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글로벌오토뉴스 채영석 국장은 30년 동안 자동차 전문기자로 활동해 왔으며 인터내셔널 엔진 오브 더 이어, 월드 카 오브 더 이어의 심사위원이다. 골드만 삭스 등 투자은행들과 다른 시각으로 산업 분석을 해 오고 있다. 지금까지 3,000종 이상의 차를 타고 시승기를 쓰고 있으며 세계적인 모터쇼와 기술세미나 등에 참석해 글로벌 차원의 트렌드 분석에 힘을 쏟고 있다. 2013년 골드만 삭스가 유가 200달러 시대를 이야기했을 때 역으로 유가 폭락 가능성이 있다는 칼럼을 쓰기도 했다.

44. 자율주행차 – 1. 1939년 시작된 자동 운전의 개념

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글 : 채영석(charleychae@global-autonews.com)
승인 2017-07-26 13:31:12

본문

2010년대 후반의 화두는 EV(Electrified Vehicle), CV(Connected Vehicle), 그리고 AV(Automated Vehicle)이다. 이 장의 주제인 자율주행차는 영어권에서는 Autonomous vehicle, Automated vehicle, Pilot car, Self Driving, Driverless car 등이 사용된다. 일본에서는 자동운전차라는 표현을 주로 사용한다. 한국에서는 초창기에는 무인자동차라고 했다가 어느 순간 자율주행차라고 통일됐다. 그렇게 된 시점은 2013년 산업통상부가 처음으로 정부 주도의 무인자율주행차 경진대회를 열었을 때로 기억된다. 당시 산업부는 사전 기자회견에서는 무인자동차 경진대회라고 했다. 현장에서 옳지 않은 표현이라고 질문했고 실제 경진대회 현장에는 무인자율주행차라는 표현을 사용했다. 그 이후부터는 대부분 자율주행차라는 용어를 사용하고 있다.

 
자율주행차는 Autonomous Vehicle의 번역이다. 처음 이 개념이 등장한 것은 1939년 미국 뉴욕에서 개최된 박람회에서 보여준 GM의 퓨처라마(Futurama)에서였다. GM은 손과 발이 자유로운 1960년대의 고속도로를 보여 주었다. 하지만 당시는 말 그대로 상상일 뿐이었다. 자동차가 정확하게 어떤 방식으로 운행되는지에 대한 설명은 없었다. 물론 1960년대에 그런 고속도로는 구현되지 못했다.

 

세상 모든 일이 그렇듯이 새로운 기술은 어느날 갑자기 등장한 것이 아니다. 상상을 하기 시작하고 그에 대한 수많은 시행착오가 반복된다. 그리고 실용화를 위한 주변 기술이 등장하고 규모화가 되는 과정을 거친다. 처음에는 그 기술을 실현할 조건이 되지 않아 시간을 기다리는 것이 보통이다. 예를 들어 헬리콥터는 1493년 레오나르도 다빈치가 발명했지만 20세기가 되어서야 현대적인 형태로 발전했다. 가벼운 동체와 동력이 없었기 때문이었다.

 

미국에서 자율주행차의 사상이 싹트기 시작한 1930년대는 경제 대공황으로 세계가 혼돈의 연속일 때였다. 1935년에는 미국에서 처음으로 노조의 단체교섭권이 인정되어 노조활동이 활성화되었다. 하지만 포드자동차는 한참 뒤인 1942년에야 회사 내 노조를 인정했다. 댄스마라톤 열풍이 불어 과로와 수면 부족으로 참가자들이 죽어 나가자 1933년 뉴욕 주는 쉬지 않고 계속 춤을 추는 데 합리적인 시간을 8시간으로 규정하고 이를 어길 경우에는 형사처벌을 할 수 있게 하는 법을 만들었다. 1939년에는 하버드대학에서 금붕어 삼키기 열풍이라는 엽기적인 유행이 일기도 했다. 사회 분위기가 정상적이지 않은 상황에서 자율주행이라는 아이디어가 거대 자동차회사를 통해 등장한 것이다.

 

자율주행차에 대한 개념이 등장하고 70여년이 지나 화두가 되어 있다. 오늘날 자율주행차를 다시 수면 위로 부상시킨 것은 자동차회사가 아닌 인터넷 검색 전문업체인 구글이었다. 구글이 먼저 자율주행자동차에 관심을 보인 것은 한 직원의 일화 때문이다. 대학시절 거리를 걷다가 교통사고로 바로 옆에서 친구가 사망한 사건을 계기로 교통사고에 관심을 갖게 된 한 연구원의 발상이 시작이었다. 그는 구글에 근무하면서 자동차사고의 원인을 조사했다. 그 결과 95%의 사고가 자동차의 결함보다는 운전자의 부주의에 의한 것이라는 사실을 알게 됐다. 2011년 기준으로 전 세계에서 하루 3,000여명이, 연간 120~130만명이 교통사고로 사망하고 있다. 그래서 운전자로부터 스티어링 휠을 빼앗으면 사고가 없어질 것이 아니냐 하는 생각을 하게 됐고 그것이 현대적인 개념의 운전자 없는 차(Driverless Car)개발의 단초가 되었다. 그때까지만 해도 충돌하지 않는 차(Collisionless Car)였다.

 

자율주행자동차는 20세기 말 우리나라에서도 시도가 있었다. 쌍용자동차가 코란도를 개조한 '무인자동차 시험 주행'을 한 적이 있다. 이동한다는 자체만으로는 자율주행자동차의 기술이 어려운 것은 아니다. 다만 GPS와 센서, 카메라 등을 이용하기 때문에 생길 수밖에 없는 유격이 실용화에 걸림돌일 뿐이다. 여기에 법적으로 만의 하나 자율주행자동차로 인한 사고 발생시 책임 소재에 대한 합의가 없는 것도 상용화를 위한 중요한 걸림돌이다.

 

자율주행자동차의 개발경쟁에 불을 붙인 것은 21세기 들어서면서 빠른 속도로 발전하고 있는 센서와 정보처리 기술이다. 그래서 자동차회사들이 CES 등 가전쇼에 자율주행자동차를 선보이기 시작했다.

 

그러나 2010년까지만 해도 자동차업계에서는 자율주행자동차를 '양날의 칼'로 여겼었다. 교통사고를 크게 줄인다고 하는 점에서는 높이 평가할 수 있지만 한편으로는 실현되면 자동차산업을 뿌리부터 흔들 가능성도 있다는 점 때문이었다.

 

 

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구글이 수면 위로 끌어 올려

그런 위기감을 잘 활용한 것은 어쩌면 구글사일 지도 모른다. 자동차 개발과는 관계없는 소프트웨어 개발회사가 자동운전기술의 선두에 있는 것이다. 구글이 자율주행자동차를 처음 발표한 것은 2010년이었다. 토요타 프리우스를 베이스로 한 이 자율주행자동차는 미국 캘리포니아주의 일반 도로에서 실험 주행을 시작했다. 이 모델 외에도 렉서스 RX450, 아우디 TTS를 베이스로 한 실험용차도 있었다. 이들 자율주행자동차에는 360도를 감지하는 레이저 레이더를 탑재했다. 

 

구글은 빠른 속도로 기술 개발과 도로시험을 병행했으며 초창기에 10대 이상의 실험용차를 개발해 도로주행시험을 하며 한 번도 사고를 일으키지 않았다. 최근에애 사고에 관한 보고가 나왔는데 모두가 주변 차에 의한 것이었다. 구글사가 개발한 자율주행자동차에 대해 업계 관계자들은 아주 뛰어난 수준의 기술이라는 평가를 내리고 있다.

 

구글사가 이처럼 자율주행자동차의 기술 개발에 열심인 이유가 있다. 우선은 자동운전기술의 핵심 기술들이 구글사의 사업의 친화성이 높다는 점이다. 구글 맵(Google Maps) 등 지도 서비스에 필수인 지도정보를 한층 충실히 할 수 있다. 당시 자동차회사들이 개발한 자동운전기술에서는 자동차에 탑재한 센서로 예측한 3차원 지도정보와 주행 중에 수집한 주변 정보를 조합함으로써 내 차의 위치를 추정하고 최적의 주행경로를 계산해 내는 것들이 있었다. 당시 지도정보를 기반으로 계산하는 기술이 자동운전에는 아주 중요하며 이것은 구글사가 자신하는 부문이었다.

 

구글이 노리는 것은 기존 사업의 강화에 그치지 않는다. 컴퓨터의 운영시스템 즉 OS의 개발 기술을 활용해 자동차용 운영 시스템을 개발하고 있다. 구글은 스마트폰 뿐 아니라 통신기능을 가진 다양한 단말기의 OS 개발을 추진하고 있으며 대표적인 것으로 로봇 분야가 있다. 그 로봇(Robot) OS(ROS)에 자동운전기술의 개발로 축적된 소프트웨어를 채용하고 있다.

 

2011년 5월 구글은 ROS의 개발을 담당하는 미국 윌로우 개러지(Willow Garage) 사와 제휴했다. 구글사의 스마트폰용 OS인 안드로이드로 로봇을 제어하는 기술을 개발하는 것이 목표였다. 그 제휴로 ROS의 적용범위에 자동차가 큰 비중을 차지하고 있다.

 

완전하게 자동화된 자동차는 한편으로는 차 바퀴를 가진 로봇이라고 할 수 있다. 텔레매틱스 서비스가 보급되어 있는 자동차는 통신 단말이기도 하다. 자동차 비즈니스의 시장규모의 크기를 고려하면 ROS를 적용하고자 하는 분야의 필수라고 할 수 있다.

 

ROS의 실현은 지금까지의 자동차 비즈니스를 통째로 바꾸어 버릴 수 있다는 의견이 그 때 이미 대두됐었다. 구글사의 스마트폰 사업과 같은 구도가 보여지기 때문이다. 구글은 스마트폰 사업으로 뛰어난 OS를 가장 빨리 무료로 제공함으로써 이 시장의 주도권을 잡고 있다. 2015년 기준 전 세계 스마트폰 OS는 구글의 안드로이드가 65%, 애플의 iOS가 10% 가량을 점하고 있다. 그리고 자사의 지도와 검색 서비스와 조합시킴으로써 큰 이익을 얻을 수 있다. 한편으로 스마트폰을 제조하는 전기회사는 구글사의 OS에 맞춰 개발을 하지 않을 수 없는 종속적인 입장에 놓이게 된다.

 

자율주행자동차가 실현되면 자동차의 가치는 소프트웨어에 좌우될 비율이 높아지고 하드웨어의 가치는 크게 떨어질 가능성이 있다. 이는 IBM와 마이크르로소포트사의 관계 등에서 이미 입증해 보인 내용이다. 자동차회사가 기계를 만들어 IT회사에게 납품하면 그들이 이동할 수 있는 로봇의 핵심인 OS를 탑재해 판매할 가능성이 있다는 얘기이다. 엔진과 스티어링 등에 집중해 실현해 온 소위 말하는 '달리는 즐거움'이라는 상품성은 없어질 수도 있다. 거대한 자동차회사들이 그렇게 되도록 두느냐는 별개의 문제다.

 

 

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미국 국방기술이 자율주행기술의 지원도구

 

자율주행기술이라는 개념도 사실은 미국이라는 환경이 가능하게 한 것이다. 미국에는 미국방위고등연구계획국(DARPA : Defence Advanced Research Projects Agency 미국방위고등연구계획국)이 주최하는 자율주행자동차 경기가 있었다. DARPA는 기존의 무기와 군사 관련 기술에 비해 월등히 뛰어난 것들을 개발하는 임무를 가지고 있다. 상업적 성격을 갖고 있지 않기 때문에 연구가 실패로 끝나더라도 다양한 실험적 도전을 많이 시도한다. 특히 군사 분야의 인공지능(AI) 무기와 통신 시스템에 관한 연구를 주로 진행하는 것으로 많이 알려져 있다.

 

DARPA에서 2003년에 시작되어 2007년까지 5년 동안 세 번에 걸쳐 자율 주행자동차 경기를 실시했다. DARPA가 이 경기를 개최하는 목적은 물론 군사용도이다. 때문에 겉으로 보기에는 민간용으로 사용되는 기술 개발과는 관계가 없어 보인다.

 

하지만 실제로는 많은 민간기업들이 대리 경쟁을 했다. 이 경기에 참가하는 팀은 대학과 연구기관이 중심이었는데 자동차 메이커를 중심으로 하는 기업이 각 팀에 자금뿐 아니라 인재와 기술개발에도 협력했다.

 

세 번의 경기 중 2007년의 세 번째 경기 이후 개발 경쟁이 가속화되기 시작했다. 캘리포니아 북동부의 조지 공군기지를 무대로 해 실시한 어반 챌린지(Urban Challenge)라는 이 경기에서는 미국의 일반 도로에 상당히 가까운 환경이 만들어졌다.

 

결승에 진출한 차는 출발 지점 직전에 알려준 지점을 통과하면서 골인 지점으로 가게 된다. 코스는 신호와 표지판, 교차점 등을 배치하고 캘리포니아주의 교통규칙을 지켜야 한다. 여기에는 사람이 운전하는 자동차도 함께 달렸다.

 

자율주행 기술을 개발하는 것 중 가장 난이도가 높은 것이 주행 환경이 복잡한 일반도로를 달리는 것이다. 어반 챌린지에서 결승에 진출한 것은 11개 팀. 그 중 6개 팀이 완주했다.

 

이 어반 챌린지 참가 팀 중 자율주행기술의 개발 경쟁에 큰 영향을 준 것은 스탠포드 대학과 카네기 멜론 대학의 팀이었다. 이 대학들은 그 후로 구글사와 미국 GM사의 자율주행자동차 기술 개발에 깊게 관여했다. 구글사가 개발하는 자율주행기술은 두 대학의 연구성과를 기초로 하고 있다. 스탠포드 대학의 팀 리더를 역임한 세바스찬 쓰룬(Sebastian Thrun)이 구글사의 개발팀 리더로 자리를 옮겼다. 카네키 멜론 대학의 기술 개발 리더였던 마이클 몬테메를로(Michael Montemerlo)도 구글사로 이적했다.

 

한편 GM은 어반 챌린지에서 카네기 멜론대학과 공동으로 자율주행자동차를 개발했다. 그 경험을 살려 개발에 힘을 쏟고 있다. GM은 2012년 4월 고속도로에 한정된 자율주행기술을 채용한 차량을 2017년까지 캐딜락 브랜드로 개발한다고 발표했다. 한정된 형태이기는 하지만 자동차회사가 자율주행 자동차의 실용화 시기를 명시해 발표한 것은 GM이 가장 먼저였다.

 

한정됐다고 하는 것은 자동으로 운전하는 범위가 고속도로의 본선만이기 때문이다. 인터체인지와 톨게이트 등에서는 사람이 운전할 필요가 있다. 이런 장소에 대응하는 자율주행 기능을 실용화하는 데에는 자 차 위치의 추정 기술과 표지의 인식 기술 등에 관한 연구가 필요하다는 얘기이다.

 

2017년에 실현할 자율주행자동차에 필요한 기술은 차선을 이탈하지 않도록 제어하는 차선유지보조(LKS ;Lane Keep Support)와 전방 주행자동차와의 차간거리를 유지해 주는 적응형 정속행장치(ACC ;Active Cruise Controle) 등의 기존 기술에 자동으로 차선을 변경해 주는 자동조종기능을 더한 것 등이다. 자 차 위치 추정에는 지도정보를 사용한다. 고속도로이기 때문에 주로 흰 실선을 보고 지도정보와 연동하면서 자 차 위치를 추정한다. 캐딜락 SRX 를 베이스로 한 시작차를 사용해 애리조나주 등의 일반도로에서 실험했다.

 

구글과 GM이 자율주행기술의 개발에 가장 먼저 뛰어든 배경에는 제도 면에서의 미국의 큰 지원이 있다. 미국 내 여러 개 주에서 일반도로를 포함한 공도에서의 실험을 허가하는 면허를 내놓고 있는 것이 크다.

 

자율주행자동차를 개발하는데 있어 일반도로에서의 실험은 아주 중요하다. 기본적인 제어 알고리즘은 지금까지의 연구에서 이미 완성됐다. 실용화를 위해 중요한 것은 책상에서 제기된 것 이 외의 예외적인 상황에 대응하는 것이다.

 

미국에서 공도 실험을 위한 면허를 가장 먼저 취득한 것이 구글이다. 2012년 5월에 미국 네바다주에서 취득했다. 그 8개월 후에는 캘리포니아주에서도 면허를 받았다.

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