25세의 한 남성 운전자가 정차 중에 휴대폰 문자 메시지를 확인하고 있다. 정체 중인 차량 행렬이 조금씩 움직이기 시작하여 그도 전진하려는 순간, 앞차가 정체 때문에 급정거한다. 수 밀리초에 불과한 찰나의 순간, 차량 내부 레이더 시스템이 가동된다. 자동으로 시동을 On/Off 하는 기능이 있는 ACC(어댑티브 크루즈 컨트롤)를 통해 전방의 급정거 차량을 자동 감지하고 전방과의 미리 프로그래밍된 거리를 유지하기 위해 차량을 정지시켜 충돌을 방지한다.

제프 포스투팩, 샘 와인스타인 / 아나로그 디바이스

오늘날 차량 기술은 나날이 지능적으로 발전하고 있다. 20년 전 에어백이 기본적인 안전 사양으로 차량에 장착되기 시작한 이후 차량 안전 사양은 혁신적인 발전을 거듭해왔다. 안전띠, 에어백 및 충돌 감지 시스템으로 대표되는 `수동형 안전` 사양은 ABS, ESC(전자식 안전 제어장치), 어댑티브 서스펜션, 편향/롤 제어 기능 등의 `능동형 안전` 사양으로 발전했으며, 최근에는 ACC(어댑티브 크루즈 컨트롤), BSD(사각 감지), LCA(자동 차선변경) 등과 같은 운전자 안전 편의 시스템 도입이 점차 확산되고 있는 추세이다. 이러한 시스템은 차량의 통신 시스템에 통합되어 차량을 더욱 지능적이고 자율적으로 발전시키고 있다.
그 중에서도 레이더는 향후 가장 폭넓게 활용될 것으로 예상되는 운전자 지원 기술로, 레이더 시스템을 통해 사고, 특히 운전자 부주의로 인한 사고의 수와 심각도가 크게 줄어들 것으로 기대하고 있다. 차량 안전 관련 법규가 지정되어 있는 국가에서는 운전자의 사망률이 그렇지 않은 국가 대비 현저히 낮게 나타나며, 이로 인해 지능형 차량 개발이 더욱 가속화되었다.
최근까지 레이더는 항공기 및 고급형 차량에서만 사용되었지만, 현재는 대부분의 차종에 핵심 기능으로 도입되고 있는 추세이다.
차량 디자이너는 다양한 안전 시스템을 탑재하는 동시에 자동차 업계의 까다로운 품질 및 비용 요구 사항을 해결해야 하는 부담을 안고 있는데, 이제는 이 두 가지 목표 모두를 달성할 수 있게 되었다. 업계 최초로 고도의 통합형 시스템이 출시되어 ACC 및 기타 레이더 기반 감지/사고 방지 기능이 모두 스마트폰 크기의 초소형 패키지에 포함되었기 때문이다. 칩상에서 신호를 조절할 수 있는 고급 기술을 통해, 디자이너는 시내, 고속 도로 주행 등 다양한 주행 상황에 필요한 모든 설정을 단일 패키지에 프로그래밍 할 수 있게 되어 경제적 부담까지 해소되었다.
이제 레이더 시스템 디자이너는 이산형 컴포넌트 또는 통합형 솔루션 중 필요에 따라 선택이 가능해졌다. 의료 영상, 통신 인프라, 컨슈머 기기 등의 다양한 분야에서 전자 디바이스 통합이라는 혁신적인 기술이 도입되었으며, 차량 레이더 분야에서도 이러한 기술 도입이 활발하게 이루어지고 있다. 그러나 설계 디자이너는 이산형과 통합형 각각의 방식에서 발생되는 단점 역시 반드시 고려해야 한다.

크기 및 비용
얼마 전까지만 해도 고급형 차량의 기본 사양이었던 레이더가 이제는 중형차에도 옵션 사양으로 포함되고 있으며, 향후 5년 이내에 모든 차량의 안전 사양으로 폭넓게 도입될 것으로 전망된다. 또한 선택의 범위가 넓어지고, 다양한 용도에 맞춘 여러 종류의 보급형 레이더가 출시됨에 따라 이러한 도입 속도는 더욱 빨라질 것으로 예상된다.아날로그 프런트 엔드) 디자인 방식을 활용하면 레이더를 더욱 혁신적으로 개선할 수 있다. 물론 개별 부품을 사용하면 최고의 커스텀 솔루션을 구축할 수 있다는 장점이 있고, 모든 부품을 순정 상태로 사용하고자 하는 운전자의 요구에도 부합하겠지만 개별 부품을 사용하여 레이더 시스템을 구축하기 위해서는 많은 시간과 공간, 비용 등이 소요된다.
통합형 IC는 차량 제조업체에서 차량에 적용하고자 하는 대부분의 사양을 제공하며(ACC 및 BSD 등 여러 애플리케이션에 대해서도 관련 사양 제공 가능), 크기와 비용도 개별 부품 사용 대비 매우 저렴한 것이 특징이다.
통합형 IC의 등장으로 이제는 신호 조절 기능 및 데이터 캡처 회로를 IC 하나에 모두 포함할 수 있게 되었다. 예를 들어 ADI의 AD8283 차량 레이더 AFE의 경우, ACC, BSD 및 LCA용 베이스밴드 플랫폼을 구동하는 회로가 손톱 크기만한, 10x10mm 패키지 하나에 캡슐화되어 있다. 레이더 센서 모듈은 전자 디바이스를 포함할 수 있도록 설계된 부분 이외에, 공간이 충분하지 않은 범퍼 뒤쪽과 같은 부분에 장착해야 하기 때문에 모듈의 크기는 매우 중요한 요소라 할 수 있다.
통합형 솔루션의 경우, 디바이스 장착 공간을 절반 이상 줄일 수 있으며 특히 AD8283을 사용할 경우 동급의 개별 부품 대비 50%~80%의 공간 절약이 가능하다. 따라서 AD8283는 현재 판매 중인 디바이스 중 최고의 경제성을 자랑함과 동시에, 레이더 시스템 디자이너가 요구하는 높은 수준의 성능 유지에 필요한 최적의 솔루션이라 할 수 있다.
이산형 시스템을 구축해도 통합형 시스템과 동일한 기능을 제공할 수는 있지만, 이 경우 비용이 급격하게 증가하여 제품 출시 자체가 불가능해질 수 있다. 반면, 통합형 솔루션을 도입할 경우, 보다 많은 차량에 적절한 가격으로 공급할 수 있으므로 이를 통해 보다 많은 운전자들의 안전한 주행이 가능해진다.

간편한 사용
AD8283은 프로그래밍 가능한 게인, 유동적 필터 등의 다양한 혁신 사양이 기본적으로 포함되어 있는 통합형 솔루션이다. AD8283이 제공하는 혁신적인 사양은 디자인 시스템의 최초 출시 기간을 단축할 뿐 아니라, 플랫폼 디자인 방식의 도입을 가능하게 해 후속 디자인의 출시 기간도 줄이는 역할을 한다.
예를 들어 필터의 경우, 운전자 안전을 위해 각각의 애플리케이션에 맞춰 미세한 조정이 필요한데 이산형 디자인을 사용할 경우 저항과 캐패시터를 디자이너가 물리적으로 교체하여 필터링 특성을 변경해야 하기 때문에 필터를 다시 프로그래밍 하는 것이 쉽지 않다.
그러나 튜닝 가능한 필터가 포함된 통합형 컴포넌트를 사용하면 이러한 문제는 쉽게 해결할 수 있으며, 특히 직렬 포트를 통해 칩을 재 프로그래밍하는 방법으로 모든 조정 작업이 가능하다. 또한 언제든지 원하는 요소를 조정할 수 있으므로 여러 작업을 빠르게 반복할 수 있어 디자인에 걸리는 시간이 단축된다.
뿐만 아니라, 하나의 칩에 들어 있는 여러 개의 채널이 서로 조화를 이루기 때문에 디자인 작업이 더욱 손쉬워 질뿐만 아니라, 센서의 감지 범위가 넓어져 운전자에게도 도움을 준다.
이상적인 레이더 시스템은 인간의 주변 시야와 비슷한 수준인 차량 주위 180도 범위 내의 물체를 감지하는 것으로, 최대 6개 채널이 장착된 수신기 시스템을 사용하는 경우 전송되는 신호를 보다 많이 수신할 수 있어 사각 범위를 효과적으로 확인할 수 있다. 이는 곧 대상 물체를 확인하는 시간이 길어지고 해당 물체의 크기를 보다 정확하게 확인할 수 있다는 것을 의미한다. 물론 이산형 전자 디바이스로도 동일한 기능을 제공할 수는 있지만, 이 경우 디바이스의 제어가 어려워진다는 단점이 있다.
최신형 통합 솔루션에서는 범위의 넓고 좁음과는 관계없이 레이더 센서의 특성을 자동으로 조정한다. 이 경우 디자이너는 레이더 신호가 차량으로 재전송될 때 발생하는 시스템 과부하를 방지해야 하는데, 대상 물체가 차량 바로 앞에 있는 경우 복귀 신호의 진폭이 높기 때문에 신호의 감쇠가 필요하다.
또한 마이크로프로세서는 전방 약 120미터 거리에 차량이 있고 복귀 신호가 약한 경우에 계속해서 신호 대 잡음비를 최적화하여 대상 물체를 식별하고, 대상이 시야 내 어느 정도 거리에 있는지, 그리고 차량에서 얼마나 가까운지 확인한다.
통합 솔루션을 통해 이루어지는 이러한 대부분의 작업은 프로그래밍 가능한 게인 증폭기를 통해 수행된다. 물론 이산형 PGA를 통해서도 가능한 작업이나, 이 경우 프로그래밍 가능한 필터와 같이 직렬 포트를 통해 제어되는 PGA에서의 간편함과 경제성을 기대하기는 힘들 것이다.
레이더 시스템의 다양한 요구 사항을 고려할 때, 통합형 솔루션에서 주목할 만한 또 다른 우수성은 바로 유연성이다. 고속 도로 ACC의 경우 동적 범위가 넓어야 하는 반면, 시내 주행을 위해 자동 시동 On/Off 기능이 포함된 ACC의 경우 동적 범위는 좁으나 바로 앞의 교통 상황에 대비하기 위해 시야가 넓고 응답 시간이 빨라야 한다.과 같은 통합형 솔루션이 제공하는 사용자 프로그래밍 가능 설정 기능을 사용할 경우, 단일 플랫폼으로도 고속 도로, 정체가 심한 시내 도로 등의 다양한 운전 상황에 맞는 유연한 성능을 경험할 수 있다.과 같은 통합형 애플리케이션별 부품을 사용하는 플랫폼 방식을 채택하면 디자인 과정이 손쉬워지고 레이더 시스템 제작 시 폼팩터가 작아지는