DGIST, 차량용 레이더 하나로 통신·탐지 동시 구현···자율주행 기술 새 전환점

복잡한 수신 구조 없이 데이터 처리 효율 향상…시속 240km 환경에서도 높은 통신 안정성과 탐지 정확도 입증

[프라임경제] DGIST 연구진이 차량용 레이더 한 대만으로 주변 환경을 인식하는 동시에 무선 데이터 교환까지 수행할 수 있는 새로운 신호 처리 기술을 선보였다.

사진 왼쪽부터) DGIST 미래모빌리티연구부 김봉석 선임연구원, 김상동 책임연구원. ⓒ DGIST

복잡한 수신 구조를 단순화하면서도 통신 안정성과 탐지 정확도를 함께 높여 자율주행차를 비롯한 미래 모빌리티 기술 발전에 새로운 가능성을 제시했다.

DGIST는 미래모빌리티연구부 김봉석 선임연구원 연구팀이 차량용 레이더 기반 통합 센싱·통신(ISAC) 시스템의 연산 효율을 높이는 저복잡도 수신 기법을 개발했다고 밝혔다.

ISAC는 하나의 장비로 주변 사물과 차량을 감지하는 센싱 기능과 차량 간 또는 도로 인프라와 정보를 교환하는 통신 기능을 동시에 수행하는 기술이다. 

자율주행과 커넥티드카 시대의 핵심 요소로 꼽히지만, 기존 기술은 데이터 전송량이 증가할수록 수신 장치와 신호 처리 과정이 복잡해지고 계산 부담도 크게 늘어나는 문제가 있었다.

연구팀은 이러한 제약을 해결하기 위해 시간에 따라 변화하는 신호 특성을 새로운 방식으로 해석하는 분수 푸리에 변환(FRFT) 알고리즘을 레이더 수신 과정에 접목했다. 

신호가 여러 구간으로 분산되는 특성을 효과적으로 모아 필요한 정보만 선별하도록 설계함으로써 기존보다 훨씬 간결한 구조에서도 높은 성능을 구현했다.

이 기술은 복수의 수신 처리 모듈을 사용하는 기존 방식과 달리 단일 처리 체계만으로도 통신 데이터를 안정적으로 복원할 수 있는 것이 특징이다. 이에 따라 시스템 구성은 단순해지고 연산량은 줄어들어 실시간 처리 효율도 크게 향상됐다.

연구진은 차량용 77GHz 밀리미터파 레이더 환경을 기반으로 최고 시속 240km 주행 상황과 다중 반사 환경을 구현해 성능을 검증했다. 

시험 결과 제안한 기술은 기존 방식보다 통신 신뢰도가 향상됐으며, 레이더 신호 확산을 효과적으로 보정해 거리 측정과 목표물 탐지 성능도 함께 개선된 것으로 나타났다.

특히 복잡한 전파 환경에서도 일정 수준 이상의 신호 품질만 확보되면 거리 측정 오차를 1m 이내로 유지했고, 목표물 탐지 성공률 역시 사실상 100% 수준을 기록했다.

연구팀은 기존 차량용 레이더 장비를 대폭 변경하지 않고도 해당 기술을 적용할 수 있다는 점도 큰 장점으로 꼽았다. 이에 따라 자율주행차와 커넥티드카는 물론 드론, 자율주행 로봇, 무인 이동체 등 다양한 미래 이동수단에 폭넓게 활용될 것으로 기대하고 있다.

김봉석 DGIST 미래모빌리티연구부 선임연구원은 "이번 기술은 하나의 차량용 레이더로 통신과 주변 환경 인식을 동시에 수행하면서도 수신기의 계산 부담을 크게 낮춘 것이 핵심"이라며 "향후 차세대 자율주행 기술과 지능형 교통체계의 성능을 한층 높이는 기반 기술로 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구는 DGIST 기관고유사업과 과학기술정보통신부, 한국연구재단 개인기초연구사업(우수연구)의 지원을 받아 수행됐다. 김봉석 선임연구원이 제1저자, 김상동 책임연구원이 교신저자로 참여했으며 연구 성과는 국제 무선통신 분야 학술지 IEEE Wireless Communications Letters 7월 온라인판에 게재됐다.