2020.11.30

칼럼 | 기업 미래전략 팀이 ‘애플 라이다’ 기술에 주목해야 하는 이유

Jonny Evans | Computerworld
아이폰 12 프로와 12 프로 맥스는 둘 다 빛 감지 및 거리 측정(Light Detection and Ranging) 스캐너, 즉 라이다(LiDAR)를 가지고 있다. 이 사실이 기업에게 의미하는 바를 살펴본다. 



라이다란 무엇인가? 
라이다(LiDAR) 시스템은 빛이 표면으로부터 반사되기까지 걸리는 시간을 측정한다. 따라서 이동 거리를 측정할 수 있고 3D 입체 지도를 생성할 수 있다. 이 기술은 결과적으로 현실감 있는 AR 경험을 뒷받침하고 저조도 사진을 크게 강화할 수 있다.

라이다는 새로운 기술이 아니다. 미세한 광선들이 주변 물체에 부딪쳐 광 펄스를 반사한다. 빛이 발사되었다가 반환되는 시간을 기초로 공간 정보를 계산한다. 대다수 사람들은 아폴로 15가 달 표면의 지도를 작성할 때 이 기술에 관해 처음 알게 되었다(NASA는 지금도 화성 임무를 위해 이 기술을 발전시키는 중이다).

그 후 라이다는 여러 용도에 적용됐다. 자율 및 반자율 차량의 충돌 감지 시스템에 정보를 제공하는 데 사용되고 있으며, 2030년 이후 판매되는 모든 차량에(스마트 또는 다른 차량) 적용될 전망이다. 또한 일부 스마트 진공 청소기에도 사용된다. 한편 이를 주택 내 도청에 이용할 수 있다는 보안 전문가들의 지적도 있다. 

애플과 라이다 
차량 및 로봇 청소기는 주변 물체를 지각하고 충돌을 방지하는 데 라이다를 이용하지만, 애플 스마트폰에서 라이다 기술은 다른 용도로 쓰인다. 

유의할 점은 애플의 라이다 기술은 다수의 광선을 발사하는 반면 저가 시스템은 단지 하나의 광선을 발사한다는 것이다. A14 바이오닉 칩의 지원 하에 애플의 구현물은 더 빠르고 더 정확하고 더 긴 거리를 갖는다. 또한 객체 폐색(object occlusion)을 통해 가상 물체를 복잡한 장면에 배치하는 법을 파악할 수 있다.

좀더 구체적으로 이야기한다면 애플의 라이다 기술은 SPADS (Single Photon Avalanche Diode) 및 VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser)을 사용한다. 이를 통해 약 6미터 이상(20피트)의 거리에서도 객체를 정확하게 측정할 수 있다. 아스테크니카는 이러한 라이다 기술이 종전에는 7만 달러 이상을 요구했던 것이라며, 애플이 이 값비싼 기술을 대중화하고 있는 것이라고 진단했다. 

현재 아이폰에서 라이다가 쓰이는 주요 용도는 아래와 같다. 

증강현실(AR) : 상기 아이폰들은 표면을 감지하고 식별하여 주변의 3D 지도를 생성할 수 있다. 방을 스캔해 사람과 물체를 측정하고 이미징 효과를 적용하고 AR 객체를 배치할 수 있다. 

저조도 및 야간 사진 촬영 : 라이다를 지원하는 아이폰은 저조도 환경에서 자동 초점 기능을 크게 향상시킨다. 따라서 사진을 더 빨리 더 정확히 찍을 수 있다. 또한 카메라, 및 애플의 뉴럴 엔진에 담긴 머신 인텔리전스가 조합되어 매우 탁월한 야간 사진을 촬영할 수 있다. 

측정 : iOS 기기의 메저(Measure) 앱은 라이다를 이용한다. 앱이 뷰파인더 내에서 사람을 감지한다면 자동으로 사람의 키를 측정한다. 셔터 버튼을 탭하면 키 수치와 함께 사람의 이미지를 찍을 수 있다.

당연한 말이지만, 이 3가지 이용 분야는 개발자들이 쓸 수 있는 API를 지원한다. 따라서 현재 혁신적인 신규 앱이 계속 나오고 있다.   

애플이 라이다를 이용하는 이유 
애플이 AR 헤드셋을 개발 중인 것으로 관측되고 있다. 여기에는 애플의 모든 유관 기술, 예를 들어 AR, 지도, 시리, A시리즈 프로세서, AI, 비전 인텔리전스가 적용될 것이다. 라이다는 여기서 매우 중요한 역할을 할 수 있다. 가령 기찻길에 무심코 들어가는 위험이 발생하지 않도록 가상 및 현실 공간을 융합할 수 있을 것이다.

애플의 행보에 주목할 필요가 있다. 실시간 라이다 표면 추적에 관한 특허를 출원했다는 사실이 최근 공개되기도 했다. 덜 알려진 사실은 애플이 이 분야에서 10년 가까이 연구를 해왔다는 점이고, 특허 가운데는 라이다를 이용해 헤드셋의 렌즈 시스템으로 정보를 전송해 이용자의 시력을 개선하는 것도 포함된다.

아울러 애플의 자율 주행 차에 대한 광범위한 연구 또한 주목할 가치가 있고, 애플은 이 분야에서 다수의 특허를 가지고 있다. 여기에는 라이다를 이용한 차량 충돌 감지 및 예측 시스템에 관한 최소 1개의 특허가 포함된다. 

앞으로 한 동안 자율 주행 차량은 나오기 힘들 것이지만, 라이다 유도 및 충돌 시스템은 현재 대형 자동차 기업들에 의해 개발되는 중이다. 현재로서는 애플은 이에 본격적으로 뛰어든 것으로 관측되지는 않는다. 대신 도로 교통 관리, 자동 통행료 시스템, 여타 교통 인프라 분야에 주목할 만하다.

종합해보면 애플은 현재 AR과 라이다 분야에서 혁신을 진행하고 있다. 목표는 미래의 플랫폼을 지원하는 한편 AR로 대량 판매 및 기업 시장에 진출하는 것이다. 

라이다의 현황 
여러 기업이 ‘테스트를 위해’ 아이폰 12 프로 또는 프로 맥스를 구매하고 있다. 라이다의 응용 분야와 이를 사업에 유용하게 쓰는 법을 알고 싶다면 아래의 몇 가지 앱을 시도해 보는 것이 좋다.  

- IKEA 플레이스(IKEA Place) : 라이다를 이용해 대형 소매업체가 판매하는 품목의 스케일 이미지를 배치하는 앱. 이는 웨이페어 앱(Wayfair app)에서도 이용할 수 있다. 

- 핫 라바(Hot Lava) : 이 애플 아케이드 게임은 방을 게임 환경으로 변환시킨다. 아울러 이는 라이다와 AR을 조합해 공간을 증강하는 법을 보여주는 훌륭한 실례이다. 예를 들어 웨어하우징, 현장 유지 보수, 심지어 긴급 출동 등에 쓰일 수 있다.  

- 캔버스(Canvas) : 이 앱은 방을 스캔하고 측정하여 정확한 3D 공간 모델을 생성하고, 이를 CAD로 변환해준다. 실내 디자인과 주택 개량에 유용하다. 이는 애플이 런던 신사옥을 건설할 때 사용한 듯하다.

- 프라이머(Primer) : 지향 점이 약간 다를 뿐 비슷한 앱이다. 프라이머는 라이다와 AR을 이용해 공간을 측정하고, DIY 작업을 위해 구매 전에 페인트, 타일, 벽지를 가상으로 배치한다. 

기업의 라이다 응용 분야 
라이다와 AR의 활용 가능성은 이 밖에도 다양하다. 지금까지 자율 주행 차량, 자동 및 반-자동 실내 및 야외 로봇, 우주 탐사를 이야기했지만, 라이다는 여러 산업에 걸쳐 유용한 응용분야들이 있다. 

예를 들어, 최근 4D 라이다 칩 회사인 아에바(Aeva)를 설립한 2명의 전직 애플 엔지니어에 따르면 자동차, 소비자 전자제품, 소비자 의료, 산업 및 보안 시장 등이다. 포르셰가 지원하는 아에바 칩은 속도를 측정하는 기능이 있고, 따라서 움직이는 개체를 추적하는 데 효과적이다.  

그 외의 응용 분야는 아래와 같다. 

탐사 : 툴란 대학교의 연구자들은 최근 라이다를 이용해 과테말라의 페텐 지방에서 무려 6만 1,000 개의 마야 구조물을 새롭게 찾아냈다. 이는 지리 및 천연 자원 탐사에서도 사용되고 있다.  
건축, 설계 및 프로젝트 관리 : 네트워크 레일(Network Rail)은 최첨단 3D 라이다 스캐닝 기술을 이용해 역사적으로 중요한 300년 된 철도 교량을 사진 수준의 스캔 이미지로 완성했다. 이는 복원 프로젝트의 방향성을 설정하는 데 기여했다.  

가상 경험 : 포켓몬 고는 미래를 보여주었다. 이는 이제 보편화되었고, 현지 정보, 지도, 라이다 거리 측정을 결합해 가상 경험을 생성한다. 예를 들어 소매 분야에서 고객의 동선을 안내하는 데 이 증강이 어떻게 쓰일 수 있을지 생각해보라. 

보안 시스템 : 라이다는 머신 비전 인텔리전스와 결합해 보안 분야에서 타임-오브-플라이트 센서(Time-of-Flight Sensors)로 쓰이고 있다. 정확성이 높아 심지어 저조도 환경에서도 인식 오류를 줄일 수 있다. 

농업 : 고도로 정확한 라이다 보조 토양 분석(LiDAR supplemented soil analysis)에 기초한 농업 관리 시스템이 이미 연구되고 중이다. 네덜란드는 현재 자동 라이다 유도 보트를 시험 중이고, 농업 전문가들은 드론에서 라이다 시각을 이용해 대형 농장과 가축을 관리한다. 아허스 대학교(Aarhus University)의 엔지니어링 학과는 라이다를 이용해 밀 작물의 지도를 작성했다. 

이 밖에도 생물학, 기후 변화에 따른 보존, 오염 모델링, 산림 관리, 수로학, 하수 및 맨홀 유지보수 등 다양한 산업에 걸쳐 현실적 응용에 대한 수많은 연구가 이루어지고 있다. 

현재 이들 응용 분야에 쓰이는 대다수의 산업 시스템은 매우 값비싼 라이다 장비를 이용하고 있다. 애플이 이를 대중화한다면, 기업 및 개발자가 이 강력한 기술을 여러 대량 판매 시장에 응용하는 데 큰 전환점이 될 것이다. 라이다 기술은 앞으로 수많은 분야에서 존재를 드러낼 것이다.  

* Jonny는 1999년부터 애플과 기술에 대해 기고해온 전문 저술가다. ciokr@idg.co.kr
 



2020.11.30

칼럼 | 기업 미래전략 팀이 ‘애플 라이다’ 기술에 주목해야 하는 이유

Jonny Evans | Computerworld
아이폰 12 프로와 12 프로 맥스는 둘 다 빛 감지 및 거리 측정(Light Detection and Ranging) 스캐너, 즉 라이다(LiDAR)를 가지고 있다. 이 사실이 기업에게 의미하는 바를 살펴본다. 



라이다란 무엇인가? 
라이다(LiDAR) 시스템은 빛이 표면으로부터 반사되기까지 걸리는 시간을 측정한다. 따라서 이동 거리를 측정할 수 있고 3D 입체 지도를 생성할 수 있다. 이 기술은 결과적으로 현실감 있는 AR 경험을 뒷받침하고 저조도 사진을 크게 강화할 수 있다.

라이다는 새로운 기술이 아니다. 미세한 광선들이 주변 물체에 부딪쳐 광 펄스를 반사한다. 빛이 발사되었다가 반환되는 시간을 기초로 공간 정보를 계산한다. 대다수 사람들은 아폴로 15가 달 표면의 지도를 작성할 때 이 기술에 관해 처음 알게 되었다(NASA는 지금도 화성 임무를 위해 이 기술을 발전시키는 중이다).

그 후 라이다는 여러 용도에 적용됐다. 자율 및 반자율 차량의 충돌 감지 시스템에 정보를 제공하는 데 사용되고 있으며, 2030년 이후 판매되는 모든 차량에(스마트 또는 다른 차량) 적용될 전망이다. 또한 일부 스마트 진공 청소기에도 사용된다. 한편 이를 주택 내 도청에 이용할 수 있다는 보안 전문가들의 지적도 있다. 

애플과 라이다 
차량 및 로봇 청소기는 주변 물체를 지각하고 충돌을 방지하는 데 라이다를 이용하지만, 애플 스마트폰에서 라이다 기술은 다른 용도로 쓰인다. 

유의할 점은 애플의 라이다 기술은 다수의 광선을 발사하는 반면 저가 시스템은 단지 하나의 광선을 발사한다는 것이다. A14 바이오닉 칩의 지원 하에 애플의 구현물은 더 빠르고 더 정확하고 더 긴 거리를 갖는다. 또한 객체 폐색(object occlusion)을 통해 가상 물체를 복잡한 장면에 배치하는 법을 파악할 수 있다.

좀더 구체적으로 이야기한다면 애플의 라이다 기술은 SPADS (Single Photon Avalanche Diode) 및 VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser)을 사용한다. 이를 통해 약 6미터 이상(20피트)의 거리에서도 객체를 정확하게 측정할 수 있다. 아스테크니카는 이러한 라이다 기술이 종전에는 7만 달러 이상을 요구했던 것이라며, 애플이 이 값비싼 기술을 대중화하고 있는 것이라고 진단했다. 

현재 아이폰에서 라이다가 쓰이는 주요 용도는 아래와 같다. 

증강현실(AR) : 상기 아이폰들은 표면을 감지하고 식별하여 주변의 3D 지도를 생성할 수 있다. 방을 스캔해 사람과 물체를 측정하고 이미징 효과를 적용하고 AR 객체를 배치할 수 있다. 

저조도 및 야간 사진 촬영 : 라이다를 지원하는 아이폰은 저조도 환경에서 자동 초점 기능을 크게 향상시킨다. 따라서 사진을 더 빨리 더 정확히 찍을 수 있다. 또한 카메라, 및 애플의 뉴럴 엔진에 담긴 머신 인텔리전스가 조합되어 매우 탁월한 야간 사진을 촬영할 수 있다. 

측정 : iOS 기기의 메저(Measure) 앱은 라이다를 이용한다. 앱이 뷰파인더 내에서 사람을 감지한다면 자동으로 사람의 키를 측정한다. 셔터 버튼을 탭하면 키 수치와 함께 사람의 이미지를 찍을 수 있다.

당연한 말이지만, 이 3가지 이용 분야는 개발자들이 쓸 수 있는 API를 지원한다. 따라서 현재 혁신적인 신규 앱이 계속 나오고 있다.   

애플이 라이다를 이용하는 이유 
애플이 AR 헤드셋을 개발 중인 것으로 관측되고 있다. 여기에는 애플의 모든 유관 기술, 예를 들어 AR, 지도, 시리, A시리즈 프로세서, AI, 비전 인텔리전스가 적용될 것이다. 라이다는 여기서 매우 중요한 역할을 할 수 있다. 가령 기찻길에 무심코 들어가는 위험이 발생하지 않도록 가상 및 현실 공간을 융합할 수 있을 것이다.

애플의 행보에 주목할 필요가 있다. 실시간 라이다 표면 추적에 관한 특허를 출원했다는 사실이 최근 공개되기도 했다. 덜 알려진 사실은 애플이 이 분야에서 10년 가까이 연구를 해왔다는 점이고, 특허 가운데는 라이다를 이용해 헤드셋의 렌즈 시스템으로 정보를 전송해 이용자의 시력을 개선하는 것도 포함된다.

아울러 애플의 자율 주행 차에 대한 광범위한 연구 또한 주목할 가치가 있고, 애플은 이 분야에서 다수의 특허를 가지고 있다. 여기에는 라이다를 이용한 차량 충돌 감지 및 예측 시스템에 관한 최소 1개의 특허가 포함된다. 

앞으로 한 동안 자율 주행 차량은 나오기 힘들 것이지만, 라이다 유도 및 충돌 시스템은 현재 대형 자동차 기업들에 의해 개발되는 중이다. 현재로서는 애플은 이에 본격적으로 뛰어든 것으로 관측되지는 않는다. 대신 도로 교통 관리, 자동 통행료 시스템, 여타 교통 인프라 분야에 주목할 만하다.

종합해보면 애플은 현재 AR과 라이다 분야에서 혁신을 진행하고 있다. 목표는 미래의 플랫폼을 지원하는 한편 AR로 대량 판매 및 기업 시장에 진출하는 것이다. 

라이다의 현황 
여러 기업이 ‘테스트를 위해’ 아이폰 12 프로 또는 프로 맥스를 구매하고 있다. 라이다의 응용 분야와 이를 사업에 유용하게 쓰는 법을 알고 싶다면 아래의 몇 가지 앱을 시도해 보는 것이 좋다.  

- IKEA 플레이스(IKEA Place) : 라이다를 이용해 대형 소매업체가 판매하는 품목의 스케일 이미지를 배치하는 앱. 이는 웨이페어 앱(Wayfair app)에서도 이용할 수 있다. 

- 핫 라바(Hot Lava) : 이 애플 아케이드 게임은 방을 게임 환경으로 변환시킨다. 아울러 이는 라이다와 AR을 조합해 공간을 증강하는 법을 보여주는 훌륭한 실례이다. 예를 들어 웨어하우징, 현장 유지 보수, 심지어 긴급 출동 등에 쓰일 수 있다.  

- 캔버스(Canvas) : 이 앱은 방을 스캔하고 측정하여 정확한 3D 공간 모델을 생성하고, 이를 CAD로 변환해준다. 실내 디자인과 주택 개량에 유용하다. 이는 애플이 런던 신사옥을 건설할 때 사용한 듯하다.

- 프라이머(Primer) : 지향 점이 약간 다를 뿐 비슷한 앱이다. 프라이머는 라이다와 AR을 이용해 공간을 측정하고, DIY 작업을 위해 구매 전에 페인트, 타일, 벽지를 가상으로 배치한다. 

기업의 라이다 응용 분야 
라이다와 AR의 활용 가능성은 이 밖에도 다양하다. 지금까지 자율 주행 차량, 자동 및 반-자동 실내 및 야외 로봇, 우주 탐사를 이야기했지만, 라이다는 여러 산업에 걸쳐 유용한 응용분야들이 있다. 

예를 들어, 최근 4D 라이다 칩 회사인 아에바(Aeva)를 설립한 2명의 전직 애플 엔지니어에 따르면 자동차, 소비자 전자제품, 소비자 의료, 산업 및 보안 시장 등이다. 포르셰가 지원하는 아에바 칩은 속도를 측정하는 기능이 있고, 따라서 움직이는 개체를 추적하는 데 효과적이다.  

그 외의 응용 분야는 아래와 같다. 

탐사 : 툴란 대학교의 연구자들은 최근 라이다를 이용해 과테말라의 페텐 지방에서 무려 6만 1,000 개의 마야 구조물을 새롭게 찾아냈다. 이는 지리 및 천연 자원 탐사에서도 사용되고 있다.  
건축, 설계 및 프로젝트 관리 : 네트워크 레일(Network Rail)은 최첨단 3D 라이다 스캐닝 기술을 이용해 역사적으로 중요한 300년 된 철도 교량을 사진 수준의 스캔 이미지로 완성했다. 이는 복원 프로젝트의 방향성을 설정하는 데 기여했다.  

가상 경험 : 포켓몬 고는 미래를 보여주었다. 이는 이제 보편화되었고, 현지 정보, 지도, 라이다 거리 측정을 결합해 가상 경험을 생성한다. 예를 들어 소매 분야에서 고객의 동선을 안내하는 데 이 증강이 어떻게 쓰일 수 있을지 생각해보라. 

보안 시스템 : 라이다는 머신 비전 인텔리전스와 결합해 보안 분야에서 타임-오브-플라이트 센서(Time-of-Flight Sensors)로 쓰이고 있다. 정확성이 높아 심지어 저조도 환경에서도 인식 오류를 줄일 수 있다. 

농업 : 고도로 정확한 라이다 보조 토양 분석(LiDAR supplemented soil analysis)에 기초한 농업 관리 시스템이 이미 연구되고 중이다. 네덜란드는 현재 자동 라이다 유도 보트를 시험 중이고, 농업 전문가들은 드론에서 라이다 시각을 이용해 대형 농장과 가축을 관리한다. 아허스 대학교(Aarhus University)의 엔지니어링 학과는 라이다를 이용해 밀 작물의 지도를 작성했다. 

이 밖에도 생물학, 기후 변화에 따른 보존, 오염 모델링, 산림 관리, 수로학, 하수 및 맨홀 유지보수 등 다양한 산업에 걸쳐 현실적 응용에 대한 수많은 연구가 이루어지고 있다. 

현재 이들 응용 분야에 쓰이는 대다수의 산업 시스템은 매우 값비싼 라이다 장비를 이용하고 있다. 애플이 이를 대중화한다면, 기업 및 개발자가 이 강력한 기술을 여러 대량 판매 시장에 응용하는 데 큰 전환점이 될 것이다. 라이다 기술은 앞으로 수많은 분야에서 존재를 드러낼 것이다.  

* Jonny는 1999년부터 애플과 기술에 대해 기고해온 전문 저술가다. ciokr@idg.co.kr
 

X