운전대를 잡고 앞뒤 양옆을 주시하느라 정신없는 아침 출근 시간의 모습. 이러한 일상의 모습이 추억 속으로 사라지고 있다. 차 안에서 아침을 먹고, 신문을 보고, 미처 끝내지 못한 일을 처리하고, TV를 시청할 수 있는 자동차에서의 시간, 꿈의 자동차 라이프를 누릴 수 있는 날이 멀지 않았다. 자율주행 자동차는 운전자가 직접 차량을 조작하지 않아도 스스로 목적지에 도착하는 자동차를 말한다. 자율주행차에는 사물인터넷, 인공지능 기술 등 자동차 산업에만 한정할 수 없는 다양한 기술이 총합되어 있다.
다방면의 기술이 집적되어 있는 이런 자율주행차가 자동차 산업의 새로운 성장 동력으로 떠오르면서 아우디(Audi), 메르세데스 벤츠(Mercedes-Benz), 도요타(TOYOTA) 등 자동차 기업은 물론 구글(Google), 애플(Apple) 등 IT 기업도 자율주행 자동차 산업에 뛰어 들었다. 미국 라스베거스(Las Vegas)에서 개최된 CES 2017(Consumer Electronics Show 2017)에서도 자율주행 자동차와 관련된 기술이 화두였다. 이번 Design close up에서는 2030년이면 완벽한 기술구현이 예측되는 자율주행 자동차의 다양한 기술들에 대해 알아보도록 하겠다.
※ 이미지 출처 :
http://www.mercedes-benzsa.co.za/media-room/news/15032388055/daimler-promotes-autonomous-driving-sustainably-and-comprehensively/





 
※ 이미지 출처 : http://transportblog.co.nz/2015/10/13/the-ministry-of-transport-and-driverless-cars

세계 최대 가전 박람회 CES 2017의 화두는 자율주행 자동차, 환경, 소프트웨어였다. 환경과 소프트웨어 역시 완전한 자율주행 자동차를 위한 필요 기술이라 할 수 있다. 반도체 최대 기업인 인텔(Intel)과 최고 자동차 기업 BMW, 자동차 기술 분야 스타트업 모빌아이(Mobileye)는 2017년 하반기까지 40여대의 자율주행차가 실제 도로에 나타날 것이라고 발표했다. 세계 최대의 이동통신 산업 전시회인 MWC 2017(Mobile World Congress 2017)에서도 커넥티드 카와 자율주행 자동차 관련 기술이 대거 등장했다.
미국도로교통안전국(National Highway Traffic Safety Administration, NHTSA)에 따르면 자율주행 자동차 기술은 4단계로 분류되는데, 현재 선보여지는 자율주행 자동차는 2단계와 3단계 정도에 머물러 있다고 한다.
각 단계에 대하여 살펴보면, 1단계(기능중심 자동)는 특정 기능의 자동화 단계인 선택적 제어 단계로 현재 대부분 자동차가 이 단계이며, 장애물 인접 경보나 차선이탈경보, 크루즈 컨트롤(Cruise control) 기술 등이 속한다. 2단계(조합기능 자동)는 통합적으로 능동제어가 되는 단계로 운전자가 운전대와 페달을 조작하지 않아도 주행할 수 있다. 3단계(제한 자율주행)는 자동차의 주변 도로 상황과 차량, 교통신호를 인식하고 파악하여 통신 명령을 내릴 수 있는 단계로 운전자가 책을 읽거나 영화를 보는 등 다른 행동을 할 수 있는 단계다. 현재 구글카(Google car)가 이 단계에 속한다고 볼 수 있다. 마지막 4단계(완전 자율주행)는 스스로 모든 상황을 비교, 판단하여 차량을 제어하고 상태를 모니터링 하는 단계다. 2020년경에는 3단계를 넘어서 한정된 구간을 자율주행 할 수 있는 구간 자율주행 및 자율주차 자동차가 상용화 될 것으로 예측되며, 2030년경에는 4단계인 완전 자율주행 기술이 완성될 것으로 예상되고 있다.


※ 이미지 출처 : http://www.infineon.com/cms/en/about-infineon/press/market-news/2016/INFATV201606-065.html

완전 자율주행 자동차를 위해서는 자동차 자체의 디자인이나 구조 설계 등이 중요했던 기존 자동차 제작 기술 이상의 다른 기술들이 필요하다. 고성능 카메라, 레이더 스캐너(Radar scanner), 충돌 방지 등 각종 센서 기술이 필요하며, 통신기술과 GPS 기술은 물론 전반적인 주행 상황을 파악하고 비교, 분석하여 대응하는 인공지능 기술도 중요하다. 또한, 해킹이나 버그 등 자율주행차의 안전 운행을 위협하는 것에 대한 방어 목적의 소프트웨어 운영 기술 개발도 이뤄져야 한다.
이하에서는 완전한 자율주행 자동차가 되기 위해 기본적으로 필요한 기술을 살펴보도록 하겠다.





※ 이미지 출처 : http://www.continentalmitsubishi.com/blog/mitsubishi-adaptive-cruise-control-explained/

크루즈 컨트롤(Cruise control)은 이미 많은 자동차에 적용된 기술로 정속 주행 기술을 말한다. 운전자가 희망하는 속도로 설정하면, 가속 페달을 밟지 않아도 가속과 감속을 자동으로 조작하면서 속도를 유지한다. 또한, 속도 유지와 함께 레이더(Radar)와 각종 센서(Sensor)를 통해 선행 차량과의 안전거리를 유지한다. 이는 오토 드라이브(Auto-Drive), 오토 크루즈(Auto-Cruise), 오토매틱 스피드 컨트롤(Automatic speed control) 등의 이름으로 불리기도 하며, 차량과의 거리가 좁아지거나 장애물이 인접했을 시, 적외선 센서나 이미지 센서(Image Sensor) 등을 통해 경보음을 울린다. 레이더(Radar) 기술과 센서(Sensor) 기술의 발전에 따라 크루즈 컨트롤(Cruise control) 기술도 함께 진화하고 있다. 미세한 장애물이나 선행, 후방 차량도 스스로 확인하며 스로틀 밸브(Throttle Valve)와 브레이크(Brake)를 컴퓨터로 제어함과 동시에 안전거리를 유지하며 주행할 수 있다.





※ 이미지 출처 : http://www.ee.co.za/article/giving-sight-vision-enabled-automotive-technologies.html

교통사고의 최대 원인은 운전자의 부주의다. 졸음운전, 사각지대 미인지 등 운전자의 실수로 작은 사고부터 대형사고까지 발생하고 있다. 따라서 자율주행 자동차에 거는 가장 큰 기대는 교통사고 발생률의 저하가 제일 크다. 그렇다면 운전자의 눈과 감각 대신 필요한 것은 무엇일까. 바로 운전자의 눈이 되어주는 고성능 카메라와 빠르게 반응하는 센서이다. 이를 카메라 기반의 첨단 운전자 지원 시스템(Advanced Driver Assistance System, ADAS)이라고 한다. ADAS는 적외선 센서는 물론 초음파, 레이더 그리고 이미지 센서 등을 총동원하여 전후좌우 장애물을 확인하고, 표지판과 도로 차선을 인식하여 주행에 필요한 정보를 수집, 분석한다. 최근 인텔은 ADAS를 세계 최초로 개발한 모빌아이(Mobileye)를 153억 달러(약 17조 1727억 원)에 인수했다. 이미 시장에서 앞서 나가고 있는 구글(Google), 우버(Uber), 바이두(Baidu) 등 정보통신기술(ICT) 기업을 빠르게 추격하기 위한 것으로 보인다.





※ 이미지 출처 : http://www.lgblog.co.kr/lg-story/lg-recruit/54764 (좌),
http://www.lgnewsroom.com/2015/10/chevrolet-bolt-ev-to-be-developed-through-strategic-partnership-between-gm-and-lg/ (우)

전기 자동차는 운영비도 적게 들고, 세금도 적게 내며, 정부의 지원을 받을 수 있는 친환경 운송수단으로 각광받고 있다. 환경규제가 강화됨에 따라 많은 기업들이 전기 자율주행 자동차의 개발에 노력하고 있다. CES 2017에서 메르세데스 벤츠, 도요타, BMW 등의 자동차 업체가 전기 자율주행차 컨셉을 공개한 사실은 이를 반증한다. 현재 일본의 파나소닉(Panasonic)과 AESC, 국내기업인 LG화학과 삼성SDI가 세계 전기차 배터리 시장에서 선전하고 있다. 일본의 가전회사 파나소닉은 테슬라 모터스 테슬라 모터스(Tesla Motors)에, 닛산과 일본전기주식회사 간 합작사인 AESC는 닛산의 전기차 리프에 배터리를 공급하고 있다, 중국 전기차 기업인 BYD도 충전 효율이 좋은 전기차 배터리 개발에 몰두하고 있어 경쟁이 강화될 것으로 보인다. 기존 자동차 대비 공해가 없고 에너지 효율이 우수한 전기차 배터리의 기술 발전을 통해 환경보호에도 기여하는 자율주행차의 모습이 기대된다. 
 




※ 이미지 출처 :
https://www.audiusa.com/newsroom/news/press-releases/2017/01/audi-and-nvidia-to-bring-fully-automated-driving-in-2020

인공지능은 이미 스마트폰과 가전제품에 접목되었다. 이후 콘텐츠 서비스로 확장되었고, 현재는 음성인식을 통한 인공지능도 상용화되어 있다. 대표적인 예로 애플의 음성인식 서비스 시리(Siri)는 사용자의 음성을 인식하여 정보를 찾고 정리하여 다시 음성으로 답하고 있다.
이런 음성인식 인공지능 기술이 자율주행 자동차에도 주요 기술로 탑재되는 중이다. 아우디(Audi)는 인공지능 기술에서 뛰어난 그래픽 카드(Graphics card) 전문기업인 엔비디아(Nvidia)와 손잡고 자율주행 자동차 공동 개발에 나섰으며, 2020년에는 인공지능 슈퍼 컴퓨터가 탑재된 완전 자율주행 SUV가 출시될 것이라고 발표했다. BMW는 2021년까지 운전자의 조작이 전혀 필요 없는 인공지능 완전 자율주행차를 내놓을 계획이다.





※ 이미지 출처 : http://www.techman.com.br/2015/02/carros-mais-tecnologicos-e-autonomos-um.html

인공지능 운전자(에이전트)는 주행 중 도로에서 발생할 수 있는 모든 불확실한 상황에 대해 스스로 빠르게 인지하고 판단할 수 있어야 한다. 인공지능 운전자(에이전트)가 올바르게 판단할 수 있는 기술은 네트워크 기술을 통해서 가능하다. 네트워크 기술은 정보통신기업과 제조사, 소프트웨어 기업 등 다양한 ICT 기업이 주축이 되어 5G가 필수이며, GPS와 사물인터넷 등 IT기술의 총 집합체라고 할 수 있다.



자동차와 사물 간의 네트워크 기술은 자동차와 인프라(vehicle to infrastructure), 자동차와 자동차 간(vehicle to vehicle)의 네트워크 기술 등 다양한 형태로 나타나고 있으며, 미래에는 자동차와 보행자 간(pedestrian to vehicle) 네트워크까지 가능할 것으로 보인다. 자동차와 사물 간 네트워크의 기본은 자동차를 제어하고 각종 데이터를 실시간으로 받고 분석할 수 있어야 한다. 이는 스마트폰 또는 내비게이션 디바이스 등을 통해 이루어진다.
자동차와 인프라 간의 네트워크는 교통신호, 도로 상황, 교통사고 통제 등 주행 중인 도로와 목적지 간 신속하고 안전하게 도착하기 위해 기술과 자동차 점검 등 관리 시스템과의 네트워크도 여기에 속한다. 자동차와 자동차 간의 네트워크는 보안성 확보를 전제로 자동차 간의 크루즈 컨트롤 상황, 위험요소 전달, 돌발 상황 인식 등 안전과 안정을 위한 네트워크로 볼 수 있으며, 자동차와 보행자 간의 네트워크 역시 서로의 안전이 가장 중요한 목적이라 할 수 있다. 이렇게 모든 것이 연결된 자동차를 커넥티드 카(Connected Car)라고 부른다.



구글(Google)은 2007년부터 전 세계의 거리 사진을 수집하고 이미지 인식기술을 보유한 덕분에 자율주행차 부문에서 가장 선도적인 기업으로 평가되고 있으며 자율주행 자동차 스스로 사용자에게 탑승 지점과 하차 지점을 제안하는 기술을 출원했다. 지도 검색은 물론 도로 상태와 주변 차량, 거리, 신호등의 상황을 계산하여 알려주는 기술이다. 특히 일반 차량 외에 택시, 자동차 셰어링(Car-sharing), 셔틀(Shuttle) 차량 등에 적용하면 보다 편리하고 편안하게 자율주행차 승차가 가능해질 것으로 예측되고 있다.





※ 이미지 출처 :
https://www.mercedes-benz.com/en/mercedes-benz/innovation/research-vehicle-f-015-luxury-in-motion/

운전자가 다른 행동을 해도 허용되는 일부 구간의 자율주행 자동차가 상용화되면 자동차는 이동수단 외에 제2의 라이프 공간이 될 것으로 보인다. 운전석에 앉아 책을 읽거나, 신문을 보는 단순한 행동 외에도 운전자가 이동 중에 화상 회의를 하거나, 가족끼리 창밖으로 여행을 즐기거나 하는 등 동적인 행동도 가능해진다. 이에 따라, 영상 디스플레이(Display) 기술, 좌석 변형 기술 등 부속적인 기술과 더불어 자동차 인테리어 디자인에도 변화가 일어나고 있다.



이미 운전자 좌석이 180도까지 눕혀지는 것은 물론 좌석이 이동하거나 180도 회전하여 뒷좌석과 마주할 수 있는 구조도 가능해졌으며, 포드(Ford)에서는 영화를 보고 엔터테인먼트를 즐길 수 있는 자동차 시스템을 특허 등록했다. 해당 특허는 자동차가 자율주행 모드일 때 천장에서 프로젝트와 스크린이 내려와 차량 내부를 영화관으로 만들어준다.
이외에도 자동차에 탑재된 미디어 디바이스를 통해 다양한 취미 활동도 즐길 수 있을 것으로 보인다. 포드가 등록한 특허에서처럼 영화를 본다거나, 작은 테이블을 꺼내 프라모델을 만들 수 있을 것이다. 현대자동차와 BMW, 파나소닉 또한 자율주행 차량 내부 인테리어에 관심을 가지고 여러 기술을 개발 중이다.


※ 이미지 출처 : http://www.car-it.com/amerikaner-fuerchten-autonome-autos/id-0045480

글로벌 시장조사기관인 IHS에 따르면 전세계 자율주행차 예상 판매량은 2020년 1만대에서 2025년 60만대, 2035년에는 2100만대로 큰 폭으로 성장할 것으로 전망되고 있다. 현대자동차도 2018년 평창올림픽에 맞추어 시제품을 선보일 예정이다. 일본은 2020년 도쿄올림픽에 맞춰 국가적으로 자율주행 자동차를 내놓을 계획이다. 완전 자율주행 자동차 기술이 상용화된다면 스마트폰이 가져온 우리 삶의 변화만큼이나 큰 일상의 변화가 일어날 것이다. 이동 수단으로써 뿐만이 아닌 새로운 자동차 라이프스타일이 생겨나며 자동차 산업 외에 다양한 주변 산업도 함께 성장할 것으로 보인다. 자율주행 자동차 레이싱 대회나 오프로드 대회가 열리고, 자동차로 세계여행을 하는 것이 일상적인 일이 될지도 모르겠다. 자율주행차의 상용화가 가져올 자동차의 패러다임의 변화를 기대해본다. 


   

글 / 디자인맵 편집부