테슬라는 안 쓰는데 구글은 미친 듯이 달고 다니는 빙글빙글 모자: 자율주행의 눈, '라이다(LiDAR)'

서론: 눈 감고 시속 100km로 달리는 운전자

여러분이 자동차 운전대를 잡고 눈을 꽉 감은 채 시속 100km로 고속도로를 달린다고 상상해 보세요. 1초만 눈을 감아도 등골이 오싹하고 지옥문이 열리는 기분일 것입니다.

사람이 운전대를 잡지 않는 '완전 자율주행 자동차(로보택시)'를 만들 때, 컴퓨터(AI)에게 가장 중요한 임무는 바로 눈을 번쩍 뜨고 '앞에 장애물이 어디 있는지, 신호등이 무슨 색인지' 완벽하게 보는(인식하는) 것입니다. 구글의 웨이모(Waymo) 같은 자율주행차들을 길거리에서 보면 지붕 위에 빙글빙글 돌아가는 커다란 깡통 같은 센서를 이고 다닙니다. 이것이 바로 로봇 자동차에게 세상의 모든 굴곡을 완벽한 3D 입체로 보여주는 가장 비싸고 정확한 마법의 눈, **'라이다(LiDAR, Light Detection and Ranging)'**입니다.

본론: 허공에 수백만 개의 빛 총알을 쏘아라!

1. 박쥐의 초음파를 빛(레이저)으로 바꾸다

어두운 동굴을 날아다니는 박쥐는 눈이 보이지 않아도 벽에 부딪히지 않습니다. 입으로 '초음파(소리)'를 빽! 하고 쏘아 보낸 뒤, 그 소리가 앞에 있는 모기나 동굴 벽에 부딪혀 튕겨 돌아오는 '시간'을 계산해서 거리를 기가 막히게 알아맞히기 때문입니다(레이더 원리).

라이다(LiDAR)는 박쥐가 쏘는 초음파(소리) 대신 **'빛(레이저)'**을 쏘는 기계입니다.

• 지붕 위의 라이다가 1초에 무려 수십만~수백만 번의 미세한 레이저 빛줄기(총알)를 사방팔방으로 쏘아냅니다.
• 이 빛이 앞서가는 자동차 트렁크, 횡단보도를 건너는 사람, 길가의 가로수에 깡! 하고 부딪힌 뒤 거울처럼 반사되어 다시 라이다 센서로 돌아옵니다.
• 빛의 속도는 항상 일정하기 때문에, 빛이 부딪히고 돌아오는 데 걸린 '시간(0.000001초 단위)'을 계산하면 1cm의 오차도 없이 그 물체까지의 거리를 완벽하게 알아낼 수 있습니다.

2. 세상을 찍어내는 3D 점묘화 (포인트 클라우드)

빛 총알을 수백만 방 쏘면 컴퓨터 모니터에는 엄청난 마술이 펼쳐집니다. 빛이 튕겨 나온 위치마다 컴퓨터가 점을 하나씩 콕콕 찍습니다. 수백만 개의 점들이 순식간에 찍히면서, 카메라 사진처럼 2D 평면이 아니라 길거리 전체의 공간이 **완벽하게 튀어나오고 들어간 '3D 입체 공간(점묘화)'**으로 렌더링 됩니다. 카메라는 어두운 밤이 되거나 눈이 부시면 앞차를 까만 밤하늘이나 눈보라와 구분하지 못해 사고를 냅니다. 하지만 라이다는 레이저를 쏘기 때문에 칠흑 같은 어둠 속에서도 검은 옷을 입고 무단 횡단하는 사람을 완벽한 3D 점들로 감지해 내어 차를 멈춰 세우는 기적의 안정성을 자랑합니다.

3. 테슬라(일론 머스크)의 비웃음: "라이다는 바보들의 장난감이다"

이렇게 완벽한 라이다 센서인데, 왜 전 세계에서 가장 유명한 자율주행 기업인 테슬라(Tesla)의 자동차 지붕에는 이 라이다 깡통이 없을까요?

일론 머스크는 "라이다를 쓰는 놈들은 다 멍청이다"라며 라이다를 쓰레기 취급했습니다. 이유는 '돈(비용)'과 'AI의 힘' 때문입니다. 과거 라이다 센서 하나는 자동차 1대 값(수천만 원)을 훌쩍 넘을 정도로 미친 듯이 비싸고 무거워서 상용차에 달기가 불가능했습니다. 무엇보다 머스크는 "인간은 운전할 때 눈(카메라) 두 개와 뇌(지능)만 가지고 운전한다. 우리도 싸구려 카메라 8대만 박아놓고, 그 영상을 엄청나게 똑똑한 인공지능 뇌(뉴럴넷)에게 미친 듯이 학습시키면, 카메라만으로도 사람처럼 원근감과 3D 거리를 완벽하게 파악해 운전할 수 있다!(비전 온리)"라고 확신하며 카메라에 올인했습니다.

결론: 카메라의 똑똑함 vs 라이다의 완벽함

현재 자율주행 업계는 거대한 두 파벌로 찢어져 피 튀기는 전쟁을 하고 있습니다.

• 카메라 파 (테슬라): 인간의 눈처럼 카메라만으로 저렴하게 세상을 인식하겠다. (가끔 비나 눈이 올 때, 하얀 트럭을 하늘 구름으로 착각해 들이박는 사고 위험성이 존재함)
• 라이다 파 (구글 웨이모 등): 인간의 목숨을 담보로 확률 게임을 할 순 없다. 비싸더라도 빛을 쏴서 절대 틀리지 않는 3D 라이다 센서를 반드시 달아야 100% 안전하다. (최근 기술 발전으로 라이다 가격이 몇십만 원대로 뚝뚝 떨어지고 크기도 작아지고 있음)

결국 미래의 자율주행은 엄청나게 똑똑해진 테슬라의 카메라 AI가 이길까요, 아니면 밤눈이 밝은 완벽한 3D 탐지기 라이다 센서가 자동차의 표준 콧수염으로 장착될까요? 승자가 누가 되든, 그 치열한 기술 경쟁 덕분에 우리는 조만간 운전대 대신 와인잔을 들고 잠을 자며 고속도로를 달리는 완벽한 로보택시의 시대를 마주하게 될 것입니다.