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미래형 자율주행차 설계를 위한 핵심 인사이트

기사승인 2019.01.23  13:12:54

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비행기 조종사는 대통령과 함께 초등학교 학생들에게 여전히 인기있는 직업 중 하나다. 많은 사람들이 뛰어난 비행 실력을 가진 조종사들을 매우 존경하지만, 비행의 대부분을 조종사가 아니라 컴퓨터가 통제한다는 사실은 모르고 있다.

하지만 차량 주행 시, 자율주행차에게 운전 통제권을 넘기는 것은 훨씬 더 어려운 결정이다. 왜냐하면 주행 할 때 사람의 행동에 따라 자동차가 반응하는 기존의 방식에 이미 익숙해져 있기 때문이다. 

통계에 따르면 기계가 운전한 차량의 안전 점수가 사람이 운전한 차량보다 더 우수한 것으로 조사되었지만, 이러한 통계만으로는 사람들의 인식을 변화하기에는 어려움이 존재한다.

자율주행 기술을 개발 중인 몇몇 회사에서 자율주행차로 수백만 킬로미터를 주행했으나, 차량 과실로 사고가 발생한 횟수는 한 손에 꼽을 정도로 적었다. 이는 사람이 운전할 때보다 현저히 적은 수치다.

우리가 비행기를 신뢰하는 이유는 사람이 조종하는 것을 눈으로 보고, 조종사의 판단력이 우리를 안전하게 보호해 준다고 믿기 때문이다. 향상된 자동변속 기술이 개발되었음에도 불구하고 수동변속 차량이 여전히 많다는 사실은 사람들이 통제권을 가지고 싶어한다는 뜻이기도 하다.

“컴퓨터에게 운전을 맡겨도 된다”는 사람들의 신뢰를 얻기 위해서는, 유인차량에서 무인차량으로 즉시 변화되기 보다는 자동제동, 차선유지 지원, 자동주차와 같은 기본적인 기능부터 하나씩 바뀌는 과도기가 필요하다는 것을 우리는 받아들여야 한다.

비행기 역시 조종사가 수행하던 기능을 자동으로 바꾸는 데 수년이 걸린 것을 우리는 알고 있다. 아주 최근까지도 조종사가 직접 이륙과 착륙을 통제 했었다. 탑승자의 신뢰를 얻기 위해서는 자율주행 기반 기술들이 높은 수준의 성능을 가진다는 사실을 확신할 필요가 있다. 

각국의 차량 기관들이 모든 예비 운전자를 대상으로 시력 검사를 진행하는 것처럼, 자율주행 기술 개발자도 자율주행차가 정상적으로 작동하는지 엄격하게 확인해야 한다. 자율주행차에는 주변 환경을 ‘보면서’ 변화하는 환경에 반응하도록 지원하기 위한 여러가지 다양한 기술이 활용된다. 또 이러한 기술은, 신뢰성과 관련해 갖춰야하는 자격요건과 한계는 각각 다르다.

1. 카메라: 카메라는 세상을 감지하기 위해 사용되는 방법 중 가장 단순한 방법으로, 광파(light waves)를 사용한다. 카메라는 이미지인식을 위해 고급 머신러닝 기법의 지원을 받아야 하지만, 도로 위 장애물이나 표지판의 글자 같은 모양을 가장 효율적으로 인식한다. 

그러나 이러한 효율성은 빛이나 비가 내리는 상황, 빛이 없는 어두운 밤과 같은 조건에서는 제약을 받기 때문에, 환경의 변화를 정확하게 감지하고 이에 대응하는 차량의 자율주행 기능에 영향을 미칠 수 있다.

2. 레이더: 레이더는 비행기 운항에 사용되는 동일한 기술을 기반으로 하며 전자파를 사용해 실제 물체의 거리를 가장 정확하게 인식한다. 차량에 부착하는 센서가 많을수록 인식이 정확해지지만, 센서 간의 방해가 있을 가능성도 증가한다. 

일반적인 원거리 전경부터 세세한 근거리 형상까지 다양한 모습을 파악하기 위해 다양한 주파수가 사용될 수 있다.

3. 라이다: 이 시스템은 펄스 레이저광과 반사광을 사용해 세상에 대한 정확한 시야를 확보한다. 고화질 근거리 영상촬영에 가장 적합하다. 카메라와 마찬가지로, 특히 빛의 양이 바뀔 때마다 다르게 교정해야하기 때문에 주변 환경에 극도로 민감하다.

4. V2x: 차량 대 차량, 차량 대 신호, 차량 대 클라우드, 차량 대 사물통신을 지칭한다. 무선통신을 사용하여 차량과 주변 세상을 연결하고, 안전한 주행에 대한 높은 잠재력을 갖고 있다.

이러한 종류의 연결을 통해 주변 차량의 의도를 파악하고 사람이 반응하는 것보다 더 효율적으로 차량을 조정할 수 있다. 또한 길 모퉁이 너머의 교통정체·지체 등, 다른 센서의 시야를 벗어난 장소의 교통량 변화를 알려줄 수 있다. 

이를 위해서는 인프라에 대한 많은 투자와 모든 차량에서의 표준화된 통신이 필요하다. 특히 고속주행 시 무선연결의 신뢰성 개선에 대한 엄격한 요구사항을 충족해야 한다.

몇몇 회사는 그들이 선호하는 센서 기술에 많은 투자를 단행하고 있지만, 중요한 사실은 차량이 완전자율화가 되기 위해서는, 가능한 모든 정보를 수집하는 것이 필요하다는 것이다.

우리가 시력과 청력을 함께 사용해 주변 환경을 파악하는 것처럼, 무선으로 교통상황이 업데이트되는 자율주행차가 효율적으로 작동하기 위해서는 다양한 센서를 사용해야 한다. 

각 센서는 정확성과 신뢰성에 대한 높은 표준을 충족해야 한다. 예측이 불가능한 도로상황에 직면할 수도 있고, 모든 차량이 서로 조화를 이루며 움직이고 있다고 해도 신호수신방식이 조금만 바뀌어도 차량의 응답 방식은 크게 바뀔 수 있기 때문이다.

최신 버전의 센서 시스템은  24개의 고유한 레이다 센서를 보유하고 있다. 각각의 센서를 섬세하게 조절하여 주변의 다른 센서를 방해하지 않으면서, 생성 가능한 가장 뛰어난 정확도를 가진 신호를 수신할 수 있는 기술이 필요하다.

이를 위해서 자동차 제조업체는 다양한 잠재적 환경에 대한 엄격한 테스트를 진행해야 한다. 이 센서와 신호들은 주변의 수많은 신호, 눈이나 비가 내리는 날씨 조건, 하드웨어적인 제한에 영향을 받을 수 있다. 이런 어려움에도 사람들이 해당 시스템을 전적으로 신뢰해 대신 운전을 맡기게 하려면 매번 일관적이고 정확한 결과가 도출되어야만 한다.

현재 자동차 제조업체들은 기계보다도 차량의 전자공학 구성 요소에 대한 혁신과 신뢰성에 대한 요구에 직면하고 힜다. 이러한 센서의 올바른 발전이 자율주행의 미래를 위한 핵심이며, 이로 인해 무인차량의 운용 효율성은 보장되고 사람들의 신뢰를 확보할 수 있을 것이다. 

글 : 프레드릭 웨일러(Frederic Weiller) / 솔루션 마케팅 디렉터 / 키사이트테크놀로지스

최태우 기자 taewoo@internews.kr

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