자율주행시스템이란 일반적인 주행 상황에서 목적지까지 경로상 부분 자동화 또는 완전 자율주행이 가능한 시스템을 의미한다. 다만 늘 사람이 탑승한 상태라는 점에서 무인자동차와 구별된다.
자율주행자동차 기술 연구개발을 진행하고 있는 현대모비스 마북연구소.
미국 도로교통안전국(NHTSA)은 자율주행 단계를 크게 4단계로 나눈다. 1단계는 특정 기능의 자동화 단계다. 현재 상용화돼 있는 스마트크루즈컨트롤(SCC), 차선이탈방지(LKAS), 주차보조시스템(SPAS) 등이 이에 속하는 기술이다.
2단계는 기존의 지능형 기술들이 통합돼 기능하는 단계다. 이를테면 LKAS와 SCC가 결합해 고속도로 주행 시 차량을 인식해 자동으로 조향하고, 앞차와 간격을 유지하며 주행하는 것 등이다.
차선이탈방지(LKAS) 기술과 원리
3단계는 부분 자율주행 단계로 목적지 경로상 일정 부분을 운전자의 조작 없이 자율주행할 수 있는 단계를 의미한다. 4단계는 Door to Door(출발지에서 목적지까지 주행)가 가능한 통합자율주행 단계로, 처음 시동을 켠 후 목적지에 도착해 주차가 완료되는 시점까지의 완전한 자율주행 단계를 의미한다.
스마트크루즈컨트롤(SCC) 기술과 원리.
자동차업계에서는 완전한 자율주행자동차 개발은 시점의 문제일 뿐 필연적인 일로 인식하고 있다. 또 2020년쯤 양산 모델이 도로 위를 달릴 것으로 예상하고 있다. 글로벌 완성차 업체들과 부품업체들, IT업체들은 자율주행자동차 개발에 박차를 가하고 있으며 일부 업체는 실제로 공도 주행에 성공하는 등 성과를 보이기도 했다.
국내 최대 자동차 부품회사 현대모비스 역시 자율주행자동차 개발에 힘을 쏟고 있다. 현대모비스는 이미 지난 2014년 9월 △보행자 인식 △전방차량 추월 △상황별 자동제동 및 가감속 기능을 구현하는 자율주행시스템과 스스로 주차하는 자율주차시스템을 시연하는 데 성공한 바 있다.
현대모비스는 현대자동차 남양연구소와 공동으로 자율주행 기술개발 프로젝트를 진행하고 있다. 2020년까지 상용화 준비를 완료하고 자율주행 분야에서 우위를 선점한다는 계획을 세워놓고 있다.
자동차의 자율주행은 기본적으로 센서를 통해 상황을 인식하고, 전자제어장치(ECU) 등에서 그 상황에 대한 정보를 파악․판단, 기계장치들을 제어해 이루어지는 것이다. 구현원리가 지금의 첨단운전자지원(ADAS, Advanced Driver Assistance System)과 같다.
자율주행의 요소 기술은 크게 세 가지, 즉 인지·측위·제어 기술 분야로 나눠진다.
사람이 오감을 통해 상황을 인식하듯 자동차는 센서들을 통해 주변 환경을 인식한다. 인지 기술은 이러한 센서 기술을 말한다. 현재 운전자의 안전과 편의를 위해 개발된 첨단운전자지원(ADAS, Advanced Driver Assistance System) 기술들은 레이더 센서와 초음파 센서, 카메라 센서를 기반으로 하고 있다. 향후 자율주행시스템을 이루기 위해서는 더 정교하고 정확하게 상황을 인지할 수 있도록 기존 센서들을 융합하는 센서퓨전 기술이나 레이저 센서 같은 새로운 고성능 인지 기술이 필수적인 것으로 꼽히고 있다.
센서기술이 아무리 발전하더라도 앞에 사고가 난 상황이나 앞의 앞 차량이 갑자기 차선을 바꾸는 것 같은 상황까지 파악하기는 힘들다. 이 때문에 차량과 사물 간 통신을 의미하는 V2X(Vehicle to X) 통신 기술의 발전이 함께 이뤄져야 한다.
측위 기술은 차량의 위치를 정확히 산출하는 기술이다. 실제 차량의 위치와 차량이 스스로 인식하고 있는 차량 위치를 디지털 지도상에서 정확히 일치시키는 것을 목표로 한다. 따라서 상대적으로 오차가 큰 기존 GPS(Global Positioning System)보다 더 정밀하게 차량의 위치를 파악할 수 있는 측위 기술 확보와 고정밀 지도 구축이 선행돼야 한다.
제어 기술은 인지 기술을 통해 얻은 주행환경 정보와 측위 기술을 통해 산출한 차량 위치를 통해 현재 주행 상태에 맞는 주행 전략을 수립하고 수행하는 기술이다. 출발지부터 목적지까지 전체 경로를 추종하고 좌우회전, 교차로, 차선변경 등 주행 상황에 따라 적절하게 판단해 핸들이나 브레이크를 자동으로 제어한다. 상대적으로 국내 기술 수준이 높은 분야다.
현대모비스가 자율주행시스템을 시연하고 있다.
현대모비스는 자율주행을 가능케 하는 이런 기술들을 확보하기 위해 연구역량을 집중하고 있다. 앞서 현대모비스는 차선이탈방지, 차선유지보조, 긴급자동제동, 주차보조시스템, 스마트크루즈컨트롤 등의 ADAS(Advanced Driver Assistance System) 기술을 상용화한 바 있다. 이러한 기술들은 자율주행 구현에 근간이 되는 것으로서 현대모비스의 자율주행시스템 기술 개발을 뒷받침한다.
현대모비스는 그동안 축적한 ADAS 기술 노하우를 바탕으로 인지 기술과 제어 기술의 기반을 확보하고, 고정밀 인지 기술 및 정밀 측위 기술에 집중하고 있다. 또 기술의 신뢰성과 안전성을 확보하기 위해 경기도 화성의 교통안전공단 자동차안전연구원(KATRI)의 주행시험장에서 자율주행 시험을 반복 수행하고 있다.
현대모비스는 2020년까지 자율주행 관련 기술을 양산 단계로 끌어올려 세계 미래차 시장에서 메르세데스벤츠, 아우디 등 해외 자동차 회사들과 어깨를 나란히 한다는 계획이다.
임형도 기자 hdlim@ilyo.co.kr
