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車 자동운전기술·첨단운전시스템 개발 스토리

구글, 무인차 스타트, 글로벌 업체 주도권 경쟁…2020년부터 양산

[오토모닝 김의균 기자] 미 캘리포니아주 교통국이 올 9월부터 무인차 운행 면허를 발급한다고 최근 현지 언론들이 보도했다. 통제된 시험 주행 장이 아닌 공공도로에서 무인차 운행을 허가한 것은 네바다, 플로리다,미시간주에 이어 4번째이다. 무인차 업계는 상용화를 앞당길 법적 기반이 마련됐다는 점에서 환영했다.


첨단IT를 활용해 사고의 위험성을 줄이고 많은 물량을 안전하게 운반할 수 있는 자동운전기술에 거는 기대가 증폭되고 있다. 세계 최대 인터넷 기업인 구글이 2007년 자동차의 자동운전 개발을 결정하고, 2년 후인 2009년에 기본 시스템을 구축하자 자동차 메이커와는 관계없는 구글 사가 개발 중이라는 사실에 자동차 업계는 쇼크로 받아들였다.


이것이 도화선이 되어 운전의 자동화를 테마로 연구개발을 해온 미국, 일본,유럽 자동차 메이커에 이어 대형 부품 메이커들도 속속 뛰어들고 있다.

 

자동운전 기술 트렌드 시초는 미 국방성=자동차의 자동운전은 구글 카보다 더 시간을 거슬로 올라가면 2004년 미국 국방성의 국방 고등연구 계획국(DARPA)이 주최한 그랜드 챌린지가 자동운전 기술트렌드의 시초이다.


이것은 모하비사막을 무대로 상금100만 달러를 걸고 무인 자동운전차가 사막의 거친 땅 중에서 지정된 240Km 코스를 주파하는 경기였다. 이 이벤트에서는 어느 팀도 골까지 도착하지 못했지만 이듬해인 2005년에는 212Km의 거리 레이스에서 5대의 자동운전 차가 골에 도달했다. 우승팀은 스탠포드 대학 팀의 폴크스바겐 투어렉 이었다. 2007년에는 ‘DARPA 어반 챌린지가개최되었다.


사막에서 포장길로 무대를 옮겨, 지방 공항의 부지 내를 시가지로 보고 지정된 96Km의 코스를 6시간 이내에 주행하는 레이스로 6개 팀이 완주했다. 카네기 멜론대학이 우승했다. DARPA 주최의 자동운전 레이스는 군사용 무인차를 개발하기 위한 목적이었다.


구글, 2007년 무인자동차 프로젝트 시동=구글은 2007년에 자동차의 자율운전 개발을 결정하고 2009년에는 기본 시스템을 구축, DARPA챌린저에서 자동운전 차 개발에 관련된 엔지니어나 연구자를 스카우트해서 합류 시켰다.


201010월에 캘리포니아 주의 한정된 도로에서 주행테스트를 실시, 225000Km이상 주행했다. 201212월에는 네바다 주에서 공도실험용 넘버를 취득하고, 10여대의 테스트 카가 공도를 주행, 주행거리는 48Km에 달했다.


마침내 구글은 지난5142017년까지 무인자동차를 상용화를 목표를 무인차 개발에 박차를 가하고 있다고 밝혔다. 카메라와 레이더 등 모두 24개 센서를 장착한 구글의 무인 자동차가 고속도로에서 112km 무사고 기록을 달성, 더 많은 장애물을 이해하고 반응할 수 있도록 소프트웨어를 업그레이드 시켰다.  201212월에는 유럽 서플라이어 콘티넨탈사가 네바다 주에서 실증실험을 했다.


자동운전의 실증실험으로 공도를 주행 했지만, 구글과 콘티네탈사는 그 어프로치는 상당히 달랐다. 구글은 완전 자율 형 자동운전을 목표로 했으며, 콘티넨탈사는 폭스바겐의 파사드에 4개의 단거리 레이더, 1개의 장거리 레이더, 스테레오 카메라를 탑재한 실험 차였다.


이는 주로 고속도로에서 운전자는 계기정보나 시계를 모니터 하면서 주행하고 스티어링은 차선 내를 유지하는 자동조타로 되어 있어서 운전자는 언제라도 운전 할 수 있는 상태로 타고 있음을 의미한다. 즉 고도 운전지원 시스템을 구성 한다는 콘셉트였다.


 


글로벌 메이커, 주도권 경쟁 본격화= 글로벌 완성차업체들도 무인차 개발에 적극 나서고 있다. 벤츠와 BMW, 아우디와 닛산 등은 각종 모토 쇼에서 무인 자동차 기술을 잇달아 선보이고 있으며 이들 업체들도 2020년까지 양산차를 내놓을 계획이다.


일본의 3대 자동차 업체인 도요타·혼다·닛산은 ‘ITS(고속도로 교통시스템) 세계회의 도쿄 2013’에서 무인 자동운전기술을 선보였다.


혼다는 보행자의 움직임을 예측하는 무인 자동차를 최초로 공개했다. 혼다는 도쿄 에도 구 전시장에 마련된 야외 주행 장에서 신형 어코드 하이브리드를 기반으로 개발한 무인 자동차 시연회를 열었다. 이 날 혼다의 무인 자동차는 시속 약 20km로 주행했다. 차량에 장착된 카메라가 도로를 건너려는 보행자의 움직임을 인식하면 자동으로 차량을 멈추게 하는 기술이다. 주변 사람의 움직임을 분석하는 기술은 혼다의 인간형 로봇 아시모의 기술을 응용했다.


토요타도 도쿄의 한 고속도로에서 무인 자동차의 시운전을 펼쳤다. 안전거리를 유지하기 위해 앞차와 무선으로 통신하는 협력-조정형 크루즈 콘트롤과 차선을 유지시켜주는 보조 조종 장치인 차선 추적 콘트롤기술이 활용됐다. 도요타는 이 기술을 2020년 전까지 상용화 할 계획이다.


닛산은 아시아 최대 규모의 IT·가전 전시회 ‘CEATEC 재팬 2013’에서 자사 전기자동차 리프를 기반으로 한 무인 자동차를 공개했다. 닛산이 선보인 기술은 마주 오는 상대방 차량을 인식해 교차로 등을 자동 주행하는 기술이다. 토요타는 무인 자동운전기술을 2020년 안에 상용화 할 계획이며, 닛산도 2020년까지 무인 자동차를 판매하겠다고 밝혔다.


자동운전화에 대해서 현재 유럽, 미국, 일본을 중심으로 자동운전에 대한 로드맵을 모색하고 있는데 그 내용은 거의 공통적이다. 이미 고도운전 시스템 보급이 시작 되었으며, 2020~2025년에는 자동운전 기술 보급이 시작될 것으로 보고 있다.


고도운전지원 시스템=고도 운전지원 시스템은 이미 자동차에 장착되고 있다. 충돌 회피를 위한 자동 브레이크나 Active Lane Keep Assist( 차선을 이탈하면 경보음이 나거나 혹은 다시 차선 중앙으로 돌아오도록 스티어링이 반자동 조타됨), 어댑티브 크루즈 컨트럴(ACC;레이더나 카메라로 앞 주행차를 따라 주행, 가감속)과 같은 시스템이 보급되고 있다.


고속도로나 자동차 전용도로에서 주행하는 차선을 카메라가 모니터하고, 차선을 이탈하게 되면 자동으로 조타 토크를 발생시켜 자동차의 진로를 차선 중앙으로 돌아오도록 하는 Active Lane Control 기능을 벤츠 S클래스에는 이미 장착 되었으며 닛산 V37형 스카이라인, 볼보 신형 XC90, 스바루 LEVORG등에 채용되고 있다.


볼보는 보다 자동운전을 지향하고 있어서 이미 자동운전을 전제로 한 레이저 스캐너도 탑재한 실증실험차로 공도를 주행하기 시작했다. 포드는 메사추세츠 공과대학(MIT) 및 스탠포드 대학과 함께 미래 자동 운전을 실현하기 위한 기술적 문제들을 연구하는 프로젝트를 시작한다고 20141월에 밝혔다.


포드의 퓨전 하이브리드 자동 운전 연구 차량은 일반 퓨전 모델에 적용된 동일한 기술들을 기반으로 여기에 레이저 레이더(Lidar) 센서 4개를 추가해 차량 스스로 주변 환경에 대한 3D 지도를 실시간으로 작성하도록 설계했다.


이번 포드의 MIT와의 공동 연구는 Lidar 센서를 사용해 자동차가 물체를 감지하는 것에서 한 걸음 나아가, 보다 진보된 알고리즘을 사용해 자동차가 움직이는 다른 차량 및 보행자가 어디에 있을지 예측하는 것을 습득하도록 한다. 이 시나리오 계획은 자동차로 하여금 좀 더 주위의 위험을 잘 감지하도록 해 보행자와 차량 등 다른 움직이는 물체를 안전하게 피할 수 있는 동선을 계획할 수 있게 한다.


미국, 유럽은 자율 형이 주류=이러한 ITS를 이용한 자동운전의 발상은 ITS 시스템의 구축이 선행하고 있는 일본이 유리한데, 유럽이나 미국에서는 ITS의 인프라에 의존하지 않는 자율 형이 주류일 것으로 생각된다. 자율 형 자동 주행을 목표로 할 경우에는 통상적인 운전자 지원 시스템 이외에 다른 센서를 탑재할 필요가 있다.


하나는 자차의 위치를 검지하는 고정도의 GPS센서 Differential GPS를 포함하고 있으며, 다른 하나는 주위의 지형이나 장해물을 검출하는 레이저 측거 3차원 스캐너이다. 이 레이저 스캐너는 출력에 따라 다른데, 200~300m의 범위의 주위를 스캔해서 물건이나 사람, 동물의 형태, 지형을 판별하는 역할을 한다.


현재 개발 테스트를 하고 있는 자율 형 자동운전의 대부분은 루프위에 회전하면서 360도 스캔을 하는 원통형 레이저 측거 3차원 스캐너를 장비하고 있는데 닛산의 실험 차는 전후좌우에 고정식 스캐너를 장비하고 있다. 고도 운전지원 시스템이나 자동운전 시스템의 목적은 교통사고의 대폭 억제와 CO삭감이다.


이들 기술의 목적을 실현하기 위해 밤낮으로 세계에서 개발이 진행되고 있어 우리가 이것을 체험할 수 있는 시대가 바로 눈앞까지 와 있는 것이다. 시장조사업체 IHS오토모티브는 오는 2025년에는 글로벌 무인차 판매량이 23만대에 달할 것으로 전망했다.



kimek@automorning.com

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