스마트폰에 든 그 라이다로 '벽 너머'를 본다고요?

스마트폰 속 그 라이다로 '벽 너머'를 본다고요?

자율주행차가 골목 모퉁이 너머에서 갑자기 튀어나오는 사람을 미리 볼 수 있다면 어떨까요? 공상과학 같지만, 연구자들이 오랫동안 도전해온 '시야 밖(NLOS, Non-Line-Of-Sight) 영상' 기술이 바로 이걸 노려요. 그런데 이번 소식의 핵심은, 예전엔 어마어마하게 비싼 장비로만 가능하던 이 마법을 스마트폰에 들어가는 수준의 값싼 라이다(LiDAR)로 해냈다는 점이에요.

라이다가 뭐냐면요

라이다는 빛(주로 적외선 레이저)을 쏘고, 그게 물체에 맞고 돌아오는 시간을 재서 거리를 알아내는 센서예요. 이걸 비행시간(time-of-flight) 측정이라고 부르거든요. 박쥐가 초음파로 거리를 재는 것의 빛 버전이라고 생각하면 쉬워요. 아이폰 뒷면이나 페이스 ID에도 이 원리의 작은 센서가 들어 있어요.

어떻게 벽 너머를 보는 걸까요

비밀은 '빛의 튕김'에 있어요. 모퉁이 너머 숨은 물체를 직접 볼 순 없지만, 빛을 보이는 벽에 쏘면 그 빛이 벽에 튕겨 모퉁이를 돌아가서 숨은 물체에 맞고, 다시 튕겨 우리한테 돌아오거든요. 이 여러 번 튕겨 돌아온 빛이 '언제, 얼마나' 도착했는지 그 미세한 시간차를 잔뜩 모아 분석하면, 숨어 있는 장면의 모양을 거꾸로 계산해 복원할 수 있어요. 이걸 트랜션트 이미징(transient imaging), 즉 '찰나의 빛을 찍는 촬영'이라고 불러요.

문제는 이 시간차가 너무너무 짧다는 거예요. 빛은 1초에 지구를 일곱 바퀴 반이나 도니까요. 그래서 지금까지는 펨토초(1000조분의 1초) 단위로 빛을 쪼개 측정하는 특수 레이저나 SPAD라는 초고감도 센서 같은, 실험실에나 있는 수억 원짜리 장비가 필요했어요. 이번 연구가 대단한 건, 이걸 양산형 스마트폰급 부품으로 끌어내려서 '누구나 쓸 수 있는 기술'에 한 발 다가갔다는 점이에요.

업계 흐름에서 보면

벽 너머를 보는 연구는 사실 십수 년 전부터 있었어요. MIT의 라메시 라스카 교수팀이 '펨토 포토그래피'로 빛이 날아가는 순간을 영상으로 담아낸 걸로 잘 알려져 있고, 스탠퍼드의 고든 베첸슈타인 교수팀 등이 복원 알고리즘을 정교하게 다듬어왔거든요. 다만 늘 발목을 잡은 게 '비싼 장비'였어요. 그래서 값싼 센서로 비슷한 결과를 낸다는 건, 연구실 데모를 넘어 실제 제품으로 갈 수 있느냐를 가르는 중요한 분기점이에요. 자율주행, 로봇, 재난 구조처럼 '안 보이는 걸 봐야 하는' 분야가 다 잠재 고객이고요.

한국 개발자에게는

당장 코드로 써먹을 건 아니지만, 흐름을 알아두면 좋아요. 한국은 자율주행과 로보틱스에 힘을 많이 쏟고 있잖아요. 모퉁이 너머 보행자를 미리 감지하는 안전 기능이나, 무너진 건물 안 생존자를 찾는 구조 로봇처럼 활용처가 무궁무진하거든요. 게다가 이미 수억 대의 스마트폰에 라이다가 들어 있으니, 소프트웨어와 알고리즘만 잘 짜면 새 하드웨어 없이도 새로운 응용을 만들 여지가 있어요. AR(증강현실) 쪽도 직접 영향권이고요.

한 줄 정리

벽에 튕겨 돌아온 빛의 미세한 시간차를 분석해 모퉁이 너머를 보는 기술이, 드디어 스마트폰급 값싼 라이다로 내려오고 있어요. 여러분이라면 이 '벽 너머 보기' 기술을 어디에 써보고 싶으세요? 기발한 아이디어를 댓글로 나눠주세요.