Summary

- 자율주행 시장 확대를 위해 꼭 필요한 필수품 라이다(Lidar)

- 라이다 업계의 경쟁이 치열한 가운데, 공격적으로 영향력을 확대하고 있는 루미나

- Iris 등 루미나의 라이다 성능은 이미 검증됐으며, '사전 예방적 안전' SW 역시 향후 루미나의 성장 동인 중 하나

- 그러나 루미나의 높은 프리미엄, 떨어진 수익성 등으로 주가 리스크 요인 작용 중

 

｜ 라이다 산업 전망

코앞으로 다가온 자율주행 시대 현재 약 10억 달러 시장 규모의 라이다 산업은 승용차, 트럭, 로보택시, 라스트 마일 배송, IoT 적용 등으로 향후 상당한 시장 확대가 기대됩니다. 자동차 티어 1 업체들인 Magna, Veoneer, Valeo의 예측을 종합해 보면, 현재 약 5% 수준인 레벨 2의 ADAS/AV* 채택률은 2025년 25%까지 꾸준히 증가할 것으로 예상됩니다. 이들 업체 중 일부에서는 레벨 3, 레벨 4 출시가 좀 더 빨리 이루어질 예정이며, OTA*는 고급 사양으로 업그레이드 되어 출시될 수 있을 듯합니다.

 

* ADAS [첨단 운전자 지원 시스템 / Advanced Driver Assistance Systems]

운전 중 발생할 수 있는 수많은 상황 가운데 일부를 차량 스스로 인지하고 상황을 판단, 기계장치를 제어하는 기술이다. 복잡한 차량 제어 프로세스에서 운전자를 돕고 보완하며, 궁극으로는 자율주행 기술을 완성하기 위해 개발됐다.

© ICT 시사상식 2017

 

* OTA [Over the Air]

무선통신으로 소프트웨어를 업데이트하는 기술로, 차량에 적용하면 정비소를 방문하지 않아도 새 기능 추가, 오류 개선, 보안 강화 등이 가능하다.

© 박문각 시사상식사전

 

시장에서는 레벨 4 이상의 완전 자율주행 솔루션이 출시될 것으로 기대하고 있습니다. 2030년 자율주행 시장 확대를 위해서는 신차의 20%가 레벨 4 이상을 채택해야 할 것으로 예측됩니다.

 

자율주행 필수품, 라이다(Lidar) 대부분의 자동차 OEM 업체들은 완전 자율주행을 위해 라이다를 사용할 계획입니다. 4가지 기본 센서 유형에는 카메라, 레이더, 초음파, 라이다가 포함되며, 이들 센서의 데이터를 병합하여 각 센서보다 더 나은 데이터를 확보할 수 있습니다. 라이다 센서는 레이저 펄스를 방출하여 주변 물체에서 이러한 펄스의 반사를 측정, 수백만 개의 측정값을 수집하여 주변 물체의 위치를 반영하는 포인트 클라우드를 생성합니다.

업계에 따르면 대부분의 자동차 OEM 업체들은 카메라, 레이더 및 라이다의 조합을 통해 레벨 1에서 레벨 2+ 구현을 위한 주변 환경을 매핑하고 처리할 계획입니다. OEM 업체들이 레벨 3 이상 높은 수준의 자율주행을 추구함에 따라 대부분 업체들은 중복 데이터를 추가하고 차량 안전을 개선하기 위해 다른 센서들과 함께 라이다를 이용할 계획입니다(테슬라는 카메라만 채택).

라이다는 장거리 물체를 고해상도 및 3차원으로 감지하고, 다양한 날씨와 조명 조건에서 물체 분류를 수행할 수 있다는 점이 장점입니다. 또한, 물체의 밀도나 움직임을 더 잘 파악하기 위해 소프트웨어와 결합하는 등 발전하고 있습니다(예를 들어, 차량이 비닐봉지를 인식할 경우 정지할 필요가 없으나 비슷한 크기의 암석의 경우 정지를 할 필요가 있음).

하지만 라이다의 현재 가격은 100달러 수준의 카메라·레이더에 비해 수백 달러에서 수천 달러(사양에 따라 다름) 수준으로 채산성이 떨어집니다. 그러나 결론적으로 자동차 OEM 업체들이 레벨 2+를 채택함으로써 상대적으로 저렴한 라이다를 채택할 것으로 예상됩니다. 레벨 3 이후에는 더 높은 사양의 라이다를 채택할 것으로 보입니다.

글로벌 차량 생산량 약 1억 1000만 대 중 레벨 4 이상 채택률 (5~20%) 기준, 레벨 4에서 자동차당 평균 3~6개의 라이다를 채택하는 것을 감안할 때 2030년 라이다 시장은 약 150억~500억 달러 이상의 규모로 성장할 것으로 추정합니다.

 

라이다 시장의 성장세 © 업계 자료

 

자율주행을 위한 소프트웨어 역시 자동차 업체들에게 상당한 수익원이 될 것으로 예상합니다. 테슬라가 FSD 패키지를 12,000 달러에 판매 중이고, 루미나는 레벨 2+, 레벨 3의 응용프로그램용으로 Zeneact와 공동으로 물체 감지 및 경로 계획을 위한 소프트웨어 개발에 중점을 두고 있기 때문입니다.

 

치열한 라이다 경쟁서 성공하려면? 사실 라이다 산업은 경쟁이 치열합니다. 전 세계적으로 Innoviz, Velodyne, Aeva, Ouste, AEye와 같은 업체들을 포함해 약 50개 이상의 라이다 업체들이 있습니다. 또한 Waymo, Mobileye, Argo, Aurora 등 여러 업체들이 내부적으로 라이다 개발을 하기도 합니다.

이들 업체 사이에는 라이다에 대한 다양한 기술적 접근 방식이 존재합니다. 하드웨어 제공 업체는 1) 신호 측정 방법[ToF와 주파수 변조 연속파(FMCW: Frequency Modulated Continuous Wave)] 2) 빛의 스캔 방식(기계식 vs 고체 라이다), 3) 파장(예: 905nm vs. 1550nm) 등의 여러 차별점이 있습니다.

라이다 업체는 수직통합, 로직 실리콘 소프트웨어에 대한 다양한 접근법을 사용합니다. 많은 라이다 업체들은 FMCW가 ToF보다 낫다고 이야기하고 있습니다. 참고로 FMCW는 지속적으로 다른 파장의 빛을 쏘아서 주변 환경을 인식하는 방식입니다. 빛의 인식 강도가 햇빛과 비슷한 수준이라 안전하며, 주변 조명 인식률 및 야간 데이터의 화소 깊이와 속도가 모두 개선된다고 주장합니다.

 

FMCW 라이다 개념 © 4D tech

 

루미나를 비롯한 여러 라이다 업체가 우수한 기술(인식 범위, 해상도, 프레임 속도 및 내구성)을 가지고 있다고 생각됩니다. 수많은 라이다 업체 중 어떤 업체가 장기적으로 상업적인 성공을 거둘 수 있는지 판단할 수 있는 핵심 요소는 1) 제조비용 및 원가 경쟁력 확보 2) 소프트웨어 판매로 고정 고객층 확대 3) 자동차뿐만 아니라 로봇 등 주요 시장에 대처, 확대할 수 있는 능력 등이 될 것입니다.

장기적으로는 테슬라와 같은 ADAS/AV 시스템이 라이다를 필요로 하지 않는다는 점, 대량 채택을 지원할 수 있는 수준으로 라이다 비용을 낮추는 것, 동시에 대량 양산이 가능한지 등이 관건입니다.

 

｜ 루미나가 라이다 업계의 리더가 될 수 있을까?

루미나의 공격적인 영향력 확대 루미나는 매출 기준 상위 10개 글로벌 OEM 업체 중 8개 업체와 협력 중입니다.

2020년 5월 볼보와 루미나는 루미나의 하드웨어와 소프트웨어를 볼보 차량에 채택하기로 했습니다. 특히 현재 루미나는 주력 EV SUV의 표준 기능으로 볼보 파일럿 라인에 납품하고 있으며, 2022년 말 생산 시작을 목표로 2023년부터 본격적인 매출이 일어날 것으로 예상하고 있습니다. 또한 볼보의 자율주행 소프트웨어 자회사인 Zensact와 협력하여 자율주행 소프트웨어 제품군인 Sentinel을 개발하고 있습니다.

또한, 루미나는 2020년 10월 북미 대형 트럭시장 점유율 약 40%인 Daimler 트럭과 전략적 파트너십을 체결하여 레벨 4 자율주행 트럭 양산 계획에 있습니다.

2020년 11월 2년간의 공동 제품 개발 끝에 모빌아이와 계약을 체결하기도 했습니다. 레벨 4 확보를 위해 모빌아이에 1000달러 미만 생산 비용 해결책을 제시하고, FMCW 라이다 솔루션을 개발 중입니다.

2021년 루미나는 SAIC의 R 브랜드 전기차에 채택될 라이다 및 소프트웨어 시스템 구성요소를 2022년 후반~2023년 대량 양산하기로 합의했습니다.

2021년 11월에는 Nvidia가 루미나의 다이다 솔루션을 선택했다고 발표했습니다. 레벨 2+/3 자율주행 솔루션을 위한 플랫폼 및 관련 아키텍처인 NVIDIA DRIVE Hyperion에서 센서 제품군의 일부가 됩니다. 2024년 생산 시작 예정으로 장거리 라이다 센서인 Iris는 사전 예방적 안전 및 레벨 3의 고속도로 주행에 활용될 예정입니다.

2022년 1월 루미나는 Mercedes-Benz와 상업화 완료를 발표했습니다. Iris 라이다는 벤츠의 차량 플랫폼에 통합되어 완전 자율주행 시대를 당길 것으로 기대됩니다.

 

루미나의 고객군: 이미 2021년에 발표한 6개 업체들과 상용화를 완료했고 추가로 3개 업체들과 협력 중

 

｜ 루미나의 하드웨어 및 소프트웨어 아키텍처

하드웨어 성능은 이미 검증 완료 루미나의 라이다 아키텍처는 단일 레이저, 수신기 세트(InGaAs 수신기 및 실리콘 ASIC)와 이중 축 스캐너로 구성됩니다. 레이저는 1550nm 파장 설계를 기반으로 합니다. 더 많은 905nm 구성 요소(예: 다이오드 및 레이저)를 사용할 수 있지만, 1550nm 파장의 경우 시야 안전 확보 측면에서 더 우수할 수 있습니다. 루미나는 포인트 클라우드의 각 픽셀에 대해 단일 짧은 펄스를 보내는 ToF(Time of Flight) 측정 방법을 사용하고, 이중 축 스캐너의 미러를 사용하여 빛을 분산 및 수집합니다.

루미나에 따르면, 라이다는 250m 이상 인식 범위에서 300pts/deg2 이상의 최대 해상도를 달성할 수 있습니다. 볼보, SAIC, 벤츠, 다임러 등 대형 OEM과의 양산 성공과 엔비디아 레퍼런스 플랫폼 선정이 루미나의 성능을 입증하는 예라고 생각합니다.

2021년 여름 루미나는 독점적인 InGaAs 칩 설계 파트너이자 제조업체인 OptoGration을 인수했습니다(연간 100만 칩 생산 캐파 확보 및 최대 1000만 대까지 확장 가능). 2017년에는 실리콘 ASIC 설계 회사인 Black Forest Engineering(BFE)을 인수했는데요. 현재 루미나의 5세대 칩은 OptoGration과 BFE의 기능을 결합하여 Iris 라이다 센서에 전력을 공급 중입니다.

루미나는 테스트 및 개발 프로그램을 위해 2018년에 ‘Hydra’ 센서를 출시했으며 2019년 중반 상업용 ‘Iris’ 제품을 출시했습니다. 이 제품은 Volvo, SAIC, NVIDIA 등에 채택되어 레벨 3~5까지의 자율성 확보를 목표로 합니다.

루미나의 Blade 콘셉트 차량 디자인은 라이다 센서가 로보택시 차량(360도 인식 범위를 구연하기 위한 4개의 루미나 라이다 통합) 및 대형 트럭(장거리 감지를 위한 3개의 라이다 구성 포함)에서 어떻게 통합될 수 있는지 보여줍니다.

 

루미나의 blade 차량 통합 © 루미나

 

루미나 지탱할 ‘사전 예방적 안전’ 루미나의 핵심 센서 소프트웨어 기능은 상용 파트너가 인식 처리 전에 센서 데이터 스트림을 통합, 제어하는 역할을 하는 데 도움이 됩니다(센서 보정, 수평선 추적 및 공통 표면 및 속도를 지정하는 벡터 포함). 또한 루미나의 인식 소프트웨어는 핵심 센서 소프트웨어 기능을 기반으로 하여 라이다 포인트 클라우드 데이터를 실행 가능한 정보로 변환합니다. 기능에는 개체 속성 식별, 개체를 실시간으로 추적, 개체의 위치, 속도 및 방향을 지속적으로 예측 및 수정하는 것 등이 포함됩니다.

루미나는 2021년 3월 회사의 내부 인식 소프트웨어 및 Iris 라이다 하드웨어를 Zeneact의 OnePilot 자율 주행 소프트웨어 솔루션과 통합하는 시리즈 생산 소프트웨어 제품군인 Sentinel을 출시했습니다(Zenseact는 Volvo Cars의 자율 주행 소프트웨어 자회사). Sentinel을 통해 루미나는 사전 안전 및 고속도로 자율성의 두 가지 주요 기능을 목표로 합니다. 루미나의 저렴한 소프트웨어 제품인 ‘사전 예방적 안전’은 운전자에게 시정 조치를 권장함으로써 사고 방지를 가능하게 합니다.

사전 예방적 안전은 2030년까지 1,500억 달러의 시장 기회가 예상되는 것을 실현하는 가장 큰 단기 동인이 될 것입니다. 고속도로 자율주행을 위해 루미나는 Zensact 및 기타 협력 파트너를 활용하여 완전 자율주행 기능을 활성화할 계획입니다.

중요한 것은 루미나의 사전 예방적 안전 기술이 적용된 차량에는 OTA 소프트웨어 업데이트를 통해 고속도로 자율주행으로 업그레이드하는 데 필요한 하드웨어가 있다는 것입니다. 예를 들어 올해 초 CES에서 루미나는 초기 감시되고 사전 예방적인 안전 기능이 있는 차량을 배포한 다음, 안전이 입증되면 특정 영역에서 완전 자율 시스템으로 업그레이드 할 수 있도록 볼보와의 출시 계획에 있다고 설명했습니다. ‘OnePilot’ 소프트웨어는 드라이브, 크루즈 및 라이드의 세 가지 모드를 지원합니다. 드라이브와 크루즈는 출시와 동시에 볼보 EV SUV에서 사용할 수 있으며 충돌 회피를 통한 안전한 수동 운전과 최첨단 감독 운전을 각각 지원합니다. Ride(완전 자율주행기능)는 엄격한 테스트를 거쳐 OTA를 통해 추가 구독으로 제공됩니다. 이 기능은 캘리포니아에서 처음으로 출시되며 볼보 자동차는 2022년 중반에 캘리포니아 고속도로에서 테스트를 시작할 계획입니다.

 

© 루미나

 

루미나는 Iris 타깃(3Q21 실적 발표 당시 기준)에 대해 C 샘플 단계에 진입한 후 D 샘플이 뒤따를 예정이라고 설명했으며, 2022년 말 목표 생산을 시작하여 2023년 출시 계획이라고 밝혔습니다. 회사는 Iris의 BOM이 일단 출시되면 가격은 500 달러 미만이 될 것으로 추정했고, 장기적 목표는 대당 100 달러라고 합니다.

 

루미나는 2030년 1500억달러의 시장 기회가 있다고 생각

 

루미나는 완전 자율주행의 경우 ASP(평균 판매가격) 약 2,500 달러, 사전 예방적 안전의 경우 약 1,000 달러가 될 것이라고 언급했습니다(이 둘의 가격 차이는 주로 소프트웨어). 그리고 앞으로는 완전 자율주행을 추구하는 방향으로 회사의 수익성을 높게 가져갈 예정입니다. 루미나와 Volvo, 그리고 SAIC와의 계약은 완전 자율주행을 위한 목표로 체결된 것이기도 합니다.

 

루미나의 주가 추이

 

그럼에도 지지부진한 주가… 루미나의 기술적인 노력에도 불구하고 현재 주가는 약세를 보입니다. 루미나가 Aeva나 Innoviz 등 업체보다 높은 프리미엄을 받는 점, 라이다 업체 간 경쟁 심화로 수익성이 떨어진 점, 소프트웨어 매출의 부진, 자동차 OEM 업체들이 원가 절감을 위해 라이다를 인하우스 소싱 할 가능성, 향후 차량 내 배터리 소모량 증가와 불필요한 데이터 확보에 따라 라이다의 채택률이 낮아질 수 있는 점 등이 주가의 리스크 요인으로 작용하고 있습니다.

 

루미나와 기타 라이다 업체들의 기업 가치 비교