나이트비전 시스템

나이트비전 시스템(Night Vision System)은 적외선 카메라로 포착한 이미지를 디스플레이에 표시하여 야간 시계를 확대함으로써 안전 주행에 기여하기 위한 야간 운전 시스템이다.

역사

나이트 비전 시스템은 은 군사용 기술이 그 원천이다. 2차 세계 대전 중 독일 전차 탑재용과 인간 장착용으로 개발한 것이 그 시작이었다. 이미지 강화 장치가 도입되기 전에는 야간 안경이 야간 투시의 유일한 방법이므로 특히 바다에서 널리 사용되었다. 2차 세계 대전 시대의 야간 안경은 일반적으로 렌즈 직경이 56mm 이상이고 배율은 7 ~ 8 배였다. 야간 안경의 주요 단점은 큰 크기와 무게다. 그 후에는 항공기용과 천문 관측용 등에 응용되어 지금은 경찰의 방범 기구와 소방서, 해양 구조대뿐 아니라 군사용으로까지 광범위하게 사용되고 있다. 대한민국 국군에서도 이러한 장비를 다수 운용 중이다. 흔히 군대에서 야투경이라 부르는 장비는 광증폭식 야간투시경이고, 이른 바 TOD병이 사용하는 장비가 열상장비라고 보면 된다. 나이트 비전 첨단 기술을 세계 최초로 도입한 사례는 2000년, 미국 제너럴 모터스(General Motors)의 고급차 브랜드인 캐딜락(CADILLAC)의 기함, 드빌(DTS)이다. 적외선 카메라를 이용해 흑백 영상을 헤드업 디스플레이로 운전석 정면 유리에 투영해준다. 제너럴 모트스는 이 기술을 1970대부터 개발해 왔었다. 하지만 초기에는 컴퓨터의 성능이 낮아 실제 물체의 움직임과 모니터상에 표시하는 것이 시차가 있어 일치하지 않았다. 캐딜락 드빌을 통해 전세계 자동차업계에 처음으로 선보인 나이트 비전은 야간 운행 중의 안전 확보는 물론, 최첨단 기술의 상징으로 인식되었다. 원캐딜락 드빌에 처음 사용된 나이트 비전은 열상장비에 해당한다. 열 영상 기술과 적외선기술이 접목된 시스템이다. 캐딜락 드빌의 나이트 비전은 차량 전방의 적외선 카메라를 통해 열을 감지, 이를 기반으로 한 열영상을 헤드업 디스플레이에 조사한다. 캐딜락 드빌의 이 장비는 이지스함의 레이더와 AIM-120 암람(AMRAAM), 사이드와인더, 패트리어트, 매버릭 등의 각종 미사일들로 유명한 미국의 방산업체 레이시온(Raytheon)과의 협업으로 개발되었다. 2000년 출시 당시, 이 장비는 선택 사양의 형태로 마련되어 있었는데, 옵션 가격이 무려 7,000달러에 달했다. 당시 환율로 계산하면 원화로 약 885만원 정도로 매우 비싼 가격이었다. 현재에도 이러한 형태의 열 영상 장비는 여전히 가격이 비싸, 고급 자동차에만 제한적으로 사용되고 있다. 캐딜락은 미국에서 판매되는 플레그십 세단, CT6에 이 장비를 선택사양으로 제공하고 있다.

방식

• 근적외선(NIR)

근적외선 방식은 적외선 방사기를 통하여 방사된 적외선이 물체에 도달한 후 반사된 근적외선(파장 : 800~1,000nm)을 카메라를 통하여 감지하고 이를 LCD나 다른 디스플레이 장치를 통하여 운전자에게 표시하는 방법이다.

• 원적외선(FIR)

원적외선 방식은 물체가 발산하는 열(파장 : 1,000nm이상)을 원적외선 카메라를 이용하여 감지하고 이를 LCD나 다른 디스플레이 장치를 통하여 운전자에게 표시하는 방법이다.

구분	근적외선 방식	원적외선 방식
개요
구성	카메라, ECU, IR Generator	카메라, ECU
장점	육안과 유사한 자연스러운 영상이다. 가격 경쟁령이 우수하며 저가이다. 생물체 및 무생물을 감지할 수 있다.	생명체와 같은 발열 물체 감지 우수하다. 근적외선 대비 긴 시야거리를 가진다. 주변 빛에 영향을 받지 않는다.
단점	빛 번짐이 발생한다. 구성 부품이 많다. 시야거리가 짧다.	고가의 카메라다. 주위온도와 비슷한 물체 감지가 미흡하다. 이미지 센서 해상도가 약하다.

특징

장점

• 어두운 시골길에서 하이빔이 비추기도 전에 갑자기 나타나는 물체를 발견 할 때 쉽게 확인할 수 있다.
• 반대 차선의 다가오는 다른 차량의 헤드라이트 빛 때문에 순간적으로 안 보일 때, 위험한 상황에서 물체를 쉽게 확인할 수 있다.
• 고품질 디스플레이로 도로 경계와 장애물을 명확하게 볼 수 있다.
• 운전자는 어둠 속에서 운전하는 동안 훨씬 더 자신감과 편안함을 느낀다.
• 운전자의 눈을 덜 피곤하게 해주며, 도로에 집중할 수 있다.
• 도로가 끝나고 연석이 시작되는 위치를 더 명확하게 결정할 수 있다.
• 야간운전 시 사고를 예방해준다.

단점

• 고정 된 물체를 명확하게 포착하지만, 예를 들어 도로를 건너는 동물은 빠른 이동 속도로 인해 구별하기 어려울 수 있다.
• 어려운 기상 조건인 안개와 비가 내리는 상황에서는 야간 투시를 사용할 수 없다.
• 항상 편리한 것은 아니다. 모니터에 표시된 이미지로 도로를 제어하려면 운전자는 도로 자체가 아닌 화면을 봐야한다.

종류

Raytheon

사에서 개발된 원적외선 기술을 응용한 나이트 비전인 Thermal-eye Series는 경찰, 소방서, 해양 구조대 뿐 아니라 군대에 이르기까지 광범위하게 채택되어 야간 운전 시 시야 확보에 사용되고 있으며, 이를 이용하여 검지된 장애물을 위험성이 있는 장애물로 분류하여 경고하는 능동적 보행자 보호 시스템에 적용하고 있다.

혼다

원적외선 기술을 적용하여 <그림 5>와 같이 앞 범퍼에 2개의 원적외선 카메라를 장착하여 운전자의 야간 시야 확보는 물론 장애물의 검지 및 경고하는 지능화된 시스템을 개발하였다. 도요타는 근적외선 기술을 적용하여 헤드램프에서 근 적외선라이트를 조사하고, 룸미러 반대편에 위치한 카메라로 감지하여 클러스터 LCD 창에 디스플레이하며, 운전자의 야간 시야 확보는 물론 보행자 감지와 장애물의 변화를 감지 및 경고하는 시스템을 개발하였다.

유럽

자동차 메이커 회사와 열영상 카메라 업체가 전략적으로 컨소시엄을 형성하여 2001년부터 Save-U(Sensors and System Architecture for Vulnerable Road Users Protection)프로젝트를 통해 적외선 카메라를 이용한 지능형 나이트 비전의 개발 및 상용화를 추진하고 있다.

BMW

5/6/7 Series에 원적외선 카메라를 적용하였으며, 앞범퍼에 위치한 원적외선 카메라로 컨트롤 디스플레이 창에 나이트비전 화면이 표시되며, 보행자 감지 시에 HUD에 보행자 아이콘을 표시하여 운전자에게 경고하는 시스템을 적용하였다.

Benz

근적외선 기술을 적용하여 헤드램프에서 근적외선 라이트를 조사하고 룸미러 반대편에 위치한 카메라로 감지하여 클러스터 LCD 창에 디스플레이하며, 운전자의 야간 시야 확보는 물론보행자 감지와 장애물의 변화를 감지 및 경고하는 지능화된 시스템을 개발하였다.

참고자료

• 글로벌오토뉴스, 〈나이트 비전, 자율주행차 인지를 위한 필수품으로 부상〉, 《네이버 포스트》, 2019-03-06
• 채영석, 〈나이트 비전 시스템의 기술 동향〉, 《글로벌오토뉴스》, 2011-07-18
• 박병하, 〈캐딜락이 세계최초로 도입한 군사 기술 - 캐딜락 나이트비전〉, 《모토야》, 2017-02-14

같이 보기

• 카메라
• 디스플레이
• 야간운전

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