DGIST, 자율주행차 뇌 가벼워지는 수신 기술 개발

DGIST(총장 이건우) 미래모빌리티연구부 김봉석 선임연구원팀이 차량용 레이더를 활용해 데이터 통신과 주변 물체 탐지를 동시에 수행할 수 있는 '저복잡도 수신 기술'을 개발했다.

자율주행차와 커넥티드카 분야에는 차량이 주변 환경을 파악(탐지)하면서 동시에 다른 차량이나 도로 인프라와 정보를 주고받는(통신) 차세대 모빌리티 기술인 '통합 센싱·통신(ISAC)'이 필수적이다. 

하지만 기존 방식은 전송해야 할 정보량이 늘어날수록 여러 개 신호처리 장치가 필요해 시스템이 복잡해지고 데이터 연산 부담이 급격히 커지는 한계가 있었다.

김봉석 선임연구원팀은 시간에 따라 주파수가 변하는 복잡한 신호를 정밀하게 분석하는 수학적 기법인 '분수 푸리에 변환(FRFT)'을 차량용 레이더 수신 신호에 적용해 이 문제를 획기적으로 해결했다. 흩어져 있는 신호 에너지를 한 곳으로 집중시켜 효율적으로 데이터를 추출해 내는 방식을 고안한 것이다. 이를 통해 여러 신호처리 장치를 복잡하게 얽어놓을 필요 없이, 단일 수신 처리 구조만으로도 통신 정보를 빠르고 정확하게 판별할 수 있게 됐다.

연구팀은 실제 차량용 77GHz 레이더 환경에서 시속 240㎞ 고속 주행과 복잡한 전파 반사 상황을 모사해 실험을 진행했다. 그 결과, 제안된 기술은 기존 방식보다 훨씬 안정적인 통신 성능을 보였으며, 레이더 신호가 넓게 퍼지는 현상을 보정해 표적과의 거리 측정 및 탐지 성능까지 동시에 끌어올렸다.

고속으로 이동하며 전파가 여러 갈래로 부딪히는 악조건 속에서도 일정 수준 이상의 신호만 확보되면 1m 이내 오차로 거리를 측정하고 100%에 가까운 표적 탐지 성공률을 보였다. 무엇보다 기존 차량용 레이더의 하드웨어 구조를 크게 바꾸지 않고도 바로 적용할 수 있어, 향후 자율주행차, 커넥티드카, 드론, 무인 이동체 등 다양한 분야에 폭넓게 활용될 전망이다.

DGIST 미래모빌리티연구부 김봉석 선임연구원은 “이번 연구는 차량용 레이더 하나로 통신과 주변 환경 탐지를 동시에 완벽히 수행하면서도, 수신기의 데이터 처리 부담은 대폭 줄인 핵심 기술”이라며, “향후 차세대 자율주행 및 지능형 교통 시스템을 고도화하는 데 크게 기여할 것으로 기대한다"”고 밝혔다.

이번 연구는 DGIST 기관고유사업과 과학기술정보통신부, 한국연구재단 '개인기초연구사업(우수연구)'의 지원을 받아 수행됐다. DGIST 미래모빌리티연구부 김봉석 선임연구원이 제1저자로, 김상동 책임연구원이 교신저자로 참여한 이번 연구 결과는 무선 통신 분야 국제 저명 학술지인 'IEEE Wireless Communications Letters'에 지난 7월 온라인 게재됐다.