자율주행자동차

오늘은 자율주행자동차에 대한 정보를 소개하고자 합니다.

4차산업 혁명 시대에 접어들며 자율주행자동차에 대한 관심이 늘어났습니다.

과연 자율주행자동차란 무엇이며, 어떤 원리로 작동이 되고, 그 외에 어떤 주요한 논점들이 있는지에 대해 알아보겠습니다.

1. 자율주행자동차란?

자율주행자동차란 운전자의 개입 없이 주변 환경을 인식하고 주행 상황을 판단해 차량을 제어함으로써 스스로 주어진 목적지까지 주행하는 자동차를 말한다. 일반적으로 자율주행자동차와 무인자동차의 용어가 혼재되어 사용되지만, 자율주행자동차는 운전자 탑승 여부보다는 차량이 완전히 독립적으로 판단하고 주행하는 자율주행 기술에 초점을 맞춘 용어이기에 운전자가 브레이크, 핸들, 가속 페달 등을 제어(조작)하지 않아도 도로의 상황을 파악해 스스로 목적지까지 찾아가는 자동차라고 할 수 있다. 정확하게는 무인자동차와 다른 개념이지만 혼용돼 사용하고 있다.

2. 자율주행자동차에 접목되는 기술

자율주행차를 위해서는 고속도로 주행 지원 시스템(HDA, 자동차 간 거리를 자동으로 유지해 주는 기술)을 비롯해 후측방 경보 시스템(BSD, 후진 중 주변 차량을 감지, 경보를 울리는 기술), 자동 긴급 제동 시스템(AEB, 앞차를 인식하지 못할 시 제동 장치를 가동하는 기술), 차선 이탈 경보 시스템(LDWS), 차선 유지 지원 시스템(LKAS, 방향 지시등 없이 차선을 벗어나는 것을 보완하는 기술), 어드밴스드 스마트 크루즈 컨트롤(ASCC, 설정된 속도로 차 간 거리를 유지하며 정속 주행하는 기술), 혼잡 구간 주행 지원 시스템(TJA) 등이 구현돼야 한다.

한국산업기술평가관리원(원장 성시헌·이하 산기평)은 최근 기술력과 사업 역량을 갖춘 수행기업 선정을 마치고 ‘자율주행자동차 핵심기술개발’ 사업을 2021년까지 총 1455억 원의 사업비를 투입해 자율주행차용 9대 핵심 부품과 시스템을 개발한다.

9대 핵심 부품은 ▲전방 및 측방 영상센서 모듈 ▲77/79㎓ 듀얼밴드 레이더 ▲저가형 라이더 센서 ▲사고 데이터 저장장치(ADR) ▲V2X ▲디지털맵 ▲보급형 복합측위 ▲HVI ▲통합 DCU 등이다. 여기에 자율주행 시스템 개발 및 성능 평가와 자율주행 실증기술 개발도 포함된다.

전방 및 측방 영상센서 모듈은 풀HD 사양 영상인식 소프트웨어를 모듈화하고 품질 신뢰성을 확보한다. 이를 통해 주행차로 및 차간거리 유지, 교통체증 구간 자동운전 지원, 다차로 차선변경 등 5개 응용분야에 적용한다.

77/79㎓ 듀얼밴드 레이더(Rader)는 전방위 물체 거리와 공간정보 제공이 가능한 다기능 센서 핵심부품이다. 기존 근거리 레이더 기술과 멀티모드 레이더 기술을 발전시켜 통합 레이더 기술을 개발한다.

저가형 라이더(Ridar) 센서는 전방 물체 및 구조물에 대한 정확한 거리와 공간 정보를 제공할 수 있는 기술이다. 차량에 장착할 수 있도록 소형화하고 가격을 낮춘 모듈을 개발해 대중화 기반을 마련한다. 라이더는 빛을 이용해 물체를 감지하고 거리를 측정하는 기술(light detection and ranging)을 뜻한다. 이 기술에서 물체 감지와 거리 측정을 하는 수단이 레이저이므로 흔히 레이저 레이더나 3차원 스캐너라고도 한다.

사고데이터 저장장치(ADR)는 하드웨어뿐만 아니라 데이터 보안 기술을 함께 개발해 사고 전후 차량 내부 데이터를 저장해 사고 상황을 재현하는 기술을 확보한다.

자율주행 기술 신뢰성을 높이는 하이브리드 V2X 통신 모듈과 고정밀 디지털맵 기술도 개발한다. 여기서 디지털맵은 ‘컴퓨터가 이해할 수 있는 도로 환경 정보를 데이터베이스 형태로 미리 저장해둔 것’을 말한다. 특히 자율주행용 디지털 지도는 단순 네비게이션 지도보다 더 자세한 정보를 담고 있단 의미에서 ‘정밀지도’, 또는 ‘HD(High Definition)지도’ ‘HAD(Highly Automated Driving)지도’라고도 부른다. 디지털맵 정확도는 30㎝ 이내를 목표로 한다. HVI는 차량제어 상태 모니터링과 원활한 운전 제어권 전환을 위한 전용 기술을 개발한다.

아울러 9대 핵심 부품을 활용해 자동차 전용도로와 도심 도로에서 운전자를 보조해 자동 주행할 수 있는 자율주행 시스템과 성능평가 기술도 개발한다.

3. 자율주행자동차가 산업계에 미치는 영향과 비즈니스 기회

첫째, 자동차 전장부품(반도체) 산업의 성장이다. 자율주행자동차의 성장과 함께 늘어나는 다양한 전자장비에 대한 필요성은 전통적인 반도체, 디스플레이 산업구조에 포함된 소재 부품 업체들에게도 큰 기회를 제공할 수 있다. 특히, 자동차에서 사용되는 전장부품들은 높은 신뢰도를 필요로 하는 극한 환경 및 무오류성, 긴수명 등이 요구되므로, 해당 기업들의 경우 보다 용이한 진입이 가능할 것으로 예상된다.

둘째는, 운송·물류 산업의 혁신이다. 공유되는 차량 1대는 개인 소유 차량 약 13대를 대체가능하여, 교통 체증 및 주차 공간 부족 문제를 완화시키는 기능을 한다. 전문가들은 본격적인 차량공유가 확장된다면 자동차 산업이 일종의 ‘모빌리티(이동) 플랫폼 서비스’로 거듭날 것이라고 전망하고 있다. 또한 현재 육상 물류는 운전자에 대한 안전규제로 보통 하루의 절반 이하로밖에 운행하지 못하지만, 자율주행자동차가 도입되면 24시간 배송이 가능하여 현재 인프라 안에서 처리할 수 있는 물류량이 2배 이상 늘어나는 효과가 발생할 것으로 전망된다. 카쉐어링과 자율주행의 결합은 차세대 자동차 시장의 메인 트렌드가 될 것으로 보인다.

셋쩨는, 개인에서 기업으로, 자동차 보험의 변화이다. 자율주행자동차의 확산은 자동차 보험 업계의 존폐가 달린 문제다. 자동차 보험 시장 내 ‘주행 중 사고는 운전자 책임’이라는 기본 전제가 깨지기 때문이다. 보험업계 측에서는 운전자가 아닌 자율주행 자동차 제조업체가 배상 책임을 지게 될 가능성이 크다고 보아, 자동차 보험보다는 제조물배상책임보험을 통해 교통사고 관련 배상문제를 해결할 수 있을 것이다. 따라서 개인 운전자 대신 차량 제조사가 보험에 가입하는 주체가 되면서 보험업계의 판도가 뒤바뀔 것으로 예측된다.

4. 자율주행자동차의 미래

스스로 움직이면서도 안전한 운행을 가능케 하는 ‘똑똑한’ 자동차는 첨단 과학기술의 발전과 이른바 ‘빅데이터’를 처리하는 컴퓨터 사이언스의 진보로 이미 우리 눈앞에 현실이 됐다. 구글은 최근 핸들 없는 무인차를 선보이면서 “아이러니하게도 사람이 운전할 수 없는 새로운 개념의 무인자동차가 될 것이며, 사람이 볼 수 없는 사각지대까지 살필 수 있는 센서까지 탑재해 도심에서도 유용하게 만들 것”이라고 밝혔다. 교통 체증에서 벗어나 자동차에 탑승한 채로 책을 보거나 업무를 볼 수 있는 시대가 다가오고 있다는 말이다.

그렇지만 자율주행차량은 아직 눈길이나 안개가 낀 길에선 효율적이지 않으며, 일상적인 운전의 상식과 사회적 의미를 가지고 주행하는 수준은 아니다. 예를 들어, 교차로 일단 정지 지역에서 사람들의 고개 끄덕임이나 손짓의 의미를 읽고, 그 맥락을 이해하지는 못한다. 보행자의 세밀한 눈빛이나 걸음걸이의 모습에서 알아차릴 수 있는 다양한 맥락이 자율주행자동차의 판단과 결정에 사용되지는 못하고 있다. 컨슈머리포트의 자동차 시험국장 제이크 피셔도 “자율주행자동차 시스템의 성능이 실제론 사람들 생각보다 많이 떨어진다”며 “자율주행자동차의 가장 어려운 점은 인간을 대하는 것인데, 인간은 예축 불가능한 면이 있다”고 지적했다. 그런 우려에도 불구하고 자율주행차의 안정성을 높이려는 노력은 계속되고 있다.

우리나라에서는 2016년 2월 12일 자동차관리법 개정안이 시행되면서 자율주행차의 실제 도로주행이 가능해졌다. 현대자동차의 제네시스는 실제 도로주행을 허가받은 제1호차로 국토교통부가 지정한 고속도로 1곳과 수도권 5곳 등을 시험운행 중이다.

자율주행 기술은 인공지능 기술의 비약적인 발전으로 인해 빠른 속도로 발전하고 있다. 자동차 및 IT업계가 경쟁적으로 개발 중인 자율주행 시스템은 현재 이미 5단계 기술을 향해 가고 있으며, 2035년 무렵에는 5단계 자율주행 차량의 대중적 보급이 이루어질 것으로 전망된다.

자율주행차는 단순히 운전하는 방식이 바뀌는 것만이 아니라 휘발유 산업의 축소 및 자동차 산업의 몰락, 주차장이 없어지고 출퇴근의 변화에 따른 부동산 시장의 수요 변화, 자동차 관련 금융 및 보험과 서비스 산업들의 변화를 포함하는 경제구조의 변화를 예고하고 있다. 특히, 자동차산업의 경우는 고민에 빠질 수밖에 없는 상황이다. 리싱크엑스(ReThinkX: 시장조사기관)는 미국의 경우 자율주행차가 보급되어 2030년이 되면 일반자동차가 무려 82%나 줄어들 것으로 발표하였다. 기존 자동차 대수의 20% 정도면 현재의 자동차운행수요를 충족시킬 수 있다고 본다. 자동차 수요가 82% 줄어든다는 이야기는 자동차 제조사들의 몰락을 뜻한다. 대중적 완성차 업체의 최소 80%가 시장에서 사라질 것이며, 한두 자율주행자 제조업체와 하이앤드를 지향하는 최고급 자동차를 제조하는 몇몇 회사만 남아 명맥을 유지할 수 있을 것으로 예측된다.

그렇다고 자동차산업계가 너무 실망할 필요는 없을 것이다. 일부 전문가들은 ‘레벨5’의 수준에 이르는 자율주행자동차 기술이 어느 수준에 도달하기까지는 상당한 기간이 걸릴 것으로 보며, 자율자동차 보급이 5%미만이 될 것이라는 주장도 있기 때문에 성급하게 실망할 필요는 없을 것으로 보인다.

5. 자율주행차 활성화를 위해

1) 자율주행차 상용화를 위한 세부 성능 및 안전기준 마련 필요 자율주행차의 상용화를 위해서는 기존 차량의 운행 규제 및 관련 제도의 개선 및 신설 을 통한 기반환경 조성이 필수적이다. 네바다 주, 캘리포니아 주 등 미국 일부 지역에 서 자율주행차의 테스트를 위한 법안이 통과되고는 있으나, 아직 자율주행차를 위한 규 정은 마련되지 않고 있다. 특히, 자율주행 특성으로 인해 사고 발생시에 책임소재가 명 확하지 않고 안전규정이 마련되어있지 않아 시장 활성화로 가는 데에 있어 걸림돌로 작용하고 있다. 최근 사고발생시에 차량제조사가 책임을 지게 될 것이라는 전망이 나오 고는 있으나, 차량제조사가 책임을 지게 될 경우에는 관련 비용 부담으로 인한 가격 상 승의 소지가 있어 시장활성화의 저해요소로 작용할 수 있다. 이에 따라 자율주행차의 세부적인 성능 및 안전기준에 관한 법령 제정이 필요할 것이 다. 자율주행은 센서를 이용하여 주변 환경을 인식해 주행경로를 자체적으로 결정하여 운행하는 것이기 때문에 이러한 기기들의 성능이나 안전성이 보장되지 않는다면 이는 생명을 위협하는 큰 사고로 직결될 수 있기 때문이다. 10년 연속 세계 자동차생산 5위의 자동차 생산국인 우리나라는 자율주행차 테스트를 위한 법률을 정비하고 있는 상황이다. 자동차관리법 시행규칙 별표 6-2 에서는 ‘자율조 향장치(자율주행차)는 설치할 수 없다’ 면서 자율주행차의 도로 주행을 금지하고 있었 다. 그러나, 2015년 7월 국회에서 시험 및 연구 목적의 자율주행차 임시운행 허가 등 포함한 자동차관리법 개정안이 통과되어 향후 자율주행차를 개발 중인 국내 차량 업체 들에게 도움이 될 것으로 기대되고 있다. 또한, 도로교통법, 보험업법 등 관련 법률의 조속한 제정으로 미국, 독일 등과의 자율주행차 기술 격차를 줄여나가야 할 것이다.

2) 자율주행기술 대중화를 위한 기술 개발 및 인프라 지원 필요 자율주행을 위한 레이더, 라이더, GPS/INS 등 핵심 센서의 높은 가격이 상용화로 이어 지는데 장애요소로 작용하고 있다. 과거 폭스바겐에서 만든 자율주행차는 제작비용이 약 8억원 정도 소요되었고, 한양대학교에서 만든 자율주행차의 경우 총 2억원 정도가 소요되었다. 구글 카의 경우 15만 달러 상당의 장비를 일반 자동차에 탑재하여 제작하 였다. 이러한 고가의 장비 가격이 소비자가 구매할 수 있는 가격으로 인하되기 위해서 는 관련 기술 개발을 통한 관련 부폼 생산 비용 절감을 이루어야 할 것이다. IHS 오토 모티브는 이러한 높은 가격 요인으로 인해 글로벌 관련 업체들은 2020년경 자율주행차 를 출시할 예정이나, 2025년부터 시장의 본격 성장이 기대되며 2035년경에 대중화될것으로 전망하였다. 또한, 자율주행 시스템 센서의 인식에 혼동을 주지 않기 위해 도로에 설치된 교통표지 판, 신호등 등의 교통관련 시설의 규격 통일도 필요하다. 현재 도로에 설치된 표지판 등 교통정보 인프라들은 지역별로 규격이 달라, 이를 인식하는 자율주행 시스템에서 오 류가 발생할 가능성이 있다. 따라서, 자율주행차의 상용화를 위한 교통인프라의 규격화 가 선행되어야 할 것이다. 

3) 해킹 등으로 인한 사고를 막기 위한 보안시스템 개발 노력 필요 자율주행차의 오작동에 따른 사고 위험도 있으나, 의도적으로 차량에 접근하여 해킹을 할 경우 테러의 도구로도 쓰일 수 있다는 우려가 끊이지 않고 있다. 범죄자가 교통신호 와 속도제한을 무시하면서 차량을 조종하거나, 테러리스트들이 자율주행차에 폭발물을 싣고 목표물로 돌진할 가능성도 있기 때문이다. 실제로, 2015년 7월 보안전문가인 찰리 밀러(Charlie Miller)와 크리스 밸러섹(Chris Valasek)은 크라이슬러의 지프 차량을 서쪽으 로 약 10마일 떨어진 곳에서 가속페달과 브레이크, 핸들 등을 조작하는데 성공한 바 있다. 영국 자동차보험회사 아드리안 플럭스(Adrian Flux)가 운전자를 대상으로 실시한 최근 조사에서 해킹에 의한 위협 때문에 자율주행차를 타지 않겠다는 의견이 3위를 차 지하였다. 이는 컴퓨터에 생명을 맡겨야 하는 불안감이 자율주행차 확산의 걸림돌이 될 수 있음을 시사한다. 메르세데스 벤츠의 회장 디터 제체 또한 해킹을 비롯해 운전자의 위치, 속도를 알려주는 데이터 기록 등의 보안문제가 우선적으로 해결되어야 한다고 강 조하였다. KPMG가 유럽 차량제조 업체 경영진 대상 설문조사에서도 이러한 보안 문제 로 인해 응답자의 약 43%가 자율주행차의 상용화 시기를 2036년 이후로 보고 있다. 미국도로교통안전국(NHTSA)은 이러한 문제를 해결하기 위해 자동차간 통신기술을 표 준화해 차 간 거리, 속도, 움직이는 방향 등에 대한 정보를 공유할 수 있는 시스템 제 작을 추진하고 있다. 이처럼 보안시스템의 개발은 자율주행차 상용화를 위한 필수 요소이며, 이를 위한 지속 적인 노력만이 그 해답을 가져다 줄 것이다.