글쓴이 : SOONDORI
자율주행자동차, 자율주행로봇, 항공 지형 탐사 등에서 널리 쓰이고 있는 ‘라이다’ 또는 LiDAR 모듈.
레이저 빔을 조사하고 반사광으로 거리를 계산하고 적절한 방법으로 3D SCAN을 하면 주행하려는 쪽의 장애물 형태도 파악할 수 있고… 인간을 위한 광학 더듬이로, 목하 널리 활용되고 있다.
(출처 : https://www.jdpower.com/cars/shopping-guides/what-is-lidar-and-how-does-it-work)
고차원적인 것, 실전적인 것은 좀 그렇지만, 인터넷 부품상에서 품질 등급에 따르는 다양한 완품 모듈을 구매하고 데이터시트를 보고 적당히 프로그래밍할 수도 있는, 그러니까 DIYer가 적당히 취급할 수도 있는… 딱 그런 정도까지 발전 중.
2023년에는 레이저 광의 방사각을 달리하기 위해 극초음파를 쓰면 된다는 연구 결과가 소개되었다. 연구진이 명명하기를, ‘음향 광학 빔 조향(Acousto-Optic Beam-Steering)’이라고.
“… 워싱턴대학교 연구팀은 최근, 양자 효과를 사용하는 LiDAR 구현 방법을 Nature 저널에 기고했습니다. 동작 부품이 없는 매우 간결한 접근 방식입니다. (중략) 연구팀을 이끄는 UW ECE 및 물리학 교수인 Mo Li의 말입니다. “이 새로운 기술은 칩 표면에서 흐르는 소리를 사용하여 스캐닝 레이저를 자유 공간으로 투사합니다. 100m 이상 떨어진 곳에서 3차원 물체를 감지하고 이미지화할 수 있습니다….” (글 : https://www.geekwire.com/2023/university-of-washington-researchers-develop-smaller-cheaper-form-of-lidar-technology/, 논문 위치 : https://www.nature.com/articles/s41586-023-06201-6)
“Siemens, Continental 등 글로벌 LiDAR 제조사로부터 러브콜이 이어지겠꾼!”하면서, WEB 기사가 제공한 한 장 그림을 가필해 보면…
말은 그럴듯한데… 음파로 빛의 방사 각도를 조절한다? 어떻게?
진동판이 수 기가헤르츠의 고주파를 생성하면, 양자 준입자(Qantum Quasi-Particle)인 포논(Phonons*)이 생성되고, 그것이 빛의 실체인 포톤(Photon, 광자)을 굴절시킨다고 한다. 여차저차의 최대 굴절 각도는 20도.
(출처 : https://www.quora.com/What-is-an-intuitive-explanation-of-phonons)
* 광자(Photon)는 무게도 없고, 그냥 빛의 속도로 나는 개념적 입자. 포논(Phonon)은 광자 흡수와 반사에 관련된 물질 내 원자나 분자의 격자 진동이다. 극미 세계의 진동 = 극미 세계의 Sound. 그러므로 반사광의 반응 = fx(Photon 유입, Phonon 반응). 심심풀이 상상으로, 조용한 곳에서 촛불을 켜고 스피커를 옆에 대고 높은 음파를 보내는 장면이나 소림사 땡추가 장풍을 쓰는 장면은 <포톤과 포논의 상호작용>과는 아무 상관 없음.
Ghz급 맥동에 Sound라는 단어를 쓰는 게 어색할 수도 있는데…
기체가 있건 없건 공간을 날아가고 흔히 Ghz에 더 익숙한 RF 전기기파와 소리의 에너지 전달 속성은 완전히 다르니까, 공기 등 기체가 채워진 공간에서 물리적인 파동에너지가 전달되는 상황이니까, 당연히 ‘소리’를 써도 무방함. 뭐… 고급진 개념 차별화를 위해서는 ‘음향’을 쓰는 것도 좋고. ‘어쿠스틱’이라고 하면 뭐가 있어 보인다?
어쨌든 한 줄 결론은, “소리로 빛을 휘게 만들다” (표제부 사진 출처 : https://www.yellowscan.com/knowledge/lidar-drone/)
