현대모비스가 지난 9월 보행자 인식 및 전방 차량 추월, 상황 별 자동제동 및 가감속 기능을 구현하는 자율주행시스템과, 원하는 장소의 빈 공간을 찾아 스스로 주차하는 자율주차시스템을 시연하는 데 성공했다. 그동안 국내 자동차회사들과 부품업체들의 자율주행자동차에 관한 소식이 간간히 들려왔으나 실증실험 전 단계인 시연에 관한 뉴스는 없었다. 자율주행자동차에 관한 전반적인 흐름과 현대모비스의 방향성에 대해 짚어 본다.

글 / 채영석 (글로벌오토뉴스국장)

자율주행자동차라고 하면 우선은 구글을 떠 올린다. 구글은 토요타 프리우스를 베이스로 한 시작차의 자동주행 뉴스를 발표하며 주목을 끌고 있다. 그래서 일반인들은 구글이 자동차산업에 본격적으로 뛰어 드는 것이 아니냐는 질문을 한다.

구글이 자동차산업에 뛰어 드는 것은 맞다. 하지만 현대기아차처럼 완성차 조립회사를 노리고 자율주행기술을 개발하는 것은 아니다. 자율주행에 필요한 요소기술 중 소프트웨어에 속하는 운영체제(OS)와 구글 맵서비스를 자동차회사들에게 판매하기 위한 것이다.

이를 이해하기 위해서는 애플과 iOS, 삼성과 구글의 안드로이드의 관계를 알아야 한다. 스마트폰 단말기의 시장 점유율은 삼성전자가 2014년 8월 기준 31.4%로 독보적인 1위이다. 애플의 iOS는 10%가 채 되지 않는다. 하지만 그 스마트폰 단말기를 기동하는 OS는 애플과 구글이 독점하다시피 하고 있다. 2014년 2사분기 전 세계 스마트폰 단말기 출하량은 작년 동기에 비해 25.5% 성장한 3억 130만 대로, 사상 최초 3억 대를 돌파했다. 여기서 그 단말기를 구동하는 운영체제인 안드로이드와 iOS를 합친 시장점유율은 96.4%로, 전년 동기보다 3.8% 늘어났다.

바로 그 애플과 구글이 자율주행자동차에 주목하고 있는 것이다. 구글은 OS 외에도 구글맵서비스라고 하는 엄청난 무기까지 갖고 있다. 자율주행기술이 실용화되기 위해서는 디지털 기기의 지도데이터가 필수다. 이 분야에서는 핀란드의 노키아와 네델란드의 PND 제조업체 톰톰, 그리고 구글 지도와 구글 어스를 보유한 구글이 주도권을 장악하고 있다. 이들은 도로의 기울기, 커브길의 곡률, 커브길의 고저차, 그리고 차선폭 등 미묘환 변화를 상세히 데이터화하는 작업을 하고 있다. 이런 데이터는 예측 주행 등의 기술에서도 필수적이다.

지금 자동차회사들은 자율주행자동차라는 화두를 내 걸고 전혀 새로운 소재 개발을 위해 많은 공을 들이고 있다. 메르세데스 벤츠는 2013년에 이미 기술적으로 자율주행기술이 가능한 S클래스를 출시했다. BMW는 그들이 자랑하는 iDrive를 바탕으로 자율주행기술 개발에 박차를 가하고 있다. 아우디는 폭스바겐 그룹의 힘을 바탕으로 자율주행기술의 요소기술 개발을 시작한지 오래됐다.

미국은 방위고등연구계획국(DARPA : Defence Advanced Research Projects Agency)이 자율주행자동차 경기를 주최하는 등 GM과 포드 등과 함께 상당히 많은 실증실험 데이터를 축적하고 있다. 토요타와 닛산, 혼다 등 일본 메이커들은 안전기술이라는 컨셉으로 이 분야에 뛰어들어 다양한 형태로 자동차에 요소기술들을 하나씩 채용하고 있다.

그 자동차회사들에게 기술을 공급하는 부품회사들 중에서는 보쉬와 컨티넨탈이 앞선 행보를 보이고 있다. 보쉬는 2014년에 부분 자동운전시스템이 시장에 투입될 것이라고 밝힌 바 있으며 콘티넨탈은 자율 주행이 미래 이동성의 핵심 요소가 될 것이라고 선언했다.

다시 말해 128년째가 되는 내연기관 자동차에 대한 컨셉이 송두리째 바뀌어가고 있다. 그런 상황에서 완성차회사, 부품회사는 물론이고 IT업계까지 뛰어 들어 실용화를 위한 노력을 기울이고 있는 것이다.

그렇다면 한국의 자동차업계, 구체적으로는 현대기아차 그룹은 어떤 움직임을 보이고 있을까. 지금까지는 현대모비스의 TV광고를 통해 자율주행자동차에 대한 개념이 조금씩 전파되고 있는 정도다. " 알아서 정지하는 보행자 인식 긴급제동, 상향등 범위를 자동 조정하는 스마트 라이트" 등 인텔리전트 기술들이 그것이다. 그러니까 지금 단계에서 완성차회사와 부품회사들이 할 수 있는 기술을 개발하는데 집중하고 있다는 얘기이다.

우리가 타고 있는 자동차에는 이미 차선을 이탈하지 않도록 제어 해 주는 LKS(Lane Keep Support)를 비롯해 전방 주행자동차와의 차간거리를 유지 해 주는 ACC(Active Cruise Controle), 30km/h 이하의 속도에서 전방에 장애물이 나타났을 때 정지 해 주는 긴급제동 시스템 등이 채용되어 있다. 차선 이탈 경고장치라든가 사각지대 경고 시스템 등 운전자의 오조작을 경고하는 시스템도 이제는 당연한 것으로 받아 들여지고 있다.

앞으로 실현해야 하는 것들로는 자동차에 카메라와 센서, 레이더, 라이더 등 요소기술과 GPS, 위성위치 측정 시스템 멀티 GNSS 등과 연계하는 것이다. 그 시스템을 이용해 도로의 차선을 인식하고 표지판을 읽고 돌발 상황을 만났을 때 회피하는 능력 등을 구현해야 한다. 물론 자동으로 차선을 변경해 주는 자동조종기능은 필수다.

이런 것들이 완벽히 작동하면 "도심 속을 달리는 자동차 안, 핸들에 있어야 할 운전자의 두 손은 스마트폰을 만지고 있고 전방을 주시해야 할 시선은 창 밖의 풍경을 감상 중이다. 운전자가 차량 작동에 전혀 신경을 쓰지 않는 와중에도 차량은 건널목 보행자와 교통상황을 스스로 살펴가며 유유히 도심 속을 빠져나간다."

백화점 주차장에서 발레파킹을 하지 않아도 버튼 하나로 주차는 물론 호출도 가능하게 된다. 미리 설정해 놓은 목적지에 도착했다는 안내음성이 나오면 운전자는 차에서 내려 스마트폰을 누른다. 자신의 차량에 탑재된 발렛파킹 기능을 작동시킨 것이다. 운전자의 스마트폰에서 무선 통신으로 명령을 받은 차는 스스로 주차장으로 향해 빈 공간을 찾아 주차를 한다.

용무를 마친 운전자가 나타나 또다시 스마트폰으로 명령을 내린다. 주차되어있던 차는 스스로 움직여 운전자 앞에 멈춰서고, 운전자는 또다시 운전석에 탑승해 목적지를 설정한 뒤 편안한 주행을 즐긴다.

영화에서나 등장할 법한 이런 자율주행차량들이 머지않은 미래에 거리를 누비게 될 예정이다. 이미 많은 업체들이 이 같은 자율주행차량의 신뢰성 검증을 위한 테스트에 돌입하는 등 관련 기술 개발 및 검증에 역량을 집중하고 있는 것이다. 기술적인 요소들은 있지만 그것을 자동차와 그 자동차가 움직이는 도로와 주차장 등과의 조화를 위한 작업이 진행 중이라는 얘기이다.

현대 모비스, 고정밀 인지 기술 및 정밀 측위기술에 집중

현대모비스도 2014년 9월 말 보행자 인식 및 전방차량 추월, 상황별 자동제동 및 가감속 기능을 구현하는 자율주행시스템과, 원하는 장소의 빈 공간을 찾아 스스로 주차하는 자율주차시스템을 시연하는 데 성공했다.

현대자동차 남양연구소와 공동으로 자율주행 기술개발 프로젝트를 진행하고 있는 현대모비스는 향후 기술 개발에 박차를 가하고 성능과 신뢰성을 확보해 오는 2020년까지 상용화 준비를 완료하고 자율주행 분야에서 우위를 선점한다는 복안이다.

현대모비스 관계자는 자율주행시스템이란 일반적인 주행상황에서 목적지까지의 경로 상 부분 자동화 또는 완전 자율주행이 가능한 시스템을 의미하며, 늘 사람이 탑승한 상태라는 점에서 무인자동차와는 차별화된다고 강조한다.

미국 도로교통안전국(NHTSA)는 자율주행의 단계를 크게 4단계로 나누고 있다. 1단계는 특정 기능의 자동화 단계로 현재 상용화되어있는 차간거리 제어 시스템인 ACC(Active Cruise Controle)나 차선 이탈 경고 시스템인 LKAS(Lane Keep Assist Sytem), 주차 보조 시스템인 SPAS( Smart parking assist system) 등이 이 단계에 속하는 기술이다.

2단계는 기존의 지능형 기술들이 통합되어 기능하는 단계로, 이를테면 LKAS와 SCC가 결합해 고속도로 주행 시 차량을 인식하며 자동으로 조향하고, 앞차와의 간격을 유지하며 주행하는 것 등이 2단계에 해당한다.

3단계는 부분 자율주행 단계로 목적지 경로 상 일정 부분을 운전자의 조작 없이 자율주행할 수 있는 단계를 의미한다. 4단계는 Door to Door가 가능한 통합자율주행 단계로, 처음 시동을 켠 후 목적지에 도착해 주차가 완료되는 시점까지의 완전한 자율주행 단계를 의미한다.

이런 자동차의 자율주행은 기본적으로 센서를 통해 상황을 인식하고, ECU 등에서 그 상황에 대한 정보를 파악하고 판단해 기계장치들을 제어해 이루어지는 것으로 그 구현원리가 지금의 첨단운전자지원(ADAS, Advanced Driver Assistance System)과 다르지 않다.

자율주행의 요소기술은 크게 세 가지 분야로 나눠지는데, 인지, 측위, 제어 기술이 그것이다.

사람이 오감을 이용해 상황을 인식하듯 자동차는 센서들을 통해 주변 환경을 인식한다. 인지기술은 이런 센서 기술을 지칭한다. 현재 운전자의 안전과 편의를 위해 개발된 첨단운전자지원(ADAS, Advanced Driver Assistance System) 기술들은 레이더 센서와, 초음파 센서, 카메라 센서를 기반으로 하고 있으나, 향후 자율주행시스템을 이루기 위해서는 보다 정교하고 정확하게 상황을 인지할 수 있도록 기존 센서들을 융합하는 센서퓨전 기술이나 레이저 센서와 같은 새로운 고성능 인지 기술이 필수적이다.

하지만 센서기술이 아무리 발전을 하더라도 앞에 사고가 난 상황이나, 앞의 앞 차량이 갑자기 차선을 바꿨다든지 하는 상황까지는 파악하기가 힘들다. 이 때문에 차량과 사물간의 통신을 의미하는 V2X (Vehicle to X) 통신 기술의 발전이 함께 이뤄져야 한다. 즉, 차량과 인프라 혹은 차량과 차량이 통신을 이용하여 서로 정보를 주고받으며 주변 상황을 공유함으로써 차량 주변뿐만 아니라 더 넓은 지역의 환경을 정확하게 인지할 수 있게 되는 것이다.

측위 기술은 정확한 차량의 위치를 산출하는 기술이다. 즉, 실제 차량의 위치와 차량이 스스로 인식하고 있는 차량위치를 디지털 지도상에서 정확히 일치시키는 것을 목표로 한다. 이 때문에 상대적으로 오차가 큰 기존 GPS (Global Positioning System) 보다 더 정밀하게 차량의 위치를 파악할 수 있는 측위기술 확보와 고정밀 지도 구축이 선행되어야 한다.

제어 기술은 인지 기술을 통해 얻어진 주행환경 정보와 측위 기술을 통해 산출된 정확한 차량위치를 통하여, 현재 주행 상태에 맞는 주행전략을 수립하고 수행하는 기술이다. 출발지부터 목적지까지 전체 경로를 추종하고 좌우회전, 교차로, 차선변경 등의 주행 상황에 따라 적절하게 판단하여 핸들이나 브레이크를 자동으로 제어하게 되며, 상대적으로 국내 기술수준이 높은 분야이다.

현대모비스는 자율주행을 가능케 하는 이런 요소기술들을 확보하기 위해 연구역량을 집중하고 있다. 앞서 현대모비스는 차선이탈방지, 차선유지보조, 긴급자동제동, 주차보조시스템, 스마트크루즈컨트롤 등의 ADAS(Advanced Driver Assitance System) 기술을 상용화 한바 있다. 이는 자율주행 구현에 근간이 되는 것으로, 현대모비스의 자율주행시스템 기술개발을 뒷받침한다.

현대모비스는 그동안 축적한 ADAS 기술 노하우를 바탕으로 인지 기술과 차량제어 기술의 기반을 확보하고, 선진사가 앞서 나가고 있는 고정밀 인지 기술 및 정밀 측위기술에 집중하고 있다.

또한 자율주행자동차가 사람들의 이동수단인 만큼 현대모비스는 기술의 신뢰성과 안전성을 확보하기 위해 경기도 화성에 위치하고 있는 교통안전공단 자동차안전연구원(KATRI)의 주행시험장에서 자율주행 시험을 반복적으로 수행하고 있다.

현대모비스는 메르세데스 벤츠, 아우디 등 해외 선진사들의 기술개발 추이에 발맞춰 2020년까지 자율주행 관련기술을 양산 단계로 끌어올려 2020년부터는 세계 미래차 시장에서 해외 선진사들과 어깨를 나란히 한다는 방침이다.

이미 기정사실화가 된 자율주행자동차 시대의 도래에 부응하기 위해서는 완성차회사들의 조립기술도 중요하지만 부품회사들의 요소기술 실용화가 관건이다. 현대기아차의 자회사인 현대 모비스는 자율주행자동차 시대에 대응하기 위해서는 지금까지와는 다른 자세가 요구된다. 글로벌 차원에서 경쟁하고 동시에 협력도 할 수 있어야 한다는 것이다. 자율주행을 위한 기술의 상용화 과정에서 그 역량을 확인할 수 있을 것으로 보인다.