[산업리포트/SK증권] 자율주행 Ready 차량: 24년부터 투자로 준비하자

 

출처 -  https://markets.hankyung.com/consensus/view/625600

완전 자율주행 차량의 도입은 시기를 가늠할 수 없지만, ADAS 부품 등 자율주행 관련 부품들은 이미 신차에 하나 둘씩 채택이 되고 있다.
각종 안전장치와 주행보조 장치로 전체 교통사고는 감소하고 있지만, 고령화 사회로 진입하면서 노인 운전자들의 사고는 오히려 증가하고 있다.
일본은 서포트카 등을 도입해 고령운전자의 사고를 낮추고 있고, 테슬라의 경우 오토파일럿을 사용할 경우 주행거리당 평균 사고건수가 획기적으로 낮아짐을 수치로 보여주고 있다. 중국은 정부의 지원과 바이두가 무인 로보택시를 운영하는 등 자율주행 시대를 준비하고 있지만, 미국의 GM 크루즈, 알파벳의 웨이모는 각종 사고에 휘말리며 주춤한 상태다.
자율주행 기술의 시작은 인지(센싱)부터, 판단, 제어, 네트워크로 이어지며, 센싱은 결국 레이다, 카메라의 센서 퓨전이 대세가 될 것으로 예상한다. 
 

자율주행의 필요성

서울시 전체 운전자 중 65 세 이상은 16년 69 만 명에서 22년 116만 명으로 전체 운전자 중에서 차지하는 비중은 16 년 9.1%에서 22 년 5.6%p 상승한 14.7%로 큰 폭의 상승을 보이고 있다. 
22년도 65 세 이상 운전자 교통사고 건 수는 전체 교통사고 19.7 만건 중 3.4 만건으로 17.6%의 비중을 차지하고 전년대비 8.8% 증가했다. 고령운전자 교통사고 건수가 증가하면서 사고로 인한 부상자와 사망자는 각각 49,281 명 그리고 735 명으로 10.2%, 3.7% 늘어났다.
10 년전과 비교해보면 전 연령의 사고건수는 각종 운전보조장치의 발달로 8.6% 감소했지만, 65 세 이상 운전자의 사고건수는 오히려 97.0% 큰 폭으로 증가했다. 사망자수는 각종 안전장치의 증가로 전연령 전체 사고에서 10 년전 대비 46.3% 감소했지만, 고령 운전자의 경우 0.3% 감소에 그쳤다.
결국 고령운전자와 사회의 안전을 위해서 자율주행 차량의 도입은 더욱 필요해 질 전망이다.

 
 
2005 년 이후 고령화시대로 이미 접어든 일본은 고령운전자에 대한 안전대응을 실행 중이다.
대응책으로 1) 서포트카 출시, 2) 운전면허 자진 반납, 3) 고령운전자 표시, 4) 면허 갱신 시 인지 기능검사, 운전기능검사, 고령자 강습 등 정부가 고령운전자에 대한 다양한 대응책들을 제시했다.
 결과적으로, 사고율이 급격히 떨어지며 성공적인 결과를 나타내고 있는 것으로 판단된다.

일본 정부는 서포트카의 보급률을 늘리기 위해 구입 보조금을 2만엔에서 최대 10 만엔 지원하는 ‘서포트카 보조금’ 지급했고, 22 년 5 월 이후로는 면허를 반납하지 않는 대신 서포트카 한정면허 제도를 실시했다. 
17 년 서포트카 보급 효과로 20 년 4 월 기준 비상자동제동장치 장착률은 90%를 달성했고, 이후 서포트카가 보급된 이후 사고율은 약 25% 감소하였다. 
 

자율주행 현황

기업별 자율주행 기술은 아래와 같습니다.

한국에서는 아직 Level3 이상의 자율주행 시스텝 탑재는 아직 미정인 상황이다. 
현대차그룹은 안전성과 속도 증강을 위해서 자율주행 탑재를 연기한다고 밝히고 있다.
 
벤츠의 레벨 3 자율주행은 Driver Pilot 이라고 불리며, 미국에서 2023 년 말 혹은 2024 년 초에 출시될 것으로 알려졌다. S-Class Sedan 과 EQS Sedan 에 적용되는 Driver Pilot의 가격은 $2,500로 예상돼며, 최고 속력은 40mph로 기대보다는 낮은 속도라 판단된다.
 
22 년 자율주행 시스템이 탑재된 중국의 스마트 커넥티드 승용차는 대략 700 만대 판매됐고 전년대비 45.6% 증가, 시장침투율 또한 34.9%를 기록했다. 22 년 중국 자율주행 개발 플랫폼 시장 규모는 5 억 8,900 만 위안으로 중국의 스마트 자동차
시장 규모 등을 고려했을 때 저조하지만 전년 대비 106% 증가하며 고속성장하고 있다.

바이두의 ‘아폴로’는 22 년 자율주행 개발 플랫폼 시장 점유율 34.4%로 가장 많은 비중을 차지했으며,22 년 7 월 레벨 4 자율주행 시스템을 탑재한 6 세대 자율주행차 아폴로 RT6를 공개했다. 23년 3월, 베이징에서 무인 로보택시 운행 허가를 취득해, 현재 “아폴로 고(Apollo Go)”라는 자체 플랫폼을 통해 베이징, 상하이, 선전, 광저우 같은 대도시 특정지역에서 서비스를 진행 중이다.
 

글로벌 자율주행 관련 기업 상황

모빌아이는 17 년 인텔에 인수된 자율주행 개발 업체이며 22 년 10 월에 나스닥에 상장됐다. 모빌아이의 주요 고객사로는 BMW, Porsche, VW, Nissan 등 주요 완성차 업체들이 있으며, 23 년 8 월에는 원격 소프트웨어 업데이트(OTA)를 통해
약 11 만 대의 중국 지커(ZEEKR) 차량에 자율주행 기능을 추가했고, 10 월기준 글로벌 완성차 업체 10곳(해당 업체들의 자동차 생산량은 글로벌 생산량의 34%를 차지)과 파트너십을 체결했다.
모빌아이의 22 년 실적은 매출액 19 억 달러(+34.8% YoY), 영업적자 37 백만 달러로 영업이익률 -2.0%을 기록했으며, 최근 3 분기 실적은 매출액 530 백만 달러(+17.8% YoY, +16.7% QoQ), 영업이익 8 백만 달러로 흑자 전환하며 영업이익률은 1.5%를 기록했다.
 
주요 제품은 아이큐(EyeQ)로 불리는 2.5 에서 3 단계 자율주행이 가능한 모빌아이의 주력 기술이다. 아이큐는 전방 충돌 경고(FCW), 보행자 충돌경고(PCW), 차선 이탈 경고(LDW), 지능형 전조등 제어(IHC), 속도 제한표시(SLI) 등 자동차 사고를 방지하는 기능을 탑재했다
 

자율주행과 센서 시장

자율주행 Level은 0부터 6까지 있으며, Level2 자율주행은 이제 우리 생활 속으로 들어와 있다. 
Level 0 ~ 2 까지 사고 책임은 운전자에게 있지만, 진정한 의미의 자율주행수준인 Level 3 부터는 자동차 회사도 사고책임을 일정부분 부담해야 되기 때문에 완성차와 정부와의 합의가 쉽지 않은 상황이다.

 
우리나라 부분자율주행시스템(Level3)의 안전기준은 아래와 같다. 

 
자율주행 시장이 확대되기 위해서는 1) 자율주행을 위해 필요한 전기차 확대, 2)주행 기술 고도화, 3) 사회적 용인이 가능한 낮은 사고율, 4) 저전력의 고성능 프로세서,5) 고용량 배터리, 6) HD 급 지도 등이 필요하다.

카메라, 라이다, 레이더 등 센서가 수집한 주변 환경정보, 자동차 운행도로의 정밀지도 등 수집되는 데이터가 크게 증대됨에 따라, 시스템반도체가 처리해야 할 데이터의 양은 빠르게 증가하고 있다. 폭증하는 Data 를 빠르게 해석하고, 빠른
속도로 판단하고, 각종 조향과 제어 장치들을 컨트롤 해야 하기 때문에 고성능 프로세서(인공지능을 작동하여 안전운행을 위한 인지·판단·제어·연산 등의 초고속처리 가능)가 필요하다. 또한 자율주행시 GPU 와 연산가속기를 돌리는데, 많은
전력을 소모하고, 라이다 같은 센서는 전력 소모가 크기 때문에 고용량의 배터리가 필요하다. 따라서 자율주행차는 고용량 배터리를 탑재한 전기차에 적합하며, 전기차 시장의 확대는 자율주행 시장 개화의 필요조건이라 판단한다

EU 는 2024 년 7 월 7 일부터 양산되는 신차에는 L2, L3 ADAS 기능을 장착하는 것을 의무화하기로 했다. 2022 년 7 월 6 일부터 Vehicle General Safety Regulation 규정을 통해 도로 안전을 개선하기 위해 1) 다양한 첨단 운전자 보조
시스템 도입, 2) 자율주행 및 완전 무인 차량의 법적 프레임워크 확립을 도모하고 있다. 2022 년 7 월 6 일부터 새로운 차종부터 적용되며, 2024 년 7 월 7 일부터는 모든 신차에 적용될 예정이다.

 
 

자율주행 센서 기술 동향 (카메라 vs 레이더 vs 라이다)

1. 카메라 센서

카메라는 충돌방지, 차선유지, 주차보조 등 Level 2 이상의 다양한 환경에서 활용되 는 필수장치로 일부 국가에서는 장착을 의무화하여 그 비중이 증가하고 있다. 카메 라 센서는 스테레오 방식을 사용하여 사람의 눈처럼 두 개의 카메라 렌즈간 시각차 를 이용해 물체를 3 차원으로 인지할 수 있으며, 초고화질 광각기술 확보와 빠른 영 상신호 처리를 위해 연산속도가 빠른 칩의 개발과 효율적인 S/W 알고리즘 적용이 중요한 이슈다.
 
카메라 센서 시장은 이미지 센싱 칩을 만들어 모듈 메이커에 공급하는 칩 메이커, 입력되는 영상 신호를 처리/분석해 형상 정보를 획득하는 S/W 알고리즘을 개발하는 모듈 메이커, 이러한 모듈의 기반 하에 각종 ADAS 기능을 구현하는 시스템 메
이커로 구분되고 있음. 이미지 센싱 칩 시장에서는 2014년에 앱티나를 인수한 온세미컨덕터가 시장의 50%를 장악하고 있으며, 카메라 모듈의 경우 2017 년 인텔이 인수한 이스라엘 기업 모빌아이가 시장의 80%를 독점하고 있다

 

2. 레이더

레이는 전파를 이용한 탐지 및 거리 측정(RAdio Detection And Ranging)의 줄임말로 조사한 전자파가 대상에 부딪힌 뒤 되돌아오는 반사파를 측정하여 대상을 탐지하고 그 방향, 거리, 속도 등을 파악하는 시스템이다. 차량용 레이더는 물체의 높
이를 측정하기 어렵고, 카메라보다 고가이긴 하지만, 야간이나 악천후 상황, 100m이상의 측정거리에서도 사용할 수 있다는 장점이 있다.
 
원거리 영역을 탐지하는 77GHz 레이더는 벤츠 등의 고급차에 장착돼고 있으며, 인피니언, 프리스케일의 레이더 칩셋을 탑재한 보쉬와 컨티넨탈의 레이더가 세계적으로 77GHz 차량용 레이더 제품 시장의 절반 이상을 점유하고 있고, 그 다음 덴소나델파이 등의 기업들이 공급하는 것으로 알려져 있다. 77GHz 레이더는 전방 200m까지의 상대 차량을 감지를 통해 주행 차량의 운전 상태를 제어하는 전방충돌 경고시스템에 적용되고 있다.
24GHz 레이더는 77GHz 와 비교할 때, 근거리 영역을 탐지하는 저가향 레이더 시스템을 구현할 수 있기 때문에 사각지대탐지, 차선변경보조 시스템 등에 사용되고 있다. 현재 헬라, 발레오 등과 같은 레이더 제조업체들이 24GHz 차량용 레이더 시장을 대부분 점령하고 있는 것으로 알려져 있다. 

 

3. 라이다

라이다 (LiDAR : Light Detection and Ranging)는 광원에서 출발한 빛이 물체에 도달했다가 반사된 후 돌아올 때까지의 시간을 측정하여 물체까지의 거리를 계산하는 시스템이다. 라이다 센서의 원리는 레이더와 같으나 전자파를 사용하는 대신 고출력의 레이저 빔(주로 905nm 의 파장 이용)을 이용하는데, 퍼지지 않고 직진성이 강해 레이더 대비하여 정밀한 위치 정보를 획득할 수 있다
 
회전형 라이다(Mechanical type)의 경우, 차량 주변 360 도 전 방위를 정밀하게 측정할 수 있으나 물리적 충격에 의한 회전 판 손상 위험, 높은 가격과 날씨에 따른 취약점이 있으며, 제조비용이 수천만원에 달하는 정도로 높은 단점이 있다. 따라서
완성차 업체들은 탐지범위를 제한하더라도 구조가 단순하면서 저렴한 라이다 센서를 선호함에 따라 최근에는 고정형(Solid state) 방식을 채택하여 인지각도를 줄이고, 구조의 단순화 및 부품의 소형화로 가격 경쟁력을 갖춘 제품들이 출시되고 있다 (ex. 전방 고정형 라이다, 측후방 레이더, 카메라).
 
라이다 센서 시장은 레이저 광원과 광학 칩, 리시버 칩 등을 제조하는 칩 메이커, 라이다 전체 모듈의 구조를 설계하고 입력되는 신호를 처리하고 분석하여 거리 정보를 획득하는 SW 알고리즘을 개발하는 모듈 메이커, 이러한 라이다 모듈을 기반으로 ADAS 와 자율주행 기능을 구현하는 시스템 메이커로 구분할 수 있다.
 

4. 센서 퓨전

현재 주행하고 있는 자율주행 차량에는 다양한 센서들이 사용되고 있다.
라이다, 레이다, 카메라, 초음파센서 등 다양한 센서들은 장단점을 가지고 있기 때문에, 서로 보완하면서 사용되고 있다. 

각 센서들은 기술의 특성상 태생적인 장단점이 존재한다. 라이다(Light DetectionAnd Ranging)는 빛이 센서로 돌아오는 시간을 계산해 물체까지의 거리를 측정하기 때문에 정밀도가 높고 형상 인식 및 대상의 물리적 특성을 측정 가능하다. 하지
만, 고전력에 따른 배터리 소모로 주행거리가 20~30%까지도 감소할 수 있으며, 가격이 여전히 너무 높은 단점이 있다. 레이더는 탐지거리가 길고 밤이나 기상환경에 구애받지 않고, 가격이 저렴하고, 소형화 가능한 장점이 있지만, 이미지를 인식하거나 높이가 낮을 물체를 인식하지 못하는 단점이 있다. 카메라는 밤이나 기상환경에 따라 활용이 제한적이지만, 해상도 높고, 가격이 가장 저렴하며, 크기가 작으며, 특히 색상과 글씨를 인식할 수 있는 장점이 존재한다

구글 웨이모의 자율주행 LEVEL3 차량에는 카메라 6 개, 레이다 4 개, 라이다 5 개가 사용되고 있는 것으로 알려져 있고, GM 크루즈의 자율주행 LEVEL4 차량에는 카메라 14개, 레이다 21 개, 라이다 21개가 사용되고 있다.
자율주행 LEVEL 이 높아질수록 당연히 센서의 정밀도와 기능이 고도화 돼야 하기 때문에 더 많은 센서가 필요한 상황이다. 또한 이렇게 다양한 센서에서 생성되는 Data 는 서로 이질적이기 때문에 이를 실시간으로 처리하기 위해서는 고성능의 프로세서가 필요할 수 밖에 없는 상황이다.
 
극도의 효율성을 추구하는 Tesla 는 2021 년에 Model3 와 Model Y 에서 레이더를 제거하면서 Tesla비전으로 전환을 시작했다.2022년 10월부터 초음파센서를 제거하기 시작해 카메라기반 오토파일럿 시스템을 구축하고 있다. 테슬라를 제외한 자동차 회사들이 카메라로만 자율주행 시스템을 구축할지, 레이더, 카메라를 유지할지, 예단할 수는 없지만, 카메라의 중요성과 활용성은 점차 확대되고 있는 것이 사실이다.