[테크M = 정구민 국민대학교 전자공학부 교수] 2015년부터 시작된 부분 자율주행차의 상용화는 기업들이 다양한 진화 방향을 제시하면서 자율주행 시대를 본격화 했다. 현재 상용화된 부분 자율주행 차량은 카메라와 레이더를 조합하고, 일반 GPS를 사용한다.

기존의 지능형 운전자보조시스템(ADAS) 차량에 비해 가격 증가 요인을 최소화하고 있지만, 대부분 한 차선 자율주행 수준에서 상용화가 진행되고 있다.

이에 비해 고가의 라이다(LIDAR, Light Detection and Ranging) 센서와 정밀 GPS를 사용한 구글의 연구용 자율주행 차량은 여러 회사와 연구기관의 참조모델이 돼 왔다. 하지만, 이는 가격 면에서 부담이 크다.

최근에는 연구개발이나 상용화 차량에 새로운 참조모델이 등장하고 있다.

이 모델은 기존의 부분 자율주행차량보다 인식 능력을 대폭 높이면서도 연구개발용 차량에 비해 가격을 크게 낮춘 것이 특징이다.

현재 상용화돼 있는 주요 자율주행차량, 연구개발용 차량, 새로운 참조모델 차량의 주요 동향을 정리해 본다.

3000만 원대 부분 자율주행차

지난 2015년부터 테슬라, 현대자동차 등이 부분 자율주행 상용화를 시작했고 2016년에는 벤츠, 닛산 등이 부분 자율주행 기술을 상용화했다.

차량 센서 면에서, 라이다 센서를 적용한 차량이 상용화된 예는 아직 없으며, 주로 카메라와 레이더 신호를 조합해 도로상에서 한차선 자율주행 기능을 제공하고 있다.

현재 상용화된 부분 자율주행차량 중에서 가장 고가의 센서 시스템을 사용하고 있는 차량은 벤츠 ‘E클래스’로 스테레오 카메라가 적용돼 있다. 기능 면에서는 테슬라가 한차선 자율주행 기능 이외에 차선 변경 기능을 제공하면서 가장 앞서 있는 상황이다. 벤츠 관계자는 지난 ‘파리모터쇼 2016’에서 E클래스에 자동 차선변경 기능이 개발돼 있으나, 독일의 제도 관계로 상용화하지 않았다고 밝힌 바 있다.

센서 면에서 테슬라 ‘모델 S’, 현대 ‘제네시스 EQ900’과 ‘G80’, 벤츠 E클래스 등은 카메라와 레이더 신호를 조합해 부분 자율주행 기술을 구현하고 있으며, 닛산의 ‘세레나’는 카메라만으로 고속도로 한차선 자율주행 기능을 상용화하고 있다.

현재 상용화된 주요 제조사들의 부분 자율주행 기술은 고속도로 한차선 자율주행 시스템(HDA), 혼잡구간 운행지원 시스템(TJA), 자동 긴급제동 시스템(AEB), 자율주차 시스템(APS)의 4가지 기술을 들 수 있으며, 2020년 정도에 차량 적용이 확대될 것으로 예상된다.

가격 면에서는 닛산 세레나, 현대 ‘그랜저’를 비롯해 상용화 예정인 테슬라 ‘모델 3’ 등이 3000만~4000만 원대에서 자율주행 기술을 상용화하고 있다. 이들 차량은 최고급 모델에 적용되던 부분 자율주행 기능을 조금 더 낮은 가격대의 차량으로 확산시켜 나가는 것에서도 큰 의미가 있다.

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닛산 ‘세레나’, 현대 ‘그랜저’, 테슬라 `‘모델 3’ 등은 그동안 주로 최고급 모델에 해당됐던 

부분 자율주행 기능 적용을 좀 더 낮은 가격대의 차량으로 확산시키고 있다는 점에서 의미가 있다.

구글의 자율주행차량은 여러 연구개발용 차량의 참조모델이 돼 왔으며, 포드의 퓨전 자율주행차와 아우디 ‘A7’ 차량도 고가의 센서로 이뤄진 연구개발용 참조차량의 모습을 보여 주고 있다.

2014년 선보인 구글 무인차 프로토타입에는 고가의 라이다 센서와 고가의 정밀 GPS 장치가 탑재돼 있다. 포드의 연구개발용 자율주행차량도 4개의 고가 라이다 센서를 사용하고 있다.

또 아우디의 자율주행 콘셉트카인 아우디 A7 차량에도 카메라 3대(전면 카메라 1대, 탑 뷰 카메라 2대), 레이저 스캐너 2대(전면 레이저 스캐너 1대, 후면 레이저 스캐너 1대), 레이더 6대(측면 레이더 2대, 전면 레이더 2대, 후면 레이더 2대) 등 고가의 센서가 장착돼 있다.

새로운 참조모델 차량 관심 집중

일반적인 연구개발용 참조차량은 주로 좁은 범위에서의 정밀지도와 정밀 GPS 기반의 위치 인식 기술을 사용해 왔다. 2016년 하반기를 지나면서 성능 향상을 위한 새로운 참조모델 차량이 다양하게 선보이고 있다.

최근 자율주행차와 관련해 새로운 변화가 나타나고 있다. 센서 가격의 절감, 임베디드용 슈퍼컴퓨터의 발달, 프로세싱 능력의 향상 등으로 기존 부분 자율주행차량보다 인식능력을 크게 향상시키면서도 기존 연구개발용 차량보다 가격을 크게 낮춘 참조모델이 등장하고 있다.

테슬라와 엔비디아의 자율주행차량은 카메라를 이용한 인식 기능을 강조한다. 테슬라가 지난해 하반기에 선보인 새로운 완전 자율주행 센서 시스템은 8개의 카메라로 이뤄져 있다. 다만, 모빌아이 결별 이후, 새로운 센서 시스템의 인식 소프트웨어 안정화에 시간이 많이 소요될 것으로 예측되고 있다.

엔비디아의 인공지능 자율주행자동차도 카메라 3대를 이용한다. 영상 데이터와 운전자의 제어 신호를 이용한 딥러닝 기반 학습을 적용해 ‘CES 2017’에서 시승회를 진행하기도 했다.

현대자동차의 아이오닉 자율주행차량은 발레오-이베오의 저가 라이다 센서 3개를 차량 안에 탑재했다. 이 차량은 ‘2016 LA 모터쇼’와 CES 2017에서 시승회를 진행하면서, 외부로 라이다 센서가 돌출된 부분이 없기 때문에, 상용화에 가장 가까운 고도 자율주행 차량이라는 평가를 받기도 했다.

고도 자율주행을 위한 위치 인식을 위해 정밀 GPS가 아닌 센서에서 얻은 데이터 기반의 위치 인식을 사용하는 점도 특징이다.

CES 2017에서 전시됐던 포드의 퓨전 하이브리드 자율주행 개발차량은 이전에 4개의 고가 라이다 센서를 장착하던 방식에서 16채널의 라이다 센서 2개를 양옆에 장착해 상용화에 가까운 디자인을 선보였다. 또 차량 지붕에 앞쪽, 뒤쪽, 옆쪽을 향한 6개의 카메라 센서를 장착해 카메라-라이다-레이더 센서들이 서로 상호 보완할 수 있도록 했다.

구글과 우버도 각각 새로운 모델을 선보였다. 구글에서 분사한 웨이모는 라이다 센서를 직접 제작해 센서 가격을 기존 ‘벨로다인’ 고가 라이다에 비해 10분의 1로 낮췄다고 밝혔다. 라이다 센서를 여러 대 배치한 새로운 형태의 차량은 인식 기능을 크게 강화한 것으로 평가된다.

우버의 자율주행택시는 상용화를 목표로 두고 있다기보다는 다수의 센서를 배치해 인식 기능을 강조한 것으로 보인다. 이 자율주행 택시에는 7개의 라이다 센서, 20개의 카메라 등 많은 수의 센서를 적용하고 있다.

라이다 가격 낮춰 상용화 장벽 허문다

기존의 연구개발용 참조차량에서 고가의 라이다 센서와 고가의 고정밀 GPS는 자율주행차량 상용화에 큰 장벽이 된 것이 사실이다. 또 스테레오 카메라 면에서는 많은 연산량이 단점이 돼 왔다.

하지만, 최근에는 저가 라이다 생산 가시화, 카메라 중심의 새로운 참조 시스템, 비전 기반의 새로운 위치 인식 기술의 발달, 프로세싱 파워의 증가, 슈퍼컴퓨터의 발전, 인공지능 기술의 발달로 기존의 장벽이 사라지고 있다. 최근 등장한 새로운 참조모델들은 이러한 경향을 잘 반영하고 있다.

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구글에서 분사한 웨이모는 라이다 센서를 직접 제작해 센서 가격을 기존 ‘벨로다인’ 고가 라이다에 비해

10분의 1로 낮췄다고 밝혔다. 우버의 자율주행택시는 7개의 라이다 센서, 20개의 카메라 등

많은 수의 센서를 적용하고 있다.

최근 이러한 기술 흐름에 맞춰 포드와 BMW는 2021년, 테슬라는 2018년 완전 자율주행 비전을 제시한 바 있다. 현실적으로 불가능한 목표이지만, 그만큼 많은 노력을 기울이겠다는 의지의 표현으로도 볼 수 있으며, 앞으로의 변화가 매우 빠를 것이라는 점은 충분히 예상해 볼 수 있다.

앞으로 새로운 자율주행차 참조모델이 열어갈 자율주행 시대가 기대된다.

<본 기사는 테크M 제49호(2017년 5월) 기사입니다>