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자동 조종 비행기와 자동 운전의 복잡성

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글 : 채영석(charleychae@global-autonews.com)
승인 2017-07-07 13:12:54

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자동차가 각종 첨단 장비들의 채용이 증가하면서 점차 복잡해져 가고 있다. 기계적인 장비에 익숙해져 있는 사용자들에게 디지털 장비의 증가는 다양한 기능을 사용할 수 있게 되었다. 더불어 조작의 복잡성으로 인해 작동 오류에 대한 위험도 증가하고 있다. 그래서 HMI(Human Machine Interface)라고 하는 용어가 등장하면서 인간과 기계의 중개 역할의 중요성이 부각되어 있다. 그런데 HMI가 만능일 수 있을까?

 

스마트폰을 비롯해 컴퓨터 장비에 둘러 쌓여 있는 상황에서 컴퓨터 등의 기계가 사용하는 언어를 통역해 주는 중개역이 필요해졌다. 그래서 등장한 것이 먼저 접했던 PC, 즉 개인용 컴퓨터부터 스마트폰이고 더 구체적으로는 그 기기들의 운영체제 즉 OS 등이 컴퓨터의 기계적 언어를 인간이 이해할 수 있게 바꾸어 주는 중개 매체다. 그것을 GUI(Graphic User Interface)라고도 한다. 이는 컴퓨터 운영체제가 DOS에서 윈도우즈로 바뀌면서부터 빠른 속도로 발전했다.

 

우리에게 가장 많이 알려진 운영체제는 윈도우와 리눅스 등 PC 때부터 익숙해진 것이 있다. 스마트폰에서는 구글의 안드로이드와 애플의 iOS가 전체 시장의 85%, 10% 가량을 각각 장악하고 있다. 그 중에서 애플의 OS가 인기가 높은 이유는 알기 쉬운 인터페이스를 사용하고 있기 때문이다.

 

바로 이런 점이 자동차에도 적용되기 시작했다. 자동차를 운전할 때도 복잡화된 각종 기기만큼 기능이 다양해져 스위치와 버튼이 갈수록 많아지고 있다. 이때 인간이 직감적으로 사용할 수 있는 OS가 필요해지고 있다. 그래서 반도체 회사인 인텔은 자율주행차의 소프트웨어 플랫폼인 인텔GO를 내놓았고 그 분야에서의 선점을 노리고 있다.

 

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전자장비가 많지 않았던 때의 자동차에도 두꺼운 사용설명서가 있었다. 하지만 그 설명서를 다 읽지 않아도 사용자들은 대부분 스위치의 버튼의 모양과 그 아래 표기된 기능에 관한 문구만으로 별 무리 없이 사용해 왔다. 물론 그렇다고 해서 모든 기능을 이해하고 사용해 왔던 것은 아니다.

 

그런 상황에서 지금은 고도로 첨단화된 각종 기능들이 쉴 새 없이 등장하고 있다. 그 복잡한 시스템의 표시와 조작을 해야 하는 운전자에게는 경우에 따라서는 혼란을 야기할 수도 있다. 아무 생각이 없이 조작하다가 실수 해 사고로 이어질 수도 있다는 우려가 점증하고 있다.

 

때문에 복잡해 지고 있는 시스템을 정확히 이해하고 정확히 사용할 수 있어야 한다는 것이 중요한 과제로 부상하고 있다. 자동차회사의 입장에서는 운전석 주변에 배열된 수많은 버튼과 스위치를 어떻게 정리하느냐가 과제일 것이다. 아날로그 중심의 기기들이 주류였던 시대에는 그것을 직관성이라는 관점에서 보았다. 그런데 컴퓨터 장비의 채용으로 등장한 것이 HMI라는 용어이고 앞으로는 자동차와 운전자간의 소통을 원활히 해 주는 인터페이스가 중요한 경쟁 요소가 되고 있다.

 

교통사고의 90% 이상이 기계적인 실수가 아니라 운전자의 실수에 의해 발생한다는 조사 결과가 있다. 그로 인해 연간 120~130만명이 사망하고 그 사고를 줄이고자 시작된 것이 오늘날 자율주행차 붐의 시작이다. 그보다 훨씬 전 자동운전에 대한 다양한 시도가 있었지만 기술적인 한계로 구현되지 못했다. 지금은 컴퓨터와 통신 환경의 급속한 발전으로 새로운 양상이 전개되고 있다.

 

하지만 여기에서 문제가 대두됐다. 광속도로 발전하는 IT의 관점에서 본다면 인간은 시스템 작동에 방해요소일 수도 있다는 것이다. 하지만 IT가 사람을 사용하는 것이 아니라 사람이 IT장비를 사용하기 때문에 다른 관점에서의 접근이 필요하다. 많은 사람들이 소유하는 자동차라고 하는 기계는 인간의 문제뿐만 아니라 인간이 사용하기 쉬운 쪽으로 설계되어야 한다는 것이다. 자동차회사들은 이런 점에 착안해 과거와는 다른 관점에서 신기술 개발에 접근하고 있고 IT업계와의 협업을 진행하고 있다.

 

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이 HMI는 자율주행차가 실용화되면 더욱 중요해질 것이다. 자율주행차는 차 안의 컴퓨터 운영체제에 의해 작동되기 때문에 사용자와(운전자가 아니라) 어떻게 소통하느냐는 것은 더 없이 중요할 것이다.

 

모든 기술은 인간이 할 수 없는 것을 보조해주기 위해 개발된다. 인간의 부담을 기계가 덜어준다는 얘기이다. 대표적인 것이 비행기다. 처음 등장한 비행기는 사람이 다루기가 아주 어려웠다. 그래서 많은 연구가 이루어졌고 그 결과 지금은 대부분이 자동화되었다. 지금은 몇 시간을 비행하든 조종사가 조종간을 잡는 시간은 3분여에 불과하다. 나머지는 자동조종 버튼을 누르고 대기하는 일뿐이다.

 

다만 비행 도중 발생할 수 있는 기류 불안정 상황에서 경우에 따라 조종사는 개입할 수 있다. 약한 기류 불안정은 그대로 통과해도 되지만 심할 경우에는 피해 가야 한다. 비행기는 방향전환을 위해 조종사가 조종간으로 한 쪽 날개는 낮추고 다른 한 쪽은 높이는 방식으로 한다. 그런데 전투기와 달리 여객기는 급작스러운 조작을 할 경우 승객의 안전에 위협이 될 수 있다.

 

그 상황에 대처하는 방법이 보잉과 에어버스가 다르다. 보잉은 조종사가 직접 조종간을 잡도록 설계되어 있다. 다만 갑작스러운 조작을 막기 위해 조종간이 무거워진다. 이에 비해 에어버스는 아예 자동 조종 버튼을 눌러 시스템 자체가 빠져 나가도록 설계되어 있다.

 

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또한 상황에 따라서는 기체를 더 경사지게 해야 할 때도 있다. 예를 들면 전방의 비행기를 급선회해 피해야 할 경우에는 한도를 넘는 수준까지 작동할 수 있다. 위급시에는 파일럿이 주도권을 잡고 오버 라이드를 할 수 있게 된다. 이것은 보잉사의 여객기의 경우다.

 

그에 비해 에어버스는 설정한 각도 이상으로 기체를 비스듬하게 하는 것을 허용하지 않는다. 기계가 안전하다고 보장하는 범위를 넘지 않는다는 얘기이다. 에어버스사의 여객기는 위에서 언급한 상황에 처해 파일럿이 힘을 가해도 작동이 되지 않는다. 대신 자동조종 스위치를 누르도록 되어 있다.

 

보잉사처럼 사람이 오버라이드할 수 있는 방식은 소프트 프로텍션, 이에 대해 에어버스사와 같은 시스템은 하드 프로텍션이라고 부른다. 어느 쪽이 더 좋은 지에 대해 간단하게 단정지을 수는 없다. 두 경우 모두 조종사가 적절히 대응하지 못할 수가 있다. 조종사의 심신 상태에 따라 무거워진 조종간의 작동이 불가능하거나 또는 자동 조종 버튼을 누르지 못할 수도 있는 것이다.

 

1960년대에 조종실에는 여섯 명의 파일럿이 있었으나 25년여 전에 두 명으로 줄었다. 그때부터 무인 비행시대에 대한 이야기가 있어 왔으나 아직까지 실현되지 않고 있다. 대신 기상 조건과 기체 중량 등 제반 조건을 고려해 목적지까지 가장 효율적인 비행계획을 수립하도록 됐다. 이는 사고 발생 후 대처가 아니라 사고를 미연에 방지하도록 대처하는 것이다.

 

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자율주행 자동차에서도 이런 식의 대처가 가능한가가 중요한 과제이다. 사용자(운전자)의 실수로 인해 사고가 발생하지 않도록 기계의 능력을 높여 회피할 수 있게 할 수 있느냐이다. 여기에서부터는 아주 복잡한 논리가 전개될 수밖에 없다. 보잉과 에어버스의 대처 방법의 차이에서 보듯이 자동차에서도 개발 주체에 따라 다른 대응을 할 수도 있다.

 

사람이 실수해도 사고로 연결되지 않도록 기계의 능력을 높여 도움을 받는다. 그것이 자율주행차의 목표이지만 기계가 모두 판단해 행하는 것은 아니기 때문에 사람이 어떻게 개입하는가, 사람에 따라 다루기 쉬운지의 여부, 생각하는 데로 작동하는지가 큰 포인트다. 사람과 기계의 관계는 아주 복잡해 그리 쉽게 결론을 내릴 수 없다. 

 

자율주행차로 주행 중 전방에 동물을 조우했을 때 그 상황을 운전자의 판단에 의해 대처하느냐 자동차가 하도록 하느냐 하는 수준을 넘어선 것이다. 자동차의 시스템이 판단하든 탑승자가 판단하든 어느 쪽이 더 좋은 결과를 내놓았느냐에 대한 판단은 간단치 않다. 그보다 더 복잡한 수없이 많은 물리적 한계로 인해 결코 운전자가 완전히 사라진 자동차의 구현은 어렵다는 이야기를 하는 이유이다. 항공기 조종석에는 여전히 두 명의 파일럿이 있다.

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