자율주행차 관련 뉴스가 넘쳐나는데 비해 실질적인 진보는 그다지 크지 않다. 현재 완성차회사들의 시판차에는 레벨3 수준의 기술이 채용되어 있는 얘가 있지만 한정된 조건에서 가능한 것들이기 때문에 실질적으로는 레벨2 수준에 머물고 있다. 물론 많은 자동차회사들이 2020년 이후 레벨4와 레벨5의 완전 자율주행차 출시를 선언하고 있지만 실현에는 적지 않은 시간이 걸릴 것으로 보인다. 이 때문에 ZF는 제휴와 인수를 통해 미래 기술을 좀 더 빠른 속도로 습득해 수요에 대응한다는 방침이다. 우선은 상용차를 통한 기술 구현을 추구하고 그것을 승용차에 피드백한다는 전략이다. ZF는 앞으로 5년간 e모빌리티와 자율주행 기술에 120억 유로를 투자한다.

글 / 채영석 (글로벌오토뉴스 국장)

자율주행기술을 어느 한 업체가 독자적으로 개발한다는 것은 불가능하다. 무엇보다 비용이 가장 큰 장벽이고 워낙에 다양한 기술이 얽혀 있기 때문이다. 때문에 오늘날 완성차 업체는 물론이고 대형 부품업체, 거대 기술 기업, 통신과 IT기업들이 컨소시엄을 형성해 기술 개발에 나서고 있다. 그런 구도로 인해 과거처럼 직접적인 경쟁업체가 없다는 의견도 있다. 무엇보다 중요한 역할을 하는 것은 각종 IT와 AI 기술을 모듈화해 완성차 업체에 납품하는 대형 부품업체다. ZF의 레벨4와 레벨5의 자율주행기술 개발에 대한 접근도 자체 기술과 더불어 기존 기술을 보유하고 있는 업체와의 제휴 또는 인수를 통한 것이다. 독일 ZF의 전략을 통해 자율주행 기술의 현재를 간략하게 짚어 본다.

ZF는 2018년 ASAP홀딩사의 주식 35%를 취득했다. ASAP홀딩스는 아우디 본사가 있는 독일 잉골슈타트 근교에 있는 엔지니어링 서비스 회사다. e모빌리티와 커넥티비티, 자율주행 등에 관한 소프트웨어 등의 기술을 개발하고 있다. 카투X(차량 대 차량 외에도 중앙제어장치, 다른 커넥티드 디바이스와도 연결이 가능한 상태)커뮤니케이션과 HMI(Human Machine Interface), 전자 아키텍처 부문에도 강점을 보이고 있다. ZF는 커넥티비티와 자율주행, 전동화 기술의 강화를 위해 ASAP에 지분 참여를 했다고 밝혔다.

고성능 센서 솔루션 업체 ams와 자동차용 라이다(LIDAR)센서 전문업체인 이베오 오토모티브 시스템과는 솔리드 스테이트(고정형) 라이다 개발을 위해 협력 계약을 체결했다. 세 회사는 2021년까지 이 기술을 신속하고 안전하게 채용할 수 있도록 공동으로 연구 개발에 동참한다. 

라이다는 주변 물체를 레이저 광선으로 비추고 물체의 반사를 감지해 거리와 방향을 측정하는 광학 감지 기술이다. 독특한 범위와 해상도 속성은 레이더 및 카메라 센서를 보완해 3차원 물체를 인식할 수 있어 자율주행차 기술에서 중요한 장비로 평가되고 있다.

라이다 부문에서는 벨로다인을 비롯해, 발레오, 이노비즈, 쿼너지 등이 선도적인 입지를 구축하고 있다. 국내에서는 에스오에스랩과 카내비컴 등이 고정형 및 스캐닝 타입의 라이다를 생산하고 있다.

물론 자체적인 기술 개발도 동시에 진행하고 있다. ZF는 2019 CES에서 ‘모빌리티 산업계에서 가장 강력한 슈퍼 컴퓨터’인 ZF ProAI 로보싱크(RoboThink)를 발표했다. ZF의 센서 세트와 결합해 사용하는 것으로 사실상 도로에서 발생할 수 있는 모든 교통 상황에 대한 실시간 분석 및 대응이 가능하며, 자율적인 MaaS(Mobility as a Service)를 가능케 만든다고 한다. ZF 클라우드를 기반으로 하는 네트워크 시스템으로 차량을 사물인터넷처럼 연결할 수 있으며, 지불 시스템이나 승차 서비스와의 연계도 가능하다.

로보싱크는 초당 600조의 연산(600 teraOPS)을 수행하는 성능으로 자동차의 제어장치 중에서는 최고 수준이다. 이를 통해 실시간으로 카-투-X를 만들어낸다. 이를 통해 레벨 4 이상의 자율주행이 가능하며, 모든 모빌리티에 대해 개방적이면서도 유연한 접근을 제공한다. 또한 고객이 사전에 정의 된 하드웨어 및 소프트웨어를 조합해 자유롭게 사용할 수 있다.

로보싱크에 사용되는 것은 엔비디아에서 개발한 칩이다. 엔비디아는 새로운 레벨 2 + 엔비디아 드라이브 오토파일럿 출시 파트너로 ZF를 지명했다. ZF의 대량 생산은 앞으로 12개월 내에 이루어질 예정이기 때문에 엔비디아 드라이브 오토파일럿의 일정을 충족시킬 수 있을 것이다.

2019CES에서 공개한 레벨4 수준의 자율주행 기능을 채용한 로보택시도 주목을 끈다. ZF가 자율주행의 프로세스를 ‘보고 생각하고 이동한다(See, Think, Act)'로 정의한 것을 실현한 로보택시를 공개한 것이다. ZF의 로보택시에는 엔지니어가 동승한 상태인 것은 다른 업체와 마찬가지다. 스티어링 휠도 없고 페달도 없는 것도 레벨5를 표방하는 테스트 차량들과 같다.

대시보드에는 필요한 정보를 보여 주는 인포메이션 모니터가 설계되어 있다. 탑승자가 목적지를 선택하면 로보택시가 가장 효율적인 루트를 선택해 제시해 준다. 로보 택시는 스마트폰을 통해 호출이 가능하다. ZF는 이 로보택시의 주행 상황 등을 클라우드에 접속해 차량관리와 배차 서비스등 실용적인 모빌리티 서비스도 가능하다고 설명하고 있다.

ZF가 공개한 기술은 풀 레인지 레이더와 라이다, 싱글 카메라, 음향 센서 등으로부터의 정보를 세계 최고 수준의 중앙 제어 유닛 프로 로보씽크(Pro Robo Think)로 처리하는 것이다. 메카트로닉스 액츄에이터와 세이프티 시스템 등을 통합 제어해 레벨4의 자율주행에 대응하고 있다.

상용차에 우선 채용하고 승용차에 피드백한다

2019상하이오토쇼를 통해서는 코파일럿(copilot)을 세계 최초로 공개했다. ZF 코파일럿은 인공지능인 ZF 프로에이아이(ProAI)와 엔비디아의 DRIVE 플랫폼을 결합한 첫 번째 솔루션이다. ZF 코파일럿은 인공지능, 360도 센서 키트, 강력한 ZF 프로에이아이 중앙 컴퓨터 및 엔비디아 드라이브 플랫폼 등으로 구성되어 있다.

ZF 코파일럿은 능동적 조향 보조장치 및 차로 유지 장치와 함께 ACC(자동 차간거리 유지장치)와 결합해 작동된다. 또한 차선 변경 및 추월, 진입 등을 능동적으로 변경할 수도 있다. 당연히 차량 주변을 감지하고 분석해 보행자와 차량 및 교차로 등을 인식한다. ZF는 ZF 코파일럿이 현재의 교통 법규 내에서 가장 진화한 ADAS를 실현하는 솔루션이라고 밝혔다. 우선은 상용차에서 레벨5의 기술을 습득해 그것을 승용차에 피드백한다는 생각이다.

지난 7월에는 독일에서 개최한 '글로벌 테크놀로지 데이 2019'에서 미래 자율주행차를 위한 기술인 '플라잉 카펫 2.0'을 발표했다. 플라잉 카펫 2.0은 액티브 댐핑, 브레이크, 스티어링 시스템이 결합된 섀시 컨셉으로, 도로의 요철이나 기울기에 따라 차량의 수평을 유지해 편안한 주행 환경이 되도록 하는 기술이다.

레벨 5 수준의 완전한 자율주행 차량은 탑승자가 운전할 필요없는 만큼 주행 중에 노트북을 사용하거나 휴식을 취하게 된다. 하지만, 운전자와 동승자가 도로 및 교통 상황에 주의를 기울이지 않으면, 노면의 요철이나 방향을 전환 할 때 탑승자에게 불편한 상황이 발생해 승차감이나 쾌적성이 떨어지게 된다.

플라잉 카펫 2.0은 차체의 움직임을 사전에 예측하고 차량이 흔들림을 억제하고 승객에게 전해지는 충격을 완화하는 기술을 탑재하고 있다. 이 시스템의 핵심은 ‘에스모션(sMOTION)'이라 불리는 풀 액티브 댐핑 시스템이다. 이것은 4개의 액츄에이터를 사용해 운전 상황이나 노면 상태에 따라 각 서스펜션 동작을 독립적으로 제어하는 시스템이다.

에스모션은 양방향으로 움직이는 액츄에이터를 통해 작동되는 소형 전기 모터와 펌프 장치가 탑재되어 있다. 이러한 장치가 각각의 휠을 제어하고 개별적으로 상하로 움직일 수 있게 한다. 예를 들어 코너링 중에 내부의 서스펜션이 수축하고 외부 서스펜션이 확장되어 차체를 수평으로 유지한다. 이외에도 가감속과 선회시 및 노면의 범프를 넘을 때 발생하는 상하좌우 움직임에도 대응해 서스팬션을 조절한다. 이를 통해 차량을 수평으로 유지해 승차감을 향상시키게 된다.

ZF는 이런 기술개발을 바탕으로 이미 실차 테스트를 진행해 오고 있는 업체의 기술력을 취득해 우선 상용차에서의 레벨4와 5 수준의 기술 구현을 추구하고 있다. 상용차의 경우는 주행구역이 일정하고 한정적이기 때문에 레벨5의 자율주행 기술을 실현하는데 상대적으로 용이하다. 예를 들면 네델란드의 투겟데어(2getther)사는 20여년 전에 네델란드와 아부다비의 한정된 지역에서 완전 전동 무인 셔틀 시스템을 실용화해 왔다. 지금까지의 누적 이동거리는 1억 km이상에 달한다. 이용자수는 1,400만명이 넘는데 한 번의 사고도 없었다고 한다.

투겟데어는 2019년에 네델란드의 리비움에서 세계 최초로 혼합교통 내의 무인 운전 시스템을 실용화하는 외 2021년에는 벨기에의 브뤼셀 공항 내에서도 혼합 교통에서 무인 운전 시스템을 실용화한다는 계획이다.

ZF는 투겟데어의 지분 60%를 취득하는 외 독일 아헨을 베이스로 전동차를 개발하고 있는 e.GO사와 상용차 관련 시스템 제품을 개발하고 있는 왑코(QABCO)사를 인수하기도 했다.

ZF가 상용차의 자율주행 기술에 주목하고 있는 이유는 현 시점에서 상용차의 완전자율주행은 전용 차선과 폐쇄된 지역에서의 사용을 전제로 함으로써 기술적인 장벽을 낮추고 법적인 문제를 해소하기 위함이라고 설명한다. 또 상용차에 더해 승용차보다 많은 개발 비용을 투자할 수 있다는 것도 자율주행의 실용화를 쉽게 하고 있다고 한다.

그러니까 ZF는 각 부문별로 기술력을 보유한 기업과 제휴하거나 인수해 레벨4 이상의 자율주행에 필요한 기술을 빨리 습득해 장차 승용차 메이커들의 수요에 대응한다는 전략인 것이다.

상용차 부문의 자율주행 기술에 관한 내용으로는 오래 전부터 대열주행 실증실험을 진행해 오고 있는 볼보트럭과 엔비디아의 기술 제휴, 소프트뱅크의 5G통신 트럭 대열 주행, 다임러 AG의 자율주행트럭업체 토크 로보틱스 인수, 메르세데스 벤츠의 레벨2 자율주행 트럭 실증실험, 웨이모의 자율주행 트럭 테스트, 우버의 자율주행 트럭 배송, 현대자동차의 대형 트레일러 자율주행 시험 등이 있다.