라이다와 레이더의 진짜 차이점은 무엇일까요?

LiDAR와 레이더는 지도 제작, 드론, 자율 시스템 또는 환경 모니터링과 관련된 논의에서 자주 함께 언급됩니다. 언뜻 보면 비슷해 보입니다. 둘 다 거리를 측정하고, 환경을 스캔하며, 물리적 세계를 데이터로 변환하는 데 도움을 줍니다. 하지만 자세히 살펴보면 중요한 차이점이 드러납니다.

진정한 차이점은 세상을 바라보는 방식의 차이에서 비롯됩니다. LiDAR는 빛을 이용하고, 레이더는 전파를 이용합니다. 이 단 하나의 차이점이 정확도와 측정 범위부터 악천후에서의 작동 방식까지 모든 것에 영향을 미칩니다. 이러한 차이점을 이해하면 적절한 도구를 부적절한 곳에 사용하는 실수를 방지할 수 있습니다. 이러한 실수는 생각보다 자주 발생합니다. 이제 자세히 살펴보겠습니다.

LiDAR와 레이더는 세상을 어떻게 볼까요?

두 시스템의 차이점을 가장 쉽게 이해하는 방법은 각 시스템이 환경으로 내보내는 신호를 살펴보는 것입니다. LiDAR는 빛을 사용하고, 레이더는 전파를 사용합니다. 이 한 가지 차이점이 모든 것에 영향을 미칩니다.

LiDAR 시스템은 일반적으로 근적외선 영역의 레이저 펄스를 방출합니다. 이 펄스는 물체에 부딪혀 반사되어 돌아옵니다. 시스템은 이 왕복 시간을 측정하여 매우 높은 정밀도로 거리를 계산합니다. 이 과정을 수백만 번 반복하면 장면의 조밀한 3차원 표현, 즉 포인트 클라우드를 얻을 수 있습니다.

레이더 시스템은 전파를 방출합니다. 이 전파는 빛보다 훨씬 멀리 이동하며 환경 간섭의 영향을 덜 받습니다. 레이더는 같은 방식으로 거리를 측정하지만, 움직이는 물체로 인해 발생하는 주파수 변화를 분석하여 속도를 직접 측정할 수도 있습니다.

둘 다 시간차 측정 원리를 이용합니다. 차이점은 신호가 센서를 떠난 후 어떻게 변화하는지에 있습니다.

파장이 생각보다 훨씬 중요한 이유

파장은 단순히 기술적인 세부 사항이 아닙니다. 라이다와 레이더가 실제로 사용했을 때 왜 그렇게 다르게 느껴지는지를 설명해 줍니다.

레이저 광은 파장이 매우 짧습니다. 이 때문에 LiDAR는 미세한 디테일을 포착할 수 있습니다. 가장자리가 선명하고 작은 물체도 또렷하게 나타납니다. 높이 차이는 센티미터 단위까지 측정할 수 있으며, 일부 제어된 환경에서는 그보다 더 작은 차이도 측정 가능합니다.

전파는 파장이 훨씬 깁니다. 이는 해상도를 제한하지만 안정성을 높여줍니다. 레이더는 라이다처럼 표면의 미세한 디테일을 감지할 수는 없지만, 완벽한 시야가 없어도 작동합니다. 안개, 비, 먼지, 눈, 어둠은 레이더의 작동 속도를 거의 저하시키지 않습니다. 이러한 상충 관계는 거의 모든 실제 응용 분야에 영향을 미칩니다.

LiDAR와 레이더의 주요 차이점

아래는 실제 시나리오에서 LiDAR와 레이더의 성능 차이를 결정짓는 주요 기술적 및 실질적 차이점입니다. 각 비교는 어떤 기술이 우위를 점하는지, 그리고 둘 중 하나를 선택할 때 왜 그 차이가 중요한지를 보여줍니다.

1. 정확성 대 신뢰성: 중요한 상충 관계

LiDAR는 정밀도가 핵심입니다. 맑은 하늘, 안정적인 플랫폼, 간섭 없는 환경 등 안정적인 조건에서 LiDAR는 최고의 성능을 발휘합니다. 풍부하고 매우 상세한 공간 데이터를 얻을 수 있으며, 이는 다음과 같은 용도에 이상적입니다.

• 지형도 작성.
• 도시 모델링.
• 임업 및 식생 분석.
• 기반 시설 및 자산 조사.

이 소프트웨어의 강점은 선명하고 정확한 3D 모델을 제작하는 데 있지만, 그러한 수준의 디테일은 유리한 환경 조건에 달려 있습니다.

레이더는 다른 방식으로 작동합니다. 시각적 선명도는 라이다(LiDAR)에 미치지 못할 수 있지만, 날씨가 변해도 계속 작동합니다. 예를 들어,

• 폭우.
• 먼지 구름.
• 빛이 거의 없거나 완전히 어두운 상태.
• 안개와 눈.

레이더는 그러한 상황에서도 전혀 문제없이 처리하므로 시각적 선명도보다 일관성이 더 중요할 때 최적의 선택입니다.

이러한 상충 관계는 지반 공학 모니터링과 같은 안전에 중요한 작업에서 명확하게 드러납니다. LiDAR는 경사면이나 지형 표면을 매우 상세하게 스캔할 수 있습니다. 하지만 폭풍우 속에서도 경사면의 변화를 실시간으로 파악해야 할 때는 레이더가 훨씬 신뢰할 수 있는 도구입니다. 고해상도 레이더 시스템은 아주 미세한 지반 움직임까지 감지할 수 있습니다. 간단히 말해, LiDAR는 지도를 작성하는 데 유용하고, 레이더는 모니터링에 유용합니다. 그리고 때로는 둘 다 필요할 때도 있습니다.

2. 범위: 각 기술이 도달할 수 있는 거리

LiDAR는 단거리에서 중거리까지 최상의 성능을 발휘합니다. 대부분의 실제 적용 사례에서는 수십 미터에서 수 킬로미터 정도의 거리를 의미합니다. 일부 특수 시스템은 더 먼 거리까지 측정할 수 있지만, 비용과 시스템 복잡성이 급격히 증가합니다.

레이더는 장거리 탐지에 최적화되어 있습니다. 많은 레이더 시스템에서 수십 킬로미터의 탐지 거리는 일반적입니다. 이러한 특성 덕분에 레이더는 항공, 해상 항해, 기상 관측 및 대규모 감시 분야에서 필수적인 장비입니다. 광범위한 지역을 감시하거나 장거리에서 조기 탐지가 필요한 경우, 레이더는 대개 유일하게 현실적인 선택지입니다.

3. 속도 감지: 레이더의 확실한 승리

레이더의 가장 큰 장점 중 하나는 속도를 측정하는 기능이 내장되어 있다는 것입니다. 레이더는 도플러 효과를 이용하여 물체가 센서를 향해 또는 센서로부터 멀어지는 속도를 측정합니다. 이 과정은 직접적이고 신뢰할 수 있으며 지속적이기 때문에 움직임이 중요한 환경에 레이더가 매우 적합합니다.

레이더 기반 속도 감지의 일반적인 사용 사례:

• 교통 단속(도로 위 차량 속도 측정).
• 항공기 추적 및 항법.
• 기상 시스템(폭풍 이동 추적).
• 산업 안전 (움직이는 장비 또는 위험 요소 감시).

기존 LiDAR는 속도를 직접 측정하지 않지만, FMCW LiDAR 시스템은 도플러 편이를 이용하여 직접적인 속도 데이터를 제공할 수 있습니다. 타이밍이 매우 중요한 급변하는 환경에서 레이더의 실시간 속도 감지 기능은 확실한 경쟁 우위를 제공합니다.

4. 환경 민감성: 상황이 복잡해질 때

LiDAR는 빛이 공기를 깨끗하게 통과하는 것에 의존합니다. 따라서 대기 간섭에 매우 민감합니다. 안개, 비, 눈, 먼지, 심지어 높은 습도까지도 레이저 펄스를 산란시키거나 흡수할 수 있습니다. 이러한 현상이 발생하면 데이터 품질이 저하되고, 극단적인 경우에는 센서의 신뢰성이 떨어집니다.

레이더는 훨씬 더 관대합니다. 전파는 이러한 환경을 훨씬 적은 감쇠로 통과합니다. 이러한 특성 때문에 레이더는 예측 불가능한 환경에서 지속적인 모니터링에 가장 적합한 선택입니다. 레이더가 기상 관측 및 해상 항해 분야에서 주로 사용되는 반면, LiDAR는 통제된 측량 및 지도 제작 작업에 더 많이 사용되는 이유 중 하나가 바로 이것입니다.

5. 데이터 출력: 시각적 세부 정보 vs. 측정 안정성

LiDAR는 시각적으로 풍부한 데이터를 생성합니다. LiDAR로 생성된 포인트 클라우드는 색상, 질감을 입힐 수 있으며 항공 이미지와 같은 다른 데이터 소스와 레이어링할 수 있습니다. 건물, 초목, 전력선, 지형 윤곽선은 물론 미세한 지표면 특징까지도 놀라운 선명도로 확인할 수 있습니다.

레이더 데이터는 시각적 사실성보다는 신호 강도, 움직임, 거리에 초점을 맞추기 때문에 시각적 이미지와는 매우 다릅니다. 레이더 데이터는 신호 그래프나 점 반사 형태로 제공되는 경우가 많은데, 훈련 없이는 시각적 이미지보다 해석하기가 더 어려울 수 있습니다. 이러한 차이로 인해 하이브리드 시스템이 많이 사용됩니다.

6. 비용 및 시스템 복잡성

LiDAR 시스템은 일반적으로 더 비싸고 복잡합니다. 고정밀 레이저, 민감한 검출기, 기계식 스캐닝 부품, 그리고 방대한 데이터 처리 요구 사항 등이 모두 비용 증가의 원인이 됩니다. 또한, 특히 열악한 환경에서는 유지 보수 및 교정 작업이 더 까다로울 수 있습니다.

많은 상용 레이더 시스템은 설계가 단순하고 견고하지만, AESA 어레이와 같은 고성능 레이더 플랫폼은 매우 복잡하고 비용이 많이 듭니다. 일부 최신 레이더 시스템은 움직이는 부품 대신 전자식 빔 조향 방식을 사용하여 신뢰성을 향상시키고 장기 유지 보수 비용을 줄입니다.

하지만 국방이나 우주 분야에 사용되는 첨단 레이더 시스템은 매우 비쌀 수 있습니다. 비용은 시스템 유형과 성능 요구 사항에 따라 크게 달라집니다.

7. 드론 및 항공 시스템에서 LiDAR와 레이더 비교

드론 기반 작업에서 LiDAR는 지도 제작 및 검사 임무에 자주 사용됩니다. 무인 항공기에 장착된 LiDAR 센서는 지상에서 접근하기 어려운 지역에서도 지형과 구조물을 높은 정밀도로 촬영할 수 있습니다.

기존 레이더 시스템은 드론에 탑재하기에는 너무 부피가 컸지만, 최근에는 소형 밀리미터파 레이더가 장애물 감지 및 충돌 방지를 위해 소형 무인 항공기에 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 예를 들어, 합성 개구 레이더(SAR)는 구름이나 조명 조건에 관계없이 대규모 이미징을 가능하게 합니다. 각 기술은 서로 다른 임무에 적합합니다.

세부 정보가 중요한 LiDAR 응용 분야

LiDAR는 공간 정확도와 표면 세부 정보가 중요한 시나리오에서 탁월한 성능을 발휘합니다. 일반적인 사용 사례는 다음과 같습니다.

• 지형도 및 등고선도 작성.
• 도시 계획 및 3D 도시 모델링.
• 임업 및 식생 분석.
• 고고학 및 문화유산 조사.
• 기반 시설 점검 및 자산 지도 작성.
• 구조화된 환경에서의 자율 내비게이션.

이러한 분야에서는 날씨 민감도나 장거리 탐지 능력보다 세밀한 디테일을 포착하는 능력이 더 중요합니다.

안정성이 최우선인 레이더 응용 분야

레이더는 시각적 세부 정보보다 신뢰성과 연속성이 더 중요할 때 선택됩니다. 일반적인 레이더 기반 응용 분야는 다음과 같습니다.

• 항공 교통 관제.
• 해상 항행 및 충돌 방지.
• 기상 관측 및 폭풍 추적.
• 지반공학적 사면 및 변형 모니터링.
• 낙석 및 산사태 감지.
• 군사 감시 및 정찰.

레이더 시스템은 고장이 용납될 수 없는 환경에 배치되는 경우가 많습니다.

자율 시스템에 LiDAR나 레이더가 아닌 이유는 무엇일까요?

자율 주행 차량과 로봇 공학에서는 어떤 센서를 선택할지가 중요한 게 아니라, 여러 센서를 결합하는 것이 핵심입니다. 각 센서는 고유한 가치를 제공하며, 이를 함께 사용하면 단일 시스템으로는 해결할 수 없는 약점을 보완할 수 있습니다.

주요 센서들이 일반적으로 함께 작동하는 방식은 다음과 같습니다.

• LiDAR는 상세한 3D 공간 인식을 제공하여 시스템이 모양, 거리 및 배치를 정확하게 이해할 수 있도록 도와줍니다.
• 레이더는 시야가 좋지 않은 상황에서도 장거리 감지 및 실시간 속도 측정을 가능하게 합니다.
• 카메라는 표지판, 신호등, 차선 표시와 같은 시각적 세부 정보를 캡처하여 인식 및 분류 작업을 지원합니다.

이러한 센서 융합 접근 방식은 중복성을 구축하고 의사 결정을 개선합니다. 예측 불가능한 환경에서는 한 가지 유형의 센서에만 의존하는 것은 안전한 선택이 아닌 경우가 많습니다.

적합한 기술 선택: 고려해야 할 실질적인 질문들

어떤 기술이 더 나은지 묻는 대신, 더 나은 질문을 하는 것이 도움이 됩니다.

• 정밀한 표면 디테일이 필요하신가요, 아니면 장거리 탐지가 필요하신가요?
• 이 시스템은 악천후나 통제된 환경에서도 작동합니까?
• 실시간 동작 추적은 필수적인가요?
• 모니터링해야 할 영역의 크기는 얼마나 됩니까?
• 어느 정도의 유지보수 및 교정 수준이 허용됩니까?

답변을 보면 선택이 명확해지는 경우가 많습니다.

라이다와 레이더가 앞으로도 계속 공존할 이유는 무엇일까요?

LiDAR와 레이더는 사람들이 흔히 생각하는 것처럼 경쟁하는 관계가 아닙니다. 두 기술은 서로 다른 문제를 해결하며, 그 문제들은 앞으로도 계속될 것입니다.

센서 기술이 발전함에 따라 두 시스템 모두 더 작아지고, 더 빨라지고, 더 접근하기 쉬워지고 있습니다. 이제 소프트웨어와 인공지능은 빛이나 전파 등 어떤 신호에서 얻은 데이터든 관계없이 원시 센서 데이터를 유용한 인사이트로 변환하는 데 중요한 역할을 합니다.

미래는 하나를 다른 하나로 대체하는 것이 아니라, 각각의 장점이 의미 있는 곳에 활용하는 것입니다.

FlyPix AI에서 우리의 역할은 무엇일까요?

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LiDAR 및 레이더 데이터가 대규모 환경 분석 및 위험 모니터링에 점점 더 많이 사용됨에 따라, 당사와 같은 도구는 이러한 데이터 양 증가에 대응하는 데 필수적입니다. 당사는 단순히 자동화 기능만 제공하는 것이 아니라, 복잡한 기술 설정이나 막대한 엔지니어링 자원 없이도 실제 사용 사례에 적용할 수 있도록 자동화 기능을 실용화하는 데 도움을 드립니다.

마지막 생각

라이다와 레이더의 대결은 기술 간의 싸움이 아니라, 장단점을 비교하고 균형을 맞추는 문제입니다.

LiDAR는 조건이 충족될 때 타의 추종을 불허하는 공간 해상도를 제공합니다. 레이더는 조건이 충족되지 않을 때 일관성과 신뢰성을 보장합니다. 이러한 차이점을 이해하는 것이 센서 선택을 단순한 추측에서 벗어나 스마트한 시스템 설계로 이끌어줍니다.

측정해야 할 대상, 측정 장소, 그리고 데이터의 신뢰도 수준을 알고 있다면, 올바른 선택은 대개 명확해집니다.

자주 묻는 질문