대세 중 대세 ‘자율주행차’ ADAS 기술 확보, 선두로 가는 지름길 ①

[CCTV뉴스=이나리 기자] 최근 IT 업계에서는 자율주행차 시대를 앞두고 오토모티브에 거는 기대가 크다. 그 이유는 스마트 모바일 단말기가 성숙기에 진입한 데 따른 모멘텀 공백기를 극복할 중요한 대안이 자동차 전장 부품이기 때문이다. IT 가전 박람회인 CES는 최근 2년 사이 자동차 박람회를 방불케 하고, 구글, 네이버, 우버 등 ICT 기업들은 자율주행차 기술 개발에 적극적인 관심을 보이고 있다. 또 환경문제에 대한 관심으로 하이브리드차, 전기차 개발도 활발하게 이뤄지고 있다. 

이런 최첨단 자동차를 구현하기 위해서는 반도체의 기술이 밑바탕 돼야 한다. 반도체 업계에서도 오토모티브 시장을 차세대 성장동력으로 꼽고 있으며 자율주행차의 핵심 기술인 ‘첨단운전자지원시스템(ADAS, Advanced Driver Assistance Systems)’을 위한 기술 개발이 한창이다. 

ADAS는 카메라(Camera), 레이더(Radar), 라이다(LiDAR), 초음파(Ultra sonic) 등 각종 센서들을 이용해 주행이나 주차 시 발생할 수 있는 사고의 위험을 알려주고 차량이 운전자를 대신해 부분적으로 제동하고 조향을 제어할 수 있는 장치들이다.

ADAS 기술이 어디까지 발전됐는지, 반도체 시장의 현황과 기술 개발을 위한 인수합병, 주요 업체의 기술을 소개하겠다. 또 오토모티브 반도체 시장의 주요 업체와 인터뷰를 통해 비즈니스 전략과 주요 기술을 들어봤다. 

자동차의 부품(전장)도 스마트폰, 스마트 TV, 스마트홈과 마찬가지로 ‘스마트화’되면서 성장 기회가 커지고 있다. 특히 안전과 편의에 초점을 맞춘 자율주행차(Autonomous Driving Vehicle)를 개발하기 위해 주요국의 육성 정책과 안전 관련 법제화 등이 마련되기 시작하면서 이는 전장 부품 시장이 성장하는 배경이 되고 있다. 

현재 세계적으로 자동차 사고 사망자수는 연간 124만 명에 이르는데, 이 중 90%가 전방주시 태만, 졸음운전 등 운전자 과실에서 비롯되고 있다. 그러나 자율주행차가 본격적으로 도입되면 통행 시간을 업무와 여가 시간으로 활용할 수 있으며, 운전자는 하루 평균 50분, 연간 12일의 여유 시간을 창출할 수 있어 연간 1400억 달러의 경제 유발 효과가 기대될 것으로 연구기관은 전망했다. 덩달아 차량사고도 대폭 감소될 것이다. 

미국 교통부 도로교통안정청(NHTSA)은 자율주행 발전 단계를 다음과 같이 4단계로 분류한다. ▲레벨1은 조향 또는 가감속 제어 보조 ▲레벨2는 조향과 가감속 제어 통합 보조 ▲레벨3은 돌발 상황 시 수동 전환을 전제로 하는 부분적 자율주행 ▲레벨4는 완전 자율주행 단계다. 레벨1, 2는 운전자를 보조하는 낮은 수준의 자율주행이고, 레벨3, 4는 자동차가 스스로 운행하는 높은 수준의 자율주행이다.

레벨1은 첨단운전자지원시스템(ADAS)이 주축이며, 센서로 차량 주변을 감지해 자동으로 제동을 걸거나 전방에 있는 차량과 간격을 유지하는 크루즈 기능 등이 해당한다. 레벨2는 저속에서 차량 흐름에 따라 알아서 주행하는 저속추종 자동주행과 자동 주차 시스템 등이 해당한다. 레벨3에서는 고속도로에서 차선 변경과 추월, 합류, 장애물 회피, 요금소 통과 등이 모두 가능해진다. 레벨4에서는 긴급 상황을 포함해 운전자의 개입이 필요 없다.

자동차 업계의 자율주행차 상용화 목표 시기는 2020년경으로 집약된다. 야노경제연구소 전망에 따르면, 자율주행 시스템을 장착한 차량은 지난해 2020년 5360만 대로 예상하고 있으며, 자율주행 2레벨 시스템은 2020년 이후 저가형 차량에도 빠르게 침투할 것으로 보고 있다. 실질적 자율주행차에 해당하는 레벨3 기술은 2018년부터 상용화돼 2025년에는 361만대, 2030년에는 980만대에 탑재될 전망이다. 최종 종착 기술인 레벨4는 2030년 70만대 수준으로 상용화될 것으로 전망했다. 

성장 가속도 붙고 있는 자율주행 핵심 기술 ‘ADAS’

자율주행차 기술 중에서 가장 대표적인 기술은 ‘첨단운전자지원시스템(ADAS, Advanced Driver Assistance Systems)’이다. ADAS는 카메라, 레이더, 라이다, 초음파 등 각종 센서들을 이용해 주행이나 주차 시 발생할 수 있는 사고의 위험을 알려주고, 차량이 운전자를 대신해 부분적으로 제동하고 조향을 제어할 수 있게 한다.

좀 더 구체적으로 설명하면, ADAS는 ▲앞차와 거리를 일정하게 유지하면서 자동으로 속도를 조절해주는 장치(Adaptive Cruise Control) ▲운행시 차량의 충돌을 방지하거나 충돌시 피해를 줄이기 위해 제동을 제어하는 장치(Automatic Emergency Braking) ▲주차시 핸들을 조작해 운전자의 주차를 도와주는 장치(Automatic Parking) ▲카메라를 이용해 운전자 사각지대의 물체를 감지해 경고해 주는 장치(Blind Spot Monitor) ▲졸음 등의 운전자 상태를 인식해 경고를 주는 장치(Driver Monitoring System) ▲차량 앞쪽의 장애물을 인식해 운전자에게 경고를 주거나 조향이나 제동을 하는 장치(Forward Collision Warning) ▲카메라를 이용해 제안속도 등 교통 신호를 인식해 표시해주는 장치(Traffic sign recognition) 등이 있다.

시장조사업체 스트래티지 애널리틱스(SA)에 따르면 2022년 전세계 ADAS 시장규모가 3460억 달러(약 392조 3294억 원)에 달할 것으로 전망했다. 이는 2015년 전망치인 3310억 달러(약 375조 3209억 원)에서 약 5% 상승한 수치다.

ADAS 시장이 이토록 급속하게 성장하는 이유는 각국 정부에서 ADAS 장착을 의무화하거나, 신차안전도평가(NCAP2))에 ADAS를 평가항목으로 추가하고 있기 때문이다. 2012년부터 미국과 일본은 상용차에 LDWS3) 장착을 의무화하고 있다. 또한 유럽은 올해부터 LDWS, AEB4) 등을 NCAP 평가항목에 추가했다. 따라서 완성차업체가 안전규제를 만족하거나 NCAP에서 최고등급을 받기 위해서는 해당 시스템을 장착할 수 밖에 없다.

자동차의 ADAS 적용이 확대되면서 차량 내 전장 부품 탑재수가 큰 폭으로 증가하고 있다. 기존의 차량 한대에는 평균 200~300개 수준의 반도체가 들어갔다면, 자율주행차에는 2000개 이상의 반도체가 필요하다. 특히 전방충돌방지, 차선이탈방지 등 ADAS의 주요 기능에서 활용도가 높은 카메라, 레이더, 라이다를 중심으로 수요가 증가되기 때문이다. 이에 따라 ADAS용 센서의 시장규모는 2013년 2억 개에서 2020년 4억 개까지 연평균 10.4%로 빠르게 성장할 것으로 예상된다. 이러한 성장률은 가속도센서, 자이로센서 등을 포함하는 일반 센서시장의 연평균 성장률 6.9%를 크게 상회하는 수준이다.

ADAS 전장부품 성장세에 힘입어 오토모티브 반도체 시장은 2016년 300억 2000만 달러 매출을 기록했다. 그 중 NXP반도체가 점유율 14%로 1위를 차지했다. 이는 NXP가 2015년 12월 자동차 MCU 분야 선두기업 프리스케일을 인수함으로써 차량용 ADAS 솔루션의 선도 업체로 등극하며 자동차용 반도체 시장에서 매출 1위 업체로 도약한 결과다.

2위는 인피니언 테크놀로지스(10.7%), 3위는 르네사스(9.8%)가 차지했다. 르네사스의 경우에는 2014년 자동차 반도체 1위였으나 NXP가 프리스케일 합병으로 덩치가 커지게 되면서 이에 영향을 받아 순위가 떨어진 것으로 보여진다. 4위는 텍사스 인스트루먼트(7.8%), 5위는 ST마이크로일렉트로닉스(7.4%), 6위는 보쉬(5.3%), 7위는 온세미컨덕터(4.5%), 8위는 도시바(2.9%), 9위는 로옴 세미컨덕터(2.5%) 순으로 오토모티브 반도체 시장을 이끌어 가고 있다.

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