자율주행 자동차 기술 훑어보기
난 7월 정부가 '그린 뉴딜' 정책을 발표하면서
자동차 기술의 미래에 관심이 집중되고 있습니다.
시대 변화에 발맞춰 환경-지속가능성을 추구하면서, 기존의 자동차는 통합 모빌리티로 발전하고 있는데요. 이는 자동차에 사용되는 연료를 전기-수소 등으로 대체하려는 시도와, '스마트한' 자동차를 만들려는 정보 기술(인포테인먼트)을 포함합니다. 그중에서도 스마트 무인 자동차 실현을 위한 기술인 자율주행 자동차 기술의 원리와 전망에 대해서 간단히 살펴보겠습니다.
자율주행 자동차란?
자율주행 자동차란 운전자의 개입 없이 주변을 인식하고, 주행 상황을 판단하여 차량을 제어하여 목적지까지 주행하는 자동차입니다. 자동차가 효율적으로 판단할 수 있다면 교통사고를 줄이고, 교통 효율성을 높이며, 연료를 절감하고, 운전자가 편해진다는 장점이 있습니다.
자율주행 자동차의 동작은 총 인지-판단-제어의 세 단계로 구성됩니다.
첫 번째의 인지 단계는 사람의 눈에 해당합니다. 자율주행 자동차에 탑재되는 센서와 스캐너가 핵심이 됩니다. 자율 주행 자동차는 차량에 장착된 카메라나 레이더(Radar), 라이다(Lidar), 초음파 센서로 주변 환경을 파악하고, 스캐너로 정확한 정보를 습득해 인지합니다. 레이더와 라이다 모두 공통적으로 빛을 이용하지만, 성질이 조금 다릅니다. 전자는 파장이 긴 전파를 사용하고, 후자는 빛 광선인 레이저를 사용합니다.
차량에 장착된 라이다는 회전하며, 매우 짧은 주기로 레이저를 발사합니다. 물체에 부딪혀 돌아오는 레이저를 감지하여 3D 형태로 차량 주변의 물체를 이미지화합니다. 자율주행 자동차는 이러한 센서들로 주변 상황을 인식하고 위성신호 GPS로부터 현재 위치를 파악합니다.
두 번째의 판단 단계는 뇌의 상황판단에 해당합니다. 센서로부터 받아들인 정보를 바탕으로, 정보를 처리하고 분석하는 알고리즘이 사용됩니다. 이는 기계가 생각해서 전략을 도출해야 하는 부분입니다. 그래서 최근 자율주행 차량에는 머신러닝 또는 딥러닝 인공지능이 탑재됩니다. 인공지능 엔진은 대용량 주행 데이터를 '경험'하고 학습해 마치 사람처럼 사물을 분류하고 파악하며 움직임을 구분할 수 있게 됩니다.
마지막 제어 단계는 뇌가 움직이는 신체와 같습니다. 인공지능이 판단한 내용을 바탕으로 소프트웨어는 하드웨어에 명령을 내리게 됩니다. 내려진 명령을 기준으로 차량 속력과 방향을 조절하고 운전자 알림 등의 행동을 하는 것입니다. 이때 내려진 명령의 정확도도 중요하고, 그 명령을 실행하는 과정에서의 통신 및 호환성도 중요한 요소입니다.
자율주행 자동차 실현의 6단계
자율주행 자동차 기술의 상용화는 총 6가지 단계로 구분하지만, 전혀 자동화되지 않는 0단계를 제외하면 사실상 5단계입니다.
1단계는 운전자에게 감속 가속 등을 지원하고, 2단계는 여기에 방향 조절이 추가됩니다. 3단계부터는 주변 환경을 파악해 기계가 운전합니다. 다만 여기까지는 특정 상황에서 자율주행 모드를 해제해, 운전자의 개입을 요청할 수 있습니다.
4단계부터 우리가 생각하는 자율주행 자동차에 가까워집니다. 위험에 안정적으로 대처하고, 시가지 도로 주행에서 운전자의 개입이 필요하지 않게 됩니다. 다만 지나치게 복잡한 지역에서 운전자의 개입이 필요할 수 있습니다. 마지막 5단계는 어떤 환경에서도 운전자 개입이 필요 없는 자율주행 자동차입니다.
아직까지 상용화된 4, 5단계의 자율주행 자동차는 없는 상황입니다. 주변 판단 능력을 갖춘 레벨 3 자율주행 자동차도 완전히 구현되지 않았습니다. 일각에서는 2021년 근방으로 3단계와 4단계 차가 상용화될 것이라 예측합니다. 다만 아직은 자율주행 자동차 선진 기술을 탑재하고 있는 아우디 등에서도 3단계에 가까운 정도로 판단됩니다.
자율주행 자동차 문제와 전망
자율주행 자동차의 가장 큰 이슈는 안전성입니다. 운전이 생명과 직결되기 때문입니다. 자율주행 기술이 발전하면 전방주시 태만, 안전수칙 준수 위반, 음주-졸음운전 등 운전자 과실을 보완할 것으로 기대되나, 아직까지는 만족스럽지 못합니다. 심지어 자율주행 자동차의 오작동으로 인해 앞차와의 간격 유지를 못하는 사례도 있었습니다. 자동차가 장애물을 인지하지 못하고 장애물과 충돌했으며, 충돌에 그치지 않고 계속 주행을 이어나갔다고 합니다.
이외에도 정보 기술이 자동차에 도입되면서 보안 이슈가 발생합니다. 외부 환경을 파악하기 위해서 타 기관과의 통신이 필수적이기 때문입니다. 자동차를 운전하는 중에도 해킹 공격의 위험성에 노출된다는 것인데요. 외부 통신망이 해커, 테러조직, 적대국가 등에 의해 장악당해 고의적인 사고를 일으킬 수도 있는 노릇입니다.
자율주행 자동차는 ICT 전반의 기술이 자동차에 도입되는 만큼, 폭넓은 기간산업을 포함하게 됩니다. 이들의 급격한 성장이 자율주행차의 성장에 직결됩니다. 주요 시장조사 기관들이 항상 시장 성장률을 좋게 봐주는 편이지만, 그중에서도 2025년까지 성장률 39%라고 하니 눈에 띄네요.
Forbes에서는 국가별로 자율주행 자동차 준비 역량을 평가한 바 있습니다. 기준은 기술, 정책, 법제인데요. 한국도 제법 나쁘지는 않은 상황입니다. 정부에서도 그린 뉴딜 정책을 바탕으로 인프라를 지원하겠다는 방침인데요. 2025년까지 모든 고속도로 및 주요 간선도로에 안전 자율주행을 돕는 인프라인 C-ITS를 구축하고 영상-위치 등 자율주행 정보 국가표준을 세계 최초로 마련하겠다니 지켜보면 좋을 것 같습니다.
