DGIST, 저렴한 센서로 유리벽 인식 자율주행 기술 개발

왼쪽 위부터 시계방향으로 DGIST 박경준 교수, 서현교 석사과정생, 이상훈·채지영 석박사 통합과정생. DGIST 제공.

대구경북과학기술원(DGIST) 전기전자컴퓨터공학과 박경준 교수 연구팀이 저렴한 센서만으로도 유리벽 같은 투명한 장애물을 감지할 수 있는 자율주행 소프트웨어 기술을 개발했다고 DGIST가 26일 밝혔다. 별도 장비 추가 없이 기존 로봇에 바로 적용 가능하면서도, 기존 고가 장비 못지않은 인식 성능을 확보해 고성능 센서의 대안을 제시했다는 평가다.

자율주행 로봇은 주변 환경을 인식하고 길을 찾기 위해 일반적으로 '라이다 센서'를 사용한다. 이는 빛을 쏘아 반사 시간을 측정해 거리와 구조를 파악하는 방식으로, 일종의 '레이저 눈' 역할을 한다. 그러나 저가 라이다는 유리처럼 투명한 물체를 인식하지 못해 빈 공간으로 오인하고, 이는 충돌 사고로 이어질 수 있다. 그동안 이 문제를 해결하기 위해 고해상도 라이다나 초음파 센서, 카메라를 추가해 사용했다. 하지만 이 방식은 비용이 수십만~수백만원까지 증가하고, 시스템도 복잡해지는 단점이 있었다.

이에 DGIST 박 교수 연구팀은 이런 하드웨어 의존을 과감히 버리고, 센서는 그대로 두고 소프트웨어만 바꿔 문제를 해결하는 알고리즘 'PINMAP'(Probabilistic Incremental Navigation-based Mapping)을 개발했다. PINMAP은 저가 라이다가 간헐적으로만 감지하는 희소한 포인트 데이터를 삭제하지 않고 누적해 시간이 지남에 따라 유리벽의 존재 가능성을 확률적으로 계산하는 방식이다. 센서는 그대로 두고, 데이터를 다루는 방식을 바꿔 소프트웨어만으로 저가 라이다의 인식 성능을 끌어올린 것이다.

실제 DGIST 건물 내에서 진행한 실험에서 PINMAP이 유리벽을 96.77% 정확도로 탐지해냈다. 동일한 저가 라이다를 사용한 기존 방식(Cartographer-SLAM)은 탐지율이 거의 0%에 그친 것과 비교해, 단순한 소프트웨어 차이만으로도 압도적인 성능 향상을 보였다고 연구팀은 설명했다.

박경준 교수는 "PINMAP은 고가 라이다와 유사한 인식 성능을 확보하면서도, 비용은 10분의 1 이하로 줄일 수 있어 경제성 면에서도 큰 장점이 있다"며 "특히 병원, 공항, 쇼핑몰, 물류창고 등 유리나 투명 아크릴 벽이 많은 실내 공간에서 자율주행 로봇의 충돌 사고를 줄이고, 서비스 로봇의 대규모 보급에 기여할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

한편, 이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업의 지원을 통해 수행됐으며, DGIST 전기전자컴퓨터공학과 채지영 석박사통합과정생이 제1저자로 참여했다. 연구 성과는 국제 학술지 'IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement'에 온라인 게재됐다.