다가오는 4차 산업혁명시대의 대표적 이기(利器)로 자율주행차가 각광을 받는 가운데, '눈' 역할을 하는 핵심 부품 '이미지 센서'를 집중 조명한 칼럼이 나와 눈길을 끈다.

지난 5일 《조선일보》에 실린 김정호 카이스트 전기·전자공학과 교수의 'AI시대의 전략' 칼럼에 따르면, 자율주행차의 뇌(腦) 역할을 하는 인공지능에서 가장 중요한 기능은 ‘인간의 눈’과 ‘시각 지능’을 ‘컴퓨터와 알고리즘’으로 구현하는 역할이다. 그 인간의 눈에 해당하는 반도체가 바로 ‘이미지 센서’다.

김 교수는 해당 칼럼에서 "인간의 시각 지능을 대체하는 인공지능 모델을 ‘합성곱 신경망(CNN·Convolutional Neural Network)’이라고 부른다. 이 모델에서는 인공지능의 학습과 판단 과정에서 합성곱이라는 행렬 계산을 거쳐서 영상의 특징이 추출된다"며 "학습을 위해서 인공지능은 영상 데이터에 목이 마르다. 이때 영상 데이터의 생산은 바로 이미지 센서의 몫"이라고 설명했다.

차량, 차선, 보행자, 교통신호 등 전방위 탐지-인식

칼럼에 따르면, 실리콘 반도체로 만드는 이미지 센서는 자율주행차는 물론 스마트폰 카메라, 디지털 SLR 카메라, CCTV에도 들어간다. 스마트 이미지 센서에는 빛을 전기 신호로 전환하는 부분과, 잡음이나 간섭과 같은 현상을 제거하며 데이터를 압축하기 위한 프로세서(ISP·Image Signal Processor)와 메모리가 탑재된다. 김 교수는 "현재 화소가 1억800만개(108M Pixel)를 넘고 인간의 눈 수준인 6억개까지를 목표로 한다. 가까운 미래에는 인공지능 기능이 추가된다"며 "그러면서 이미지 센서가 영상의 판단과 해석, 그리고 예측도 직접 수행한다. 이렇게 이미지 센서는 한 인공지능 컴퓨터 시스템이 되는 셈"이라고 강조했다.

그렇다면 자율주행차에서 이미지 센서는 구체적으로 어떻게 쓰일까. 우선 안전 주행을 위한 차량 및 차선 인식에 사용되고 사람과 교통신호, 도로 표지판 인식에도 필요하다. 이미지 센서는 영상 인식을 통해서 주행 중 다양한 물체를 파악하고, 보행자를 탐지하며, 대상과의 거리와 공간 정보를 인식한다. 나아가 도난 방지, 운전자의 졸음, 감정과 건강 상태 관찰에도 사용된다.

김 교수는 "현재 테슬라 모델3 자동차에는 14개의 이미지 센서가 들어간다. 결국 미래 자동차는 센서 덩어리"라며 "하지만 이러한 이미지 센서가 자동차에 실제 사용되기 위해서는 일반 상용 반도체에 비해서 매우 엄격한 테스트와 패키징 과정을 거쳐야 한다. (정교하게 만든) 이미지 센서가 바로 시스템 반도체 산업의 성장과 자동차 반도체 확보 경쟁에 전략적 돌파구가 될 수 있다"고 강조했다.

자료 정리=2021년 5월 5일 자 《조선일보》 '김정호의 AI시대의 전략' 칼럼