안녕하세요 코오롱 모터스입니다.
이번에는 자율주행자동차의 과거와 현재, 그리고 미래에 대해 두 번으로 나누어 정리해보겠습니다. 영어권에서는 Autonomous vehicle, Automated vehicle, Pilot car, Self Driverless car 등을 사용하고 있습니다. 일본에서는 주로 자율주행차라는 표현을 사용합니다. 한국에서는 초기에는 무인자동차라고 했으나 지금은 자율주행차로 통일되었습니다. 자율주행자동차는 ‘Autonomous Vehicle’을 한국어로 번역한 것입니다.
먼저자율주행차를위한시도에대한역사적사실을정리하고,그다음에교통사고에대한새로운데이터가등장하므로완전자율주행차는실현하기어렵다는이야기까지나누어보겠습니다.
최초로 이 개념이 등장한 건 1926년 미국 위스콘신 주 밀워키에서 열린 손수 달리는 자동차 시연이었어요. 그러나 사실 당시 등장한 시험 모델은 자율주행이라기 보다는 원격조작에 가까웠습니다.
이것이 좀 더 구체화된 것은 1939년 미국 뉴욕에서 열린 박람회에서 보여준 GM의 퓨처라마(Futurama)였습니다. GM은 손발이 자유로운 1960년대 고속도로를 보여 줬습니다. 하지만 당시에는 상상에 불과했습니다. 자동차가 정확하게 어떻게 운행되는지에 대한 설명은 없었어요. 물론 1960년대에 그런 고속도로 같은 것은 설치가 되어 있지 않았습니다.
세상이 다 그렇듯이 새로운 기술은 어느 날 갑자기 등장한 것이 아닙니다. 상상을 하기 시작하면서 그에 대한 수많은 시행착오가 되풀이됩니다. 그리고 실용화를 위한 주변 기술들이 등장하고 규모화하는 과정을 거치게 됩니다. 처음에는 그 기술을 실현할 조건이 되지 않고 시간을 기다리는 게 보통이에요. 예를 들면, 헬리콥터는 1493년에 레오나르도 다빈치가 발명했지만, 20세기에 이르러 현대적인 형태로 발전했습니다. 가벼운 몸통과 동력이 없었기 때문이죠.
미국에서 자율주행자동차의 사상이 싹트기 시작한 1930년대는 경제 대공황으로 세계가 혼돈한 시대였습니다. 댄스마라톤 열풍이 불면서 과로와 수면 부족으로 참가자들이 죽자 1933년 뉴욕 주지사는 쉬지 않고 춤을 추는 데 합리적인 시간을 8시간으로 규정하고 이를 어길 경우 형사처벌할 수 있도록 하는 법을 제정했다. 1939년에는 하버드 대학에서 금붕어 삼키기 열풍이라는 엽기적인 유행이 일어났습니다. 사회 분위기가 비정상적인 상황에서 자율주행이라는 아이디어가 거대 자동차 회사를 통해 등장한 것입니다.
자율주행 자동차는 20세기 말 한국에서도 시도가 있었습니다. 쌍용차가 코란도를 개조한 무인자동차 시험주행을 한 적이 있었죠. 이동하는 것만으로는 자율 주행 자동차 기술이 어려운 것은 아닙니다. 단지 GPS와 센서, 카메라 등을 이용하기 때문에 생기지 않을 수 없는 놀이가 실용화의 장애입니다. 게다가 법적으로 만일, 자동 운전차에 의한 사고 발생시의 책임 소재를 둘러싼 합의가 없는 것도, 상용화를 향한 중요한 장애가 되고 있습니다.
자율주행자동차 개발 경쟁에 불을 붙인 것은 21세기 들어 급속히 발전하고 있는 센서와 정보처리 기술입니다. 자동차 회사들이 CES 등 가전쇼에 자율주행차를 선보이기 시작했습니다.
그러나 2010년까지는 자동차 업계에서는 자율주행차를 양날의 칼로 여겼습니다. 교통사고를 크게 줄인다는 점에서는 높이 평가할 수 있지만 한편으로는 실현되면 자동차산업을 근저부터 흔들 수 있다는 점이었어요.미국의 국방기술이 자율주행기술의 지원도, 자율주행기술이라는 개념도 실은 미국이라는 환경에 있어서 가능한 것이라고 해도 좋을 것입니다. 미국에는 미국 방위 고등 연구 계획국(DARPA:Defence Advanced Research Projects Agency 미국 방위 고등 연구 계획국)이 주최하는 자율 주행 자동차 경기가 있었습니다. DARPA는 기존의 무기나 군사 관련 기술보다 월등히 우수한 것을 개발하는 임무를 맡고 있습니다. 상업적인 성격을 갖고 있지 않기 때문에 연구가 실패하더라도 다양한 실험적 도전을 많이 시도합니다. 특히 군사 분야의 인공지능(AI) 무기와 통신체계에 대한 연구를 주로 하는 것으로 잘 알려져 있습니다.
DARPA에서 2003년에 시작해 2007년까지 5년간 3회 오토매틱 자동차 레이스를 했습니다. 덧붙여 DARPA가 이 경기를 개최하는 목적은 물론 군사 목적이었습니다. 그러니까 언뜻 보면 민간용으로 쓰이는 기술개발과는 관계가 없어 보입니다.
하지만 실제로는 많은 민간기업들이 대리경쟁을 했습니다. 이 경기에 참가하는 팀은 대학과 연구기관이 중심이었는데, 자동차 회사를 중심으로 하는 기업들이 각 팀에 자금뿐만 아니라 인력이나 기술개발에도 협력했습니다.
3경기 중 2007년 3경기째 이후 개발경쟁이 가속화되기 시작했습니다. 캘리포니아 북동부의 조지 공군기지를 무대로 한 어번 챌린지라는 이 시합에서는 미국의 일반 도로에 상당히 가까운 환경이 조성되었습니다.
결승에 진출한 차는 출발지 직전 통보된 지점을 통과하면서 골인지점으로 갑니다. 코스에서는 신호등과 표지판, 교차로 등을 배치하여 캘리포니아 주의 교통 규칙을 지켜야 합니다. 여기에는 사람이 운전하는 자동차도 함께 달렸습니다.
자율주행기술 개발 중에 가장 난이도가 높은 것이 주행환경이 복잡한 일반도로를 달리는 것입니다. 어번 챌린지에서 결승에 진출한 팀은 11팀. 그중 6팀이 완주를 했습니다.
어번 챌린지 참가팀 중 자율주행기술 개발 경쟁에 큰 영향을 미친 팀은 스탠퍼드대학교와 카네기멜론대학교 팀이었습니다. 이들 대학은 이후 구글사와 미국 GM사의 자율주행자동차 기술 개발에 깊이 관여해 왔습니다. 구글(Google)사가 개발하는 자율주행 기술은 두 대학의 연구 성과를 기초로 했습니다.
반면 GM은 어번챌린지에서 카네기멜론대학과 공동으로 자율주행차를 개발했습니다. 경험을 살려 개발에 힘쓰고 있습니다. GM은 2012년 4월 고속도로에 한정된 자율주행 기술을 적용한 차량을 2017년까지 캐딜락 브랜드로 개발하겠다고 발표했습니다. 한정된 형태이긴 하지만 자동차회사가 자율주행차 실용화 시기를 명시해 발표한 것은 GM이 처음이었습니다.
한정되었다는 것은 자동으로 운전하는 범위가 고속도로의 본선 뿐이기 때문입니다. 인터체인지 및 톨게이트 등에서는 사람이 운전을 할 필요가 있었습니다. 이러한 장소에 대응하는 자동 운전 기능을 실용화하기 위해서는 차의 위치 추정 기술과 표지판 인식 기술 등에 대한 연구가 필요하다는 것입니다.
당시까지만 해도 자율주행자동차에 필요한 기술은 차로 이탈을 막기 위해 제어하는 차선유지보조(LKS; Lane Keep Support)와 전방주행자동차와의 차간거리를 유지하는 맞춤형 정속행장치(ACC; Active Cruise Controle) 등 기존 기술에 자동으로 차선을 변경하는 자동조종기능을 추가한 것이었습니다. 차량 위치 추정에는 지도 정보를 사용합니다. 고속도로이기 때문에 주로 흰색 실선을 보고 지도 정보와 연동하면서 자차 위치를 추정합니다. 캐딜락 SRX 기반 시제차를 사용해 애리조나주 등 일반 도로에서 실험했습니다.
구글과 GM이 자율주행 기술 개발에 가장 먼저 나선 배경에는 제도적으로 미국의 전폭적인 지원이 있었습니다. 미합중국의 여러 주에서 일반 도로를 포함한 공공 도로에서의 실험을 허가하는 면허를 낸 것이 크다는 것입니다.2000년대 초부터 시작된 BMW 자율주행기술 개발
2000년대 초반부터 자율주행 자동차 기술 개발의 토대를 닦았던 BMW는 2007년 트럭 트레이너(Track Trainer)를 소개하며 본격적으로 뛰어들었습니다. 자동으로 레이싱 트랙을 주행하며, 제동 및 가속, 핸들링을 배웁니다. 2009년에는 독일의 뉘르부르크 링에서 「고도로 자동화된 주행」의 시험 주행을 했습니다. 2011년에는 미국 캘리포니아에 있는 라그나세카(Laguna Seca) 트럭에서 시험주행을 했습니다.
같은 해 6월 16일에는 독일 뮌헨에서 잉골슈타트까지 약 65km의 아우토반 완전 자율주행이 성공했습니다. 이 주행에서 32회의 차선변경을 해 속도는 130km/h에 달했습니다. BMW는 5시리즈를 기반으로 개조한 이 실험차로 아우토반에서 이미 1만km 이상의 시험주행을 진행해 왔습니다. 실험차는, 자동 조타 기능을 갖추어 차선을 바꾸면서 전방 차량의 추월등을 실현하고 있습니다.
BMW는 고도의 자동화된 주행에 대해서 독일연방고속도로연구소의 정의에 따르고 있습니다. 운전자가 계속해서 모니터를 주시하고 자동차를 제어하는지, 모니터를 보지 않고 다른 것에 집중할 수 있는지에 따라 고도로 자동차화된 주행 기준이 달라집니다.
BMW는 운전자의 개입에 따라 3단계로 구분했습니다. 저속 단조로운 상황에서의 완전 자동화가 제일입니다. 속도가 높지 않기 때문에 안전에 대한 스트레스는 없지만, 세세한 동작을 하지 않아도 되는 단계입니다. 적어도 ABS로부터 ECS, TCS, BAS, COC, 비상 정지, 앞차와의 차간 거리 유지 기능(ACC) 등이 이것에 속합니다. 다른 표현으로는, 전자 제어 기술로 운전자의 개입 없이 차를 제어한다는 것입니다. 그러나 여전히 자동차는 운전자가 전적으로 주행을 통제합니다.
고도의 자동화(Highly Autom ated Driving)는 완전 자율주행의 전 단계로 운전자가 모니터를 계속 주시하지 않아도 되는 단계를 말합니다. 이것이 완전 자율주행과 다른 점은 인간의 장점을 사용한다는 것입니다. 예측할 수 있고 도덕적으로 결정을 할 수 있는 인간의 의지가 일부 개입된다는 거죠.
BMW의 비상정지 기능은 운전자가 갑자기 몸에 이상이 생겼을 때, 즉 차를 제어할 수 없게 됐을 때 자동으로 차를 차를 갓길로 이동시켜 콜센터에 연결해 줍니다. 이미 실용화되어 사용된 핫라인에서 사용이 가능합니다. 운전자의 개입이 전혀 없습니다.
고도의 자동화된 주행은 차선 유지로부터, 추월, 교통 체증에의 대응, 교통 법규 준수, 일정 속도 커버(0-130 km/h), 그리고 적절한 상황에서 운전자의 개입 없이 자동차가 모든 작동을 제어하는 것등이 포함됩니다. 이를 위해서는 주위 환경을 인식할 수 있어야 하고, 자차 위치 추적이 가능한 디지털 맵 기술, 추월 여부의 주행 전략, 그리고 전반적인 제어 기술 등이 완벽하게 실현되어야 합니다. 이것이 완전히 장착된 경우, 우선 고속도로에서의 자율 주행이 가능하게 됩니다.
자동차 제조사가 먼저 고속도로에서의 자율 주행에 포인트를 두고 있는 것은, 교통 상황 예측이 쉽다는 점이네요. 그리고 대부분 장거리 운전이므로 운전자의 피로가 풀리고, 그 때 자동 운전의 필요성이 생긴다는 것입니다. 이미 ACC 등에서 기술적인 문제는 없습니다. 물론 긴 시간이 흘렀지만 여전히 중앙분리대가 있는 고속도로에서만 가능하고 차선 확인이 확실해야 한다는 전제에도 변함이 없는 등 극복해야 할 문제가 많습니다.
다음 단계는 인터체인지와 톨게이트 등을 포함하여 고속도로 전체를 커버하는 것입니다. 그리고 최종형은 주차장에서 일반도로를 포함한 거의 모든 환경에 대응하는 자율주행기술입니다. 고속으로는 가능하지만 저속에서는 아직 기술적으로 해결해야 할 문제가 많다는 것이다. 도로상 차선의 상태 등도 포함됩니다. BMW는 2013년에 이미 이러한 로드맵을 구축해 공개했고 실제로 아우토반에서 시승회를 개최하기도 했습니다.
특히 BMW는 CES 2014에 2시리즈 쿠페와 6시리즈 그랑 쿠페의 자율주행 기술을 처음 선보였습니다. BMW 커넥티드 드라이브의 이름을 붙인 테스트 버전으로 자동으로 드리프트 주행까지 할 수 있는 센세이셔널한 것이었습니다.
2대의 테스트카에는, 여러대의 첨단 카메라와 차량 주변의 360도를 검지하는 고도의 레이더 시스템이 채용되어 있었습니다. 차량 내의 컴퓨터가 주행 상태를 판단하여 스티어링의 키와 가속 페달과 브레이크를 자동으로 제어합니다. 서킷 등 폐쇄된 공간에서는 주위의 안전이 확보된 조건에서 자동 드리프트 주행까지 할 수 있다는 것은 당시로서는 놀라운 일이었습니다.
지금까지는 자율주행을 위한 아이디어의 등장과 그것을 구현하기 위한 다양한 시도에 대한 내용입니다. 그럼 오늘의 자율주행 단계는 어떻게 구분되며, 그것이 의미하는 것은 무엇인지, 그리고 과연 완전 자율주행차가 실현되는지 살펴보겠습니다.
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출처 by 코오롱모터스 | 네이버포스트
드리프트가 가능한 BMW 자율주행차?! BMW가 말하는 자율주행의 미래! [BY KOLON 모터스] 안녕하세요 코오롱 모터스입니다 이번에는 자율주행차의 과거와 현재 그리고 m.post.naver.com