레이더 간섭, 자동차 안전에 위협… 업계 협력 촉구

자동차 레이더의 보편화로 한때 사소한 우려였던 것이 중요한 안전 문제로 부상했습니다: 여러 차량이 동시에 송신할 때 신호들이 서로 간섭할 수 있습니다.

레이더는 CMOS 카메라를 전천후 가시성으로 보완하고 자동 긴급 제동(AEB) 같은 기능을 가능케 하는 ADAS의 초석이 되었습니다. 그러나 NXP의 Huanyu Gu가 유명하게 경고했듯 레이더들이 "서로의 스트림을 교차"하면 성능이 저하될 수 있습니다.

"아주 중요한 걸 깜빡했어. 스트림을 교차시키지 마. 안 좋은 일이 생길 거야."

제조사들이 아직 이 위험을 공개적으로 강조하지 않았지만, 현대 도로에 레이더 탑재 차량 밀도가 높아 간섭은 불가피합니다.

레이더는 어댑티브 크루즈 컨트롤, 사각지대 감지, 전방 충돌 경고, 지능형 주차 보조 등 안전 기능 전반에 사용됩니다. 360도 뷰를 위해 단거리와 장거리 유닛이 모두 필요하며 AEB 시스템은 전천후 감지를 위해 레이더, 라이다, 카메라를 결합하는 경우가 많습니다.

AEB의 급속한 글로벌 보급으로 레이더 공급업체는 양날의 검이 되었습니다. 수요는 폭증하지만 차량 간 교차 간섭 위험도 커지고 있습니다.

규제 이정표가 보급 규모를 보여줍니다: 중국 NCAP 2020년 모든 트럭 공장 출고 시 AEB 의무화; 일본 신차 전후방 AEB 의무화; 미국 20개 완성차 2022년 100% AEB 장착 서약; 유럽 판매 차량 90%가 차량 간 충돌 회피 기술 탑재.

NXP Semiconductors는 자동차 레이더 보급률이 2030년 55%에 달할 것으로 전망합니다. 최근 EE Times 인터뷰에서 NXP ADAS 시니어 제품 마케팅 매니저 Huanyu Gu는 "여러 레이더가 동일 또는 중첩 주파수 대역에서 동시에 송신하고 공통 가시 경로를 공유하면 간섭은 불가피해진다"고 경고했습니다.

ST Microelectronics ADAS 및 ASIC GM Martin Duncan도 우려를 표했습니다: "신차 25%가 이미 레이더를 장착했습니다. 문제는 현실입니다. 실시간 도로 상황 포착은 여러 차량이 동시에 송신함을 의미하며, 모두 같은 76-81GHz 대역을 사용하므로 시장 침투율이 상승함에 따라 간섭은 악화될 뿐입니다."

원리는 단순합니다: 각 레이더는 반사 신호로 거리와 속도를 추정합니다. 여러 레이더가 근접 동작하면 에코가 중첩돼 건설적·파괴적 간섭을 일으켜 탐지 정확도를 저하시킵니다. NHTSA '레이더 혼잡 연구'(2018년 9월)는 혼잡 환경에서 간섭 전력이 에코 전력보다 몇 자릿수 더 클 수 있다고 설명했습니다.

이런 저하는 안전을 위협할 수 있습니다. "최악 시나리오는 레이더 간섭으로 인한 사망 사고로 이어질 수 있다"고 VSI Labs 창립자 겸 사장 Phil Magney는 말했습니다. "오늘날에도 레이더 스택은 거짓 양성 제거를 위해 공격적 필터링을 쓰지만 그건 대역폭 트레이드오프일 뿐 근본 치료가 아니다."

10년간 경고받은 업계

레이더 탑재 차량이 도로에 추가될 때마다 집단 센서 환경은 점점 복잡해져 공급업체들의 행동을 강요합니다. 하지만 업계 대응은 파편화되어 있습니다.

2012년 유럽 MOSARIM 프로젝트가 상호 레이더 간섭을 조사하고 완화 기법을 제안했습니다. NHTSA 최근 연구는 두 가지 핵심 질문을 던졌습니다: (1) 레이더가 다른 송신기들로부터 얼마나 많은 전력을 수신하는가? (2) 이것이 충돌 경고 성능에 어떻게 영향을 미치는가? 답: 밀집 교통에서 간섭 레벨이 정상 에코를 최대 4개 자릿수까지 압도할 수 있습니다.

협력인가 규제인가?

긴 리드 타임을 고려하면 OEM과 Tier-1 공급업체들이 동적 파형 적응 같은 선제적 전략을 채택할 것으로 기대됩니다. 레이더 커뮤니티는 통신 분야의 채널 접근 프로토콜(TDMA, FDMA, CDMA)을 자동차 레이더에 재활용할 도구를 가지고 있습니다. "Listen-before-talk" 방식으로 동시 송신을 방지할 수 있습니다.

하지만 자동차 분야에는 파형 파라미터에 대한 규제 감독이 없고, 시장은 역사적으로 표준화를 회피해왔습니다. NXP의 Gu는 "레이더 파형 파라미터는 규제되지 않았고, 스펙트럼을 공정하게 공유하는 방법에 대한 업계 합의가 없다"고 지적했습니다.

대신 대부분 제조사는 송신 타이밍이나 주파수를 무작위화해 예측 불가능성을 줄이는 신호 처리 편법에 의존합니다. Gu는 "이 맹목적 접근은 차량이 적을 때 작동할 수 있지만, 침투율이 증가하면 협력적 솔루션이 필수적"이라고 경고했습니다.

백서에서 NXP는 "결국 시장 전반의 합의가 필요해 센싱 자원을 공정하게 배분하면서 차별화를 보존해야 한다"고 결론지었습니다.

프리-포-올 역학

레이더 센서 기업들은 업계 전반의 표준보다 해상도 개선과 간섭 완화를 위한 독자적 DSP 알고리즘을 우선시하는 경향이 있습니다. "업계는 협력 프로토콜 수립보다는 신호 처리를 문제에 더 많이 던지는 경향이 있다"고 베테랑 애널리스트 Egil Juliussen은 말했습니다.

최근 인터뷰에서 NXP의 Gu는 세 가지 완화 접근법을 제시했습니다: (1) 프론트엔드 포화 보호; (2) 디지털 방식으로 간섭 식별 및 제거; (3) 파형 파라미터 동적 적응. 세 번째는 현재 77GHz 대역에서 가장 가능성이 낮지만 더 높은 대역(예: 140GHz)이 가용해지면 실현 가능해질 수 있습니다.

프론트엔드 보호는 듀얼 게인 설정이나 다중 안테나로 공간 널링을 통해 간섭 방향을 블라인드하는 방식이 가능합니다. 디지털 기법은 정확한 간섭 탐지에 의존하지만 제조사별 다양한 FMCW 파형으로 범용 탐지가 어렵습니다.

FMCW는 대역폭 효율과 속도 추정 능력으로 자동차 레이더의 사실상 표준입니다. 하지만 제조사마다 반송파 주파수, 대역폭, 칩 지속시간, 샘플링 시간, 센싱 주기 같은 핵심 파라미터를 다르게 설정해 같은 '간섭' 신호가 각 레이더에서 다르게 나타납니다.

따라서 첫 단계는 탐지입니다: 외래 파형을 식별한 뒤 타겟 에코를 손상시키지 않고 제거합니다. 교과서적 알고리즘이 존재하지만 저상관 간섭에 한정되고 보통 1~2개 간섭자만 처리합니다.

ST Micro의 Duncan은 "칩이 어떻게 보여야 하는지 알면 거짓 신호를 필터링할 수 있다. 칩 서명 도입도 도움이 된다"고 말했습니다. "송신 신호에 대한 더 많은 표준화가 대응책 설계를 크게 쉽게 할 것이다."

이미 레이더 간섭을 겪고 있는가?

NHTSA 시뮬레이션 시나리오는 예상 간섭 레벨을 보여줍니다:

• 양차선 고속도로에서 랜덤 반송파 주파수는 일반적인 레퍼런스 타겟 에코 전력보다 최대 40dB 높은 간섭 전력을 유발할 수 있습니다.
• 후방을 향한 사각지대 레이더는 전방 AEB 레이더로부터 자체 타겟 에코보다 50dB 더 큰 간섭을 경험할 수 있습니다.

이러한 예측에도 실제 증거는 여전히 드뭅니다. "공도에서 레이더-레이더 간섭을 관측한 적 없다"고 VSI Labs의 Magney는 말했습니다. "단거리와 장거리 레이더 혼합으로 노출이 존재하리라 의심되지만 필드 테스트에서 나타나지 않았습니다."

Tesla의 최근 레이더 제거 발표는 해당 브랜드에는 이 문제를 우회하지만 다른 OEM, Tier-1, 공급업체는 전천후 내성과 비용 효율성으로 레이더에 계속 의존합니다.

"레이더는 여전히 가장 비용 효율적인 ADAS 센서 중 하나이며, 향후 몇 년간 보급률이 극적으로 증가할 것"이라고 Magney는 강조했습니다.

>> 이 기사는 자매 사이트 EE Times에 원문 게재되었습니다.

---

관련 콘텐츠:

• ADAS 전문가들, 미래 차량 센서 통합 고심
• ADAS 차량, 보행자 안전성 저조
• 자동화 차량 미래, 미해결 센서 질문에 직면
• 스마트 데이터 처리로 시각 너머 도로 감지 강화
• 60GHz 레이더-온-칩, 자동차 산업 요건 지원
• 자동차 mmWave 센서, 더 스마트한 레이더 구현

더 많은 Embedded 콘텐츠를 원하시면 Embedded 주간 이메일 뉴스레터를 구독하세요.