를 입체적으로 감지해낸다. POSTECH 제공


[파이낸셜뉴스] 포항공과대학교(POSTECH) 기계공학과·화학공학과 노준석 교수·기계공학과 통합과정생 김경태·김예슬·윤주영, 성균관대 생명물리학과 김인기 교수팀이 360도 영역을 모두 감지할 수 있는 라이다 센서 시스템을 개발했다.

김경태 통합과정생은 "이 센서 시스템을 자동차 위에 하나만 설치해도 사방의 물체를 감지해낼 수 있다"고 말했다.

라이다(LiDAR) 센서는 빛을 쏴서 물체를 인식한다. 주로 자율주행 자동차가 주변 물체와의 거리를 파악하고 주행 속도나 방향을 판단할 수 있도록 돕는 '눈' 역할을 한다.

메타표면을 이용하면 라이다의 시야각을 대폭 넓힐 수 있을 뿐만 아니라 물체를 입체적으로 인식할 수 있다. 연구진은 우선 머리카락 두께보다 1000분의 1 얇은 초박형 평면 광학소자인 메타표면으로 센서를 만들었다.


메타표면을 구성하는 나노 구조체의 설계와 주기적 배열 방식을 조절했다. 또한 사람의 눈처럼 카메라 2개를 이용해 180도까지 시야 각도를 넓히는데 성공했다.

이 센서의 작동원리는 메타표면에서 사방으로 방출된 1만개 이상의 빛이 물체에 뿌려지고, 이 점 패턴을 카메라로 촬영하면 물체 정보를 3차원(3D)으로 파악하는 것이다. 방출하는 빛은 앞쪽 뿐만아니라 뒤로도 뿌려져 180도가 아닌 360도 모든 방향의 물체를 감지할 수 있다.

이러한 방식의 라이다 센서는 아이폰에서 얼굴인식 기능으로 사용되고 있다. 아이폰은 점 구름을 만들기 위해 점 생성기 장치를 사용하지만, 점 패턴의 균일도와 시야각이 제한적인 데다가 부피가 크다.

이 기술은 나노광학 소재를 이용해 핸드폰, 가상현실(VR)·증강현실(AR) 안경, 무인 로봇이 주변 환경의 3D 정보를 인식할 수 있게 만들었다.
연구진은 "나노 임프린트 기술을 활용, 안경과 같은 곡면이나 유연 기판과 같은 다양한 표면에도 손쉽게 프린팅할 수 있어 미래 디스플레이의 핵심으로 알려진 AR 글래스 등에 적용할 수 있다"고 설명했다.

노준석 교수는 "기존 메타표면 장치보다 고도화된 기술을 개발, 모든 각도에서 빛의 전파를 조절할 수 있음을 입증했다"며 "이는 초소형·고 시야각 깊이 인식 센서 플랫폼을 구현할 수 있는 원천 기술이 될 것"이라고 말했다.


한편, 연구진은 이번 연구결과를 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션스(Nature Communications)'에 지난 10일 발표했다.

monarch@fnnews.com 김만기 기자

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