자율주행 3 기술동네일을 아는 자동차?

3월 30일 제네시스의 3세대 G80이 큰 기대 속에서 실물을 공개했습니다 제네시스의 새로운 디자인 아이덴티티를 확립한 "최고의 신형 럭셔리 세단"으로 평가받고 있습니다. 디자인뿐만 아니라 고속도로주행보조II(HDA II), 스마트 크루즈 컨트롤 등 각종 최신 기능을 탑재했다는 소식이 전해지면서 소비자들의 기대는 점점 높아지고 있다.

▲ 제네시스 The All-new G 80(사진 출처:HMG저널)신차가 출시되자 관심을 모으는 것이 운전자의 피로를 덜 편리한 기능입니다.차가 점점 똑똑하게 되는 시대에, 편의 기능은 선택이 아닌 필수입니다.이 중 2018년에 THE K9을 비롯한 최근 출시된 신형 G80에 이르기까지 현대 자동차 그룹의 새로운 모델에 공통적으로 탑재된 기능이 주목을 받고 있습니다."터널 모드 자동 도박 전환"입니다.

터널 모드의 자동 나이키 전환은 차량의 GPS와 내비게이션 지도 데이터에 기초하여 주행 경로상 앞에 터널 또는 지하 차도가 있는 경우에 적용됩니다.진입 전에 창문을 닫고 공기 조절 장치를 내순환 모드로 전환하고 외기를 차단하는 기능입니다.간단히 말하면 터널 악취가 심한 지역에서는 자동차가 승 문에 펼쳐진 창문을 닫아 줍니다.왜 차가 스스로 터널을 지나다 창문을 닫나요?

▲ 터널 연동 자동제어 기능을 처음 도입한 2018년 THE K9 (이미지 출처 : 기아자동차 공식블로그 PLAY KIA)

 

 

터널 모드, 어떻게 구현될 것인가?터널모드의 구현과정은 다음과 같습니다. 차량 내비게이션에는 터널 영역의 DB가 탑재되어 있어 이 정보를 바탕으로 주행 경로 전방에 '터널'이 있음을 미리 파악합니다. 동시에 GPS를 통해 차량 위치를 감지합니다. 차량이 터널에 진입하고 창문이 열려 있거나 공조 장치가 외기 순환으로 설정되어 있으면 창문을 닫거나 외기 순환을 내성 순환으로 전환하도록 신호를 합니다만. 이 송출 신호를 받아 운전자의 조작 없이도 차가 창문을 자연스럽게 닫아 주거나, 내성 순환으로 모드를 전환하는 것입니다.

일련의 과정에서 핵심적인 역할을 하는 것은 주행 경로상에 터널이 있음을 보여주는 지도 DB입니다. 이 기능은 한국 내 모든 고속도로와 도시 고속도로, 자동차 전용 도로에 존재하는 터널 지역에 대한 정보가 데이터로 구축된 덕분에 가능한 겁니다. 차가 터널에 들어갔을 때 스스로 창문을 닫을 수 있었던 비밀은 지도에 있었던 셈이죠.

드라이버를 보조하는 ADAS 드라이버의 편리성 향상을 위한 기능은, 이것 뿐만이 아닙니다. 터널 모드 기능과 같이 단순히 운전자의 조작 수고를 줄이는 단계를 넘어 지금은 자동차가 운전을 보조하는 수준에 도달했습니다. 이러한 기능을 통틀어, 첨단 드라이버 보조 시스템(어드밴스드·디바이스·어센스·시스템즈), 일반적으로 ADAS라고 부릅니다.

그 대표적인 ADAS 기술로는 고속도로 주행 지원 시스템(HDA: Highway Driving Assist)이 있습니다. 고속도로라는 특정 환경에서 주행하면 차량이 자신의 앞차와의 거리를 유지하고 차선을 지키면서 운전자의 피로를 줄여줍니다. 또한 HDA 보다 향상된 HDA II는 진입 차량에 대응하여 속도를 줄이거나 스스로 차선을 변경하는 기능을 지원합니다.

ADAS는 인지와 판단, 제어로 구분되는 일련의 기술들이 집약된 결과입니다. 앞서 설명한 터널 모드와 비교하면 지도 외에도 차량 센서 등 훨씬 복잡한 기술이 동원됩니다. 공통점은 ADAS를 실현하기 위해서 필요한 코어 기술도 「지도」라고 하는 점입니다. HDA는 지도 데이터를 통해 보다 안정적으로 실현되기 때문입니다.

스마트 크루즈 컨트롤(SCC: Smart Cruise Control)도 대표적인 ADAS 기술 중 하나입니다. 차량이 일정한 속도를 유지하며 주행하고 센서로 앞차와의 거리를 파악, 차간 거리를 유지하기 위해 스스로 속도를 변경합니다. 여기서 한 단계 더 나아간 내비게이션 기반의 스마트 크루즈 컨트롤(NSCC: Navigation-based Smart Cruise Control)은 기존의 센서 기술에 지도 정보를 활용하여 더욱 스마트한 경험을 제공합니다. 제한 속도에 따라 차량 스스로 속도를 조절하고 커브가 나오면 원활하게 주행할 수 있도록 감속합니다. 이미 지도에 도로의 제한 속도 정보와 도로의 곡률 정보가 포함되어 있기 때문에 가능합니다.

 

 

드라이버가 필요 없는 자율주행 ADAS가 드라이버를 보조하고 지원하는 기술이라면 그보다 한 걸음 더 나아가 드라이버를 완전히 대체하려고 하는 것이 자율주행입니다. 이제 자동차는 운전을 돕는 단계를 지나 스스로 운전을 책임지는 단계를 넘어섰습니다.

자율주행이 점점 현실이 되면서 자율주행을 정의하기 위한 기준들이 다양하게 등장하고 있습니다. 국제적인 표준으로 통용되는 것은 미국자동차공학회(SAE)의 분류입니다. 어떠한 자율주행 기술도 적용되지 않은 레벨 0부터 운전자가 완전히 대체된 최종 단계인 레벨 5까지 자율주행을 총 6단계로 나누고 있는데 이 기준에 따르면 현재 시판되고 있는 자동차의 자율주행은 레벨 2에서 2.5레벨로 되어 있습니다. 빠르면 올해, 늦어도 내년에는 레벨 3의 차량은 시동을 걸 예정입니다.

많은 모빌리티 기업들이 미래차 시장을 선도하기 위해 자율주행기술 경쟁력 확보에 사활을 걸고 있습니다. 이 치열한 경쟁의 승부를 가른다고 평가받는 기술이 바로 정밀지도입니다. "독일 BMW, 아우디, 다임러 컨소시엄은 노키아로부터 지도기업 Here를 인수했고, 현대차그룹의 현대오토에버가 지난해 4월 한국 자동차 전용도로 정밀지도를 처음 구축했습니다" 지도기술이 자율주행차시장의 중요한 변수로 떠오르고 있는 이유는 무엇일까요?

◎레벨 3 자동차?

요즘자율주행과관련해서'레벨3의자율주행차가출시된다','레벨2의기술이상용화되었다'라는표현을많이듣고계십니다. 이정도,무슨뜻일까요?

간단히 말해서, 이것은 자율주행의 수준에 대한 정의입니다. 운전자의 개입 정도에 따라 자동운전 발전단계를 구분하는데 미국자동차공학회(SAE)의 기준이 세계적으로 통용됩니다.

레벨 0은 자동화된 주행 기능이 없는 상태에서 전통적인 주행에 해당합니다. 레벨 1은 운전자가 통제권을 가지고, 시스템이 조향 또는 임시 감속 등의 일부 기능을 보조합니다. 레벨 2가 되면 특정 상황에서 시스템이 주행 대용이 되는 것입니다. 고속도로 환경에서는 시스템이 주행하는 HDA 등의 기능이 이에 해당합니다. 레벨2기술은 거의 모든 자동차에 적용될 정도로 이미 상용화된 수준이라고 할 수 있습니다. 하지만 레벨 2까지는 운전자가 주행 상황을 주시할 필요가 있는 것입니다.

레벨 3단계부터 시스템이 주행의 주도권을 가집니다. 운전자는 주행 상황을 지속적으로 주시할 필요는 없지만 시스템의 요청이 있으면 운전 기능을 계승할 준비가 필요합니다. 레벨 4부터는 운전자의 감시가 필요 없고 정해진 영역에서는 시스템이 주행 컨트롤합니다. 레벨 5는 어느 환경에서도 드라이버가 불필요, 완전한 자동 주행의 단계입니다.

자율주행에 지도솔루션 이중요한 이유길 찾는데 필요하다고 생각했던 지도가 어떻게 자율주행의 핵심기술이 되었을까요?이 점을 이해하기 위해서는 먼저, 지도의 차이를 알아야 합니다.자율 주행에 사용되는 지도는 우리가 알고 있는 보통 지도와는 다른 것입니다.자율주행용 정밀지도(HD Map)라고 불리는 이 지도에는 일반 지도와는 다른 아주 세세한 정보까지 담겨져 있습니다.

스마트폰과 네비게이션에서 볼 수 있는 우리에게 가장 익숙한 지도는 항법도입니다.이 지도는 도로 단위의 정보를 다루는데 말입니다.우리가 어떤 목적지에 도달하는 최적경로를 제공하기 위한 지도로, 도로상의 장소나 특정지역의 정보를 담고 있습니다.터널 모드로 전환 기능에 사용되는 지도도 바로 이 항법 지도입니다.

반면 정밀 지도는 차선 단위의 정보까지도 구분하는 그림입니다.차선을 비롯하여 신호등, 표지판, 가드 레일 등 사소한 수준의 도로 위 객체 정보를 모두 포함합니다.정확도도 뛰어나고.. 오차범위가 20cm 이내일 정도로 아주 정확합니다.

▲ 차선, 신호등, 표지판 등 디테일한 정보를 포함한 자율주행 정밀지도 (이미지출처: 현대오토에버) 센서 외에 지도가 필요한 이유는 무엇입니까? 한 마디로 센서만으로는 완벽한 인지가 어렵기 때문입니다. 현재까지 자율주행을 실현하기 위해 사용되는 모든 센서에는 장점과 단점이 존재해 오차가 발생하는 한계를 가지고 있습니다. 테슬라의 오토 파일럿 사고의 경우 태양의 역광 때문에 센서가 가드 레일을 인식하지 못해 일어난 것으로 분석되고 있습니다. 이런 상황에서는 가드레일 정보를 포함한 정밀 지도를 통해 인지 능력을 보완할 필요가 있는데요. 정밀지도가 핵심기술로 떠오르는 이유입니다.

현재까지 다양한 센서만으로는 자율주행차 인지능력에 한계가 있습니다. 따라서 정밀 지도 데이터를 통해 센서로부터 수집한 정보를 보완해 자율차의 주행 안정성을 높일 필요가 있습니다. 테슬라의 사례처럼 인지 과정에서 미미한 오차도 대형사고로 이어지는 불씨가 되기 때문에 센서의 한계를 보완하는 정밀지도 솔루션은 향후 더욱 중요해질 전망입니다.

 

 

▲가까운 미래의 자율주행=이미 자율주행은 우리 앞으로 다가왔습니다. 올해 7월부터 국토부는 3등급 자동차 판매를 허용하고 법안과 안전기준을 마련했습니다. 현대자동차는 내년부터 자율주행 3급 기술인 HDP(Highway Driving Pilot)를 장착할 예정입니다. HDP가 탑재된 자동차는 운전자 조작 없이 스스로 차선을 변경하여 적절한 도로를 찾을 수 있습니다.

이처럼 앞으로 1~2년 안에 레벨3의 자율주행 기술이 상용화될 전망이며 완전한 자율주행이 실현되는 것도 먼 훗날의 일이 아닙니다. 현대차는 2022년에 자율주행 5단계 수준의 완전 자율주행 플랫폼을 개발하고, 2024년에는 완전 자율주행 자동차를 양산한다는 계획을 발표했습니다. 빠르면 5년 안에 우리의 드라이빙 라이프를 완전히 바꾸는 변화가 시작될 것입니다. 자율주행 정밀지도는 그 변화를 실현하기 위한 핵심 변수가 될 것입니다.