자율주행차(AV, self driving car)는 차량이 운전자를 대신하여, 차량에 장착된 센서를 기반으로 스스로 주변 환경을 인식, 판단하고 차량을 제어하며 운전자가 운전시 주행에 관련하여 행위를 최소화 혹은 완전히 제거 가능한 자동차를 의미한다.

자율주행은 운전자의 개입과 시스템의 자동화 수준에 기반하여 유럽에서는 5단계로 구분하며, <그림 1>과 같이 자율주행의 기능이 전혀 없는 차량(레벨 0)과 무인 자동차의 단계인 5를 예시한다. 이를 좀더 구체적으로 구분해 보면 다음과 같다.

●Level 0 : No Automation
운전자가 인지, 판단, 제어의 과정에 모두 참여해야만 하는 경우로, 운전자가 모든 상황에 관여하는 비자동의 단계 (예시 : 차선 이탈 경보(LDW)는 운전자의 모든 제어가 필수)

●Level 1 : Driver Assistance
운전자가 일부 기능을 제외한 자동차의 제어권을 모두 가지고 있는 경우로, 정상적인 주행 혹은 충돌 등의 급박한 상황에서 자동차가 개입하는 단일기능 자동화(선택적 능동제어)단계 (예시 : 어댑티브 크루즈 컨트롤(ACC)의 경우 운전자가 직접 페달을 사용하지 않지만 운전자의 제어와 감시가 필수)

●Level 2 : Partial Automation
최소한 두 가지 이상의 기능이 동시에 동작하는 상태로, 특정 상황에서 인지, 판단, 제어의 상당 부분을 자동차가 보유한 통합 능동제어 단계 (예시 : 운전대 및 페달 자동제어)

●Level 3 : Conditional Automation
특정 상황에서 자동차가 모든 기능을 제어하며 운전자의 조작이 요구되는 경우 경보 신호가 울리는 제한적 자율주행 단계 (예시 : 자동차 전용도로 등에서의 자율주행)

●Level 4 : High Automation
특정 상황에서 자동차가 모든 기능 제어의 권한을 갖는, 운전자 없이 자동차 스스로 주행이 가능한 자율주행 단계 (예시 : 운전석에 앉을 필요 없이 목적지만 입력하면 되는 경우)

●Level 5 : Full Automation
모든 상황에서 모든 기능 제어의 권한이 자동차에게 있는, 운전자 없이 자동차 스스로 주행이 가능한 완전 자율주행 단계 (예시 : 운전석에 앉을 필요 없이 목적지만 입력하면 되는 경우)

상기 구분에서 볼 수 있듯이 3단계 이상에서 자율주행을 구현하기 위해서는 인프라(통신이나 센서등)이 필수적이라는 의미이다.

그럼 유럽에서는 어떤 업체들이 자율주행을 하고 있고 어느 정도 수준일까? 2017년에 발표한 <그림 3>의 경쟁력 분석 자료를 참조해 보자. 이 자료는 각 자동차 업체별로, 제조사의 비전, 시장 진출 전략, 파트너, 생산 전략, 영업, 마케팅 및 유통, 제품의 기능, 품질 및 신뢰성 등 10가지의 기준을 토대로 18개사의 경쟁력을 분석하고 그룹화한 것이다.

GM이 해당 분석에서는 가장 앞서나가고 있으며 이는 웨이모, 리프트 등 자율주행과 서비스를 결합한 새로운 사업에 적극적으로 투자하고 있기 때문이다. 그러나 유럽의 완성차 업체인 BMW, VW 및 벤츠 등도 매우 적극적으로 자율주행 기능을 탑재한 차량을 출시하고 있다.

A8, 세계 최초의 레벨 3 자율주행차
아우디 A8은 자율주행과 스마트카 측면에서 기술적으로 크게 진보했다. 먼저, 아우디 A8은 세계 최초의 레벨 3 자율주행 차량이다. 운전자 중심의 자율주행(레벨 2)에서, 제한된 조건 하에서 자동차 중심의 자율주행(레벨 3)으로 진화한 것. 최초의 딥러닝 기술 적용 차량이라는 점도 중요하다.

뛰어난 인식률에도 불구, 처리 속도나 비용 때문에 상용화가 어려웠던 딥러닝 기술이 적용된 것이다. 이 딥러닝 기술과 레벨 3 자율주행을 위해서 아우디 슈퍼컴퓨터인 zFAS 보드가 사용됐다. 또, 차세대 자율주행 센서로 각광을 받으면서도 상용화와 거리가 멀었던 라이다 센서가 최초로 적용된 점도 큰 의미를 갖는다. 여기에 아우디의 차량용 클라우드 기술인 ‘스웜인텔리전스’가 적용, 데이터 분석에서 한 단계 진보한 기술을 선보인다.

현재 시장에서 상용화된 부분 자율주행 기술은 운전자 중심의 레벨 2 수준이다. 운전자가 자율주행차의 운행을 감시하면서 이상 동작을 하면 운전자가 바로 잡아야 한다. 이 때문에 자율주행시 운전자가 일정 시간 동안 조향장치에서 손을 떼면 경고를 보낸다. 이에 비해서 자율주행 레벨 3은 자동차 중심의 자율주행을 제공한다. 이를 구현하려면 센서와 인식 기술에서 레벨 2보다 정확도가 높아야 한다.

이제 자율주행차는 미래에 다가올 기술이 아니다. 현재 우리 주변에서 실현되고 있고 우리가 직접 경험하는 기술이 되어 가고 있다. 전문가들의 견해에 따라 다르지만, 특히 유럽 스웨덴, 독일, 네덜란드 등에서는 세계 어느 곳에서 보다 먼저 자율주행차가 다양한 형태로 서비스 되고 있다.유럽 각 국가별로 자율주행자동차를 위한 사회기반시설구축뿐만 아니라, 유럽연합 차원에서 여러 국가들의 협력과 함께 도로 주행 테스트를 위한 인프라를 구축하고 있으며, 2016년 4월, 유럽 트럭 군집주행 챌린지(European Truck Platooning Challenge)를 통해 자율주행트럭들의 장거리 군집주행 테스트가 공공도로에서 진행되었다. 군집 수송의 경우 공기저항이 줄어들어 연료 소비를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 수송 트럭들이 도로에서 차지하는 면적이 줄어들어 교통 체증 해소에 도움을 주고 있다.

2016년 1월, 조향핸들과 페달이 없는 자율주행자동차인 위팟(WEpod)이 네덜란드의 바허닝 헌(Wageningen)에서 운전자 없이 시범 주행을 하였고, 이는 자율주행자동차가 다른 교통수단과 운행된 최초의 시도였고, 시속이 25km/h로 제한적이며 날씨가 좋지 않은 경우는 아직 운행이 가능하지 않은 상태이다. 2016년 7월, 폐쇄된 시험 코스 밖인 네덜란드의 공공도로에서 첫 번째 자율주행버스 테스트가 성공적으로 수행되었고, 해당 버스는 사회기반시설과의 통신을 통해 교통신호 예측이 가능했고, 스스로 수집한 센서 데이터를 활용하여 속도를 조절하며 50~70km/h의 최고속도로 운행하였다. 
 

글 / 스프링클라우드 (송영기)

출처 / 오토저널 18년 월호 (http://www.ksae.org)