오늘날 다양한 산업용 애플리케이션에서 비접촉 센싱 시스템으로 라이다를 활용한다.

농업 분야의 경우 라이다를 통해 농지를 측량하고 매핑하며 작물의 상태를 모니터링해 수확량을 예측 및 설계하고 비료의 성능까지 평가하도록 한다. 내용물에 접촉하지 않고 사일로와 탱크의 레벨을 측정하는 데 활용될 수 있다.

환경단체는 라이다를 활용해 삼림 벌채, 해안의 침식, 사구의 이동, 빙하의 유실 등을 모니터링할 수 있다. 

이러한 모든 실외용 애플리케이션에서 라이다를 통해 높은 정확도의 처리가능한 3D 뎁스 센싱 맵이 바로 생성되는데, 기존의 측량 방법을 사용했다면 수 일가량 소요될 수 있다.

아울러 라이다를 무인항공기(UAV) 및 드론과 결합해 접근이 어렵고 외진 지역에서도 쉽게 측량할 수 있다.

산업 현장에서 라이다는 산업단지, 철도, 고속도로 등 대규모 건설 프로젝트를 신속하게 측량하는 데 사용될 수 있다. 앞서 언급했듯, 이는 속도와 정확성에서 이점을 제공한다.

또한 라이다는 위험 지역을 침입으로부터 보호하는 등 다양한 안전 관련 애플리케이션에 사용된다. 

가령 중장비를 사용하거나 위험물이 존재하는 장소 또는 비행장, 철도 건널목 부근 등의 교통 시설에서 사용된다. 모든 광 조건에서 효과적으로 작동하는 라이다의 특징을 통해 애플리케이션 상에서 신뢰 가능한 상시 보호 기능을 제공할 수 있기 때문이다.

공장에서는 라이다를 활용해 원료를 작업장으로 운반하고, 반제품을 이동시키고, 완제품을 창고로 운반하는 자동유도차량(AGV)을 안내할 수 있다. 

라이다는 스마트팩토리에서 로봇과 함께 사용할 때도 매우 유용하다. 로봇이 정밀 작업을 수행하도록 유도할 뿐 아니라, 주변에 사람이 있을 때 이를 인식해 더욱 안전하고 신중하게 작동하도록 하기 때문이다.

라이다 애플리케이션을 위한 기술
라이다 시스템에서 가장 중요한 요소 중 하나는 반사된 레이저 빛을 포착하고 정량화하는 센싱이다.

여기에는 몇몇 기술이 사용될 수 있지만 일반적으로 실리콘 포토멀티플라이어(SiPM)가 이는 단일 광자를 감지하는 능력과 높은 내부 이득(Gain)을 통해 최상의 성능을 제공한다. 

온세미컨덕터의 RB-시리즈는 높은 감도 빠른 신호 응답 및 낮은 온도 계수를 특징으로 한다.

RB-시리즈에는 1.5mm x 1.8mm 크기의 소형 패키지로 제공되는 3개 유형이 있으며, 마이크로 셀 크기(10µm/20µm/35µm)로 구분된다. 각 소자의 활성 감지 영역은 1mm x 1mm이고 더 큰 마이크로 셀은 최대 1.7 x 106의 높은 증폭률을 제공한다. 

dToF 라이다 개발 플랫폼 또한 제공한다. 라이다의 원리 자체는 매우 간단하지만 완전한 기능을 갖춘 통합 솔루션의 개발은 기술에 익숙치 않거나 시간이 제약이 따를수록 더욱 어렵다.

근적외선(NIR) 레이저 조명과 SiPM 검출기가 통합돼 있으며 고급 전원 관리와 함께 필요한 모든 광학 장치가 함께 제공된다.

산업 애플리케이션의 고도화된 감지에 매우 유용한 기술인 라이다는 정확하고 신속하게 뎁스 맵(depth map)을 제작하는 기능을 통해 이전보다 훨씬 저렴한 비용과 빠른 속도로 작업을 실행함과 동시에 정확성은 그대로 유지한다. 

라이다의 유연성과 기능은 새롭고 다양한 애플리케이션을 탄생시키며, 스마트팩토리를 보다 개선해 로봇과 인간이 함께 일할 수 있도록 기여한다. 이처럼 라이다는 팬데믹 기간 동안 품질과 역량을 관리하는 데 있어 특별한 가치를 증명하고 있다.

글: 에델 캐시먼(Edel Cashman) / 애플리케이션 수석 엔지니어 / 온세미컨덕터