▲ 악천후에도 자율주행 가능한 컬러변조 4D 광영상 기술(4D 라이다 광영상 구현을 위한 신개념 컬러변조 레이저 설계)

[한국산업안전뉴스=박혜숙 기자] 과학기술정보통신부와 한국연구재단은 이달의 과학기술인상 8월 수상자로 부산대학교 광메카트로닉스공학과 김창석 교수를 선정했다고 밝혔다.

‘이달의 과학기술인상’은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매월 1명씩 선정하여 과기정통부 장관상과 상금 1천만 원을 수여하는 상이다.

과기정통부와 연구재단은 김창석 교수가 안개·눈·비 등으로 인한 악천후에도 선명한 이미지를 구현할 수 있는 컬러변조 4차원 광영상 기술을 개발하여 자율주행 자동차의 ‘눈’으로 불리는 라이다 기술의 한계를 극복하고 새로운 가능성을 제시한 공로를 높이 평가했다고 밝혔다.

3차원 원근 거리 정보를 광영상으로 수집하는 3차원 광영상 라이다는 자율주행 자동차의 핵심 기술이다. 하지만, 광산란·광간섭에 취약한 비행시간측정 방*의 펄스 레이저를 이용하기 때문에 맑은 날씨, 단독주행 등 제한적인 환경에서만 성능이 유지돼, 최근에는 실제 도로에서의 자율주행을 가로막는 장애물로 인식되고 있다.

대안으로 주파수 변조 연속파 방식의 차세대 라이다가 개발됐지만, 핵심 부품인 레이저 광원으로 과거 광통신용으로 쓰이던 반도체 레이저를 채택해 성능에 한계가 있었다.

김창석 교수는 가변대역은 좁지만 선폭이 얇아 장거리 신호 감지에 유리한 광통신용 레이저와 감지거리는 짧지만 가변대역이 넓은 의료용 레이저의 장점만을 결합한 독창적 아이디어로 하이브리드 컬러변조 레이저 광원을 설계했다.

또한 주위 사물의 거리 정보뿐만 아니라 이동하는 사물의 표면에서 반사되는 레이저의 도플러 효과에 의한 각각의 이동 속도 도플러 정보까지 실시간으로 4차원(3차원 공간+1차원 시간) 영상화하는 컬러변조 4차원 광영상 기술도 구현했다.

더불어 새로운 컬러변조 4차원 광영상 기술을 적용하면 기존 3차원 라이다의 단점이었던 광산란·광간섭으로 인한 잡음은 물론 광진동 잡음까지 저하되어 실제 도로 주행 시 진동과 충격을 줄일 수 있음을 실험적으로 증명했다.

연구결과는 국제 학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)에 2024년 2월 게재됐다.

김창석 교수는 “이번 연구는 국내 산학협업을 통해 독자적 원천 기술을 개발한 데 큰 의의가 있다”라며 “앞으로 자율주행 자동차 산업의 국가 경쟁력 강화에 기여할 것으로 기대한다”라고 수상 소감을 밝혔다.

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