자율주행 자동차 개요
국민의 행복과 삶의 질 향상을 위하여 안전한 이동성을 제공하고 운전자와 탑승자에게 quality-car-life를 제공하는 것은 국내 자동 차 산업의 당면과제이다. 즉, 교통사고로 인한 인명과 재산피해는 경 제적 손실뿐만 아니라 정량화할 수 없는 사회적 손실이 막대하다는 점에서 반드시 줄여야 하고 복지교통 국가 실현을 위해서 외부와 소 통할 수 있는 미래 이동수단을 개발하는 것은 꼭 필요한 산업적 이 슈이다.
현재 자동차의 운전에서 운전자는 주행, 회전, 정지라는 일련의 조작을 확실하게 하는 것을 전제로 안전운전의 의무를 수행할 필요가 있다.
자율 주 행 자동차는 기계 중심의 기술에서 센서 융합, 정보통신, 첨단교통, 지 능 제어, 필드로봇 등의 신기술을 융합한 복지교 통 사회용 미래형 이동수단으로 자동차 스스로 주변 환경을 인식, 위험을 판단, 주행경로를 계획하여 운전자의 주행 조작을 최소화하고 스스로 안전주행이 가능하여야 한다.
이러한 자율주행 자동 차는 교통체증의 해소, 교통사고의 절감, 산업융합의 촉진과 같이 그 효과가 클 것으로 기대되며 글로벌 시장은 자율주행 자동차로 패 러다임이 전환하고 있다. 이런 관점에서 자율주행 자동차의 기술역 량을 확보하여 글로벌 시장을 조기에 선점할 필요가 있다.
자동차의 자율주행은 도로 본선 상에서는 고속도로, 일반도로의 주행이 고려돼 며 도로 본선 외에서는 주차장, 전용궤도/도로에서 이용이 고려된다. 또한 주행 형태도 차량 단독에 의한 주행에서 운전자가 수동으로 주행하는 군집 주행과 전방 차량을 추월해서 주행하는 형태 등 다양 한 시나리오가 존재하게 된다.
자동차산업의 성장 정체화, 소 비자 니즈의 다양화 등으로 21 세기 글로벌 시장은 기술·산업 간의 창조적이고 미래 지향적인 융합이 필수적이라고 할 수 있다.
이러한 관점에서 자율주행 자동차는 다양한 아이디어/설루션이 자동차 업계 만으로 제공되기 곤란하여 자동차산업을 개방형 혁신구조로 개 편하고 기술제휴, 공동연구 등을 통해 산업 간 상생발전 이 가능하도록 산업 생태계를 조성할 수 있다.
이러한 산 업 생태계를 바탕으로 자동차산업의 구조 고도화와 체질 개선을 통해 산업융합을 바탕으로 하는 지속 가능한 원 동력과 고부가가치 신산업·신직역 발굴이 가능할 것으로 기대된다.
특히 사용자-자동차-ICT-ITS 등의 전략 적인 협력관계로 소비자 확대에 따른 인간친화형 서비스 개발 및 콘텐츠 공급이 가능할 것으로 기대된다
자율주행 자동차 개발 동향
미래 자동차산업을 주도할 자율주행 자동차의 능동적인 대응과 글로벌 경쟁력 확보를 위한 정책적, 경제적, 사회적, 기술적 환경을 분석한 결과는 다음과 같다.
북미, EU는 Future Mobility 정책을 마 련하여 추진 중에 있으며 향후 사회 공존을 위한 자율주행 자동차가 Future Mobility를 주도할 것으로 전망. 자동차의 한계를 초월한 에너지, 환경, 안전, 편의, 인간 친화성, 효율성을 제고한 모빌리티 관점의 Smart Innovation 추진전략의 수립이 필요하다.
미래 자동차산업은 제조사, 판매자 중심의 수동적 산업구조에서 구매자 중심의 능동적 산 업 구조로 급변할 것으로 전망한다. 신규 구매계층(고령자, 여성)의 확보와 기존 구매계층(Y세대)의 이탈 방지를 위해서 자동차 업체의 사업 전략 재조명 필요하고 미래 자동차 산업의 사업 주체는 보수적인 자동차 업체가 아닌 서비스 중심의 new players(금융, IT 등)로 변화할 가능성도 존재한다.
미래는 네트워크 사회로 발전하고 사회 인프라와 지속적인 커뮤니케이션을 통해 이동의 효율성을 추구. 미래 자동차산업의 경쟁력은 자동 차를 만드는 기술력보다는 사회와 공존하면서 다 양한 서비스를 제공하는 신개념 모빌리티 확보가 필요하고 친환경(특히, CO2 규제), 고령화, 도시 화, 개인화 등의 사회적 환경변화로 독립형 모빌 리티에서 공존형 모빌리티로 변화가 예상된다.
해외 선진업체는 글로벌 시장을 선도하고 브랜드 이미지 강화를 위해 자율주행 자동차의 핵 심기술 육성에 전념. 국가차원의 청사진과 전략을 마련하고 기술개발사업과 인프라 구축사업이 통합 지원되도록 하여 상용화, 실용화 추진 필요 미국 경제주간지 비즈니스 위크는 자율주행 자동차를 중심으로 한 미래 자동차산업의 비전을 제시하였고 교 통 체증 해소, 운전자로 인한 사고 위험요소 제거를 위 한 주요 대안으로써 10년 이내 자율주행 자동차 시대 가 도래할 것으로 예상했다.
이미 구글 이외에도 BMW, GM, 폭스바겐, 도요타, 닛산, 혼다 등이 자율 주행 자동차의 기술개발에 적극적으로 동참하고 있다. 미국에서는 자동차 완성업체와 국방부 중심에서 ICT 업체로 기술개발이 확대되고 있는 추세이다.
캘리 포니 아의 PATH 프로그램 중 AHS(Automated Highway System)는 1997년 미국의 캘리포니아주와 CMU에서 고속도로의 제한된 환경 하에서 군집 주행을 시 연하였 다. DARPA(美국방 고등 연구 계획국)는 무기 무인화 관 점에서 자율주행 자동차 기술을 향상하고 발전하기 위하여 2004년“DARPA Grand Challenge를 개최하였다.
인터넷 기업 구글은 무선(Wireless)에서 무인(Driverless)이라는 모토로 2005년 DARPA Grand Challenge에서 우승한 스탠 퍼듀대의 인공지능 분야 스런 교수의 주도하에 자율주행 자동차를 개발 중에 있다. 유럽에서는 EU, 자동차 완성업체 및 부품업체가 공동으로 저속용 및 고속용으로 이원화하여 기술개발을 추진하고 있다.
eSafety CyberCar 프로젝트에서 프랑스 INRIA(국립정보연구소)를 중심으로 컨소시엄이 구성돼 어 저속 구간에서 1~2인승 모빌리티로 충돌 회피, 정지 차량 추월 등의 자율주행 기술을 개발하였다.
볼보가 주 도한 SARTRE 프로젝트에서는 고속구간에서 자동으로 차량을 제어하면서 맨 앞의 선도차량에 전문 드라이버가 탑승하는 2중의 안전장치로 사고를 예방하고 불필요한 자동차 움직임을 줄여 연비 향상을 도모하고 있으며 운전자 없는 무인운전 실현을 위한 프로젝트로 도로 상에 로드 트레인을 형성하고 자율주행이 가능한 기술을 기반으로 보다 안전하고 편안한 주행환경을 만들기 위해 기획하여 스웨덴 예테보리에 프로젝트 전용도로까지 만들었고 2012년 바르셀로나 외곽의 자동차 전용도로에서 시험 주행을 안정적으로 마무리했다.
마지막으로 일본에서는 국토교통성, 자동차 완성업체 및 부품업체가 공동으로 기술개발을 추진 중이며 세계 최초로 고령자 맞춤형 1인승 모빌리티(도요타 COMS)를 양산 중에 있다. 무인운전의 연구를 지능형 자동차에 대한 3단계의 프로젝트와 연계하여 추진하고 있으며 국토교통성에서 2012년 6월 고속도로 상에서 제 한적인 자율주행이 가능한 Auto Pilot System 추진위 원회 신설하고 2020년 동경올림픽과 연계하여 실용화를 위한 준비를 추진하고 있고 도요타, 닛산, 혼다는 2020년까지 양산 모델을 출시할 예정이다.
국내에서는 미래형 자동차의 기술개발과 산학협력, 인력양성의 장을 마련하기 위하여 산업통상자원부와 현 대 기아자동차가 주최하는 경진대회를 중심으로 자율 주 행 자동차의 기술개발이 추진되고 있으나 안타깝게도 관련 부품산업의 기반 조성 부족과 법·제도적인 현안으로 상용화에 대한 구체적인 계획을 수립하지 못하고 있는 상황이다
자율주행 자동차 핵심 부품 기술
1. 레이더(라이더) 기반 주행 상황인지 모듈 주행환경 상의 다양한 대상 물체(또는, 주행 상의 장 애물)의 거리 및 부피를 측정하여 대상 물체의 정확한 거리와 공간정보를 인식하는 레이더(라이더) 센서 기술에 추가해서 디지털 맵, V2V 통신 등 다양한 정보들을 융합하여 전방위 대상 물체에 대한 정확한 거리와 공간 정보를 제공할 수 있는 핵심부품 기술
2. 영상 기반 주행 상황인지 모듈 주행차로 유지 및 다차선 변경, 합류로 및 분기로 합 류 지원, 주차 유도 및 자동 주차 등을 위해 영상센서 기 반의 차선, 표지판, 차량, 이륜차 등의 형상정보와 거 리정보에 대하여 주행 외란에 강건한 검출 기술 및 초고 해상도 카메라 모듈 기술
3. 통합 운전자 상태 인지 기반 자율주행 개인화 모듈 자율주행 주행환경에서 다양한 인터페이스를 통하여 운전자의 상태 및 의지를 파악하고 주행 상황과 융합된 정보를 주행 제어에 반영함으로써 운전자 중심의 자율 주 행 구현을 위한 주행환경의 개인화 기술
4. 사고 원인 규명을 위한 ADR 모듈 자율주행 자동차의 사고 시점 전·후 일정 시간 자동차의 내·외부 영상 및 음성정보, 서라운드 센서 정보, V2X 통신정보, IVN을 통한 차량정보 등을 저장하며 필요시 저장되었던 데이터의 확인이 가능한 ADR (Autonomous-driving Data Recorder) 모듈 기술
5. 확장성/범용성/보안성 기반 V2X 통신 모듈 자율 주행하면서 도로 인프라 및 다른 자동차와 지속 적으로 상호 통신하며 교통상황 등 각종 유용한 정보를 교환·공유하는 차량-도로(V2I), 차량-차량(V2V), 차 량-노매딕(V2N) 간의 양방향 통신을 기반으로 다양한 소통·협업하는 형태의 서비스가 가능한 차세대 통신 모듈 기술
6. 자율주행용 도로/지형 속성 정보를 포함한 디지털 맵 자율주행에 영향을 주는 도로의 모든 정적인 주행환 경 정보를 차로 단위의 고정밀 3D 형식으로 구성하여 자율주행을 위한 전방 주행 상황 예측 및 주변 상황 인식 성능 향상이 가능한 자율주행용 고정밀 3D 맵 기술
7. 보급형 고정밀 복합 측위 모듈 자율주행을 위해서는 차량의 위치와 헤딩 각도를 실 시간으로 정확하게 확보하고 있어야 하므로 주행차량의 절대 위치를 추정하기 위한 위성신호와 더불어 주행환경 및 공간정보를 이용하여 환경에 구애받지 않고 정확하 고 강인한 측위 기술
8. Fail Safety를 고려한 스마트 액추에이터 모듈 자율주행 차량의 주조 향 장치 및 주제동 장치 고장 발생 시 운전자의 개입 시점까지 차량 안정성 확보를 위 한 Fail Safety가 반영된 고신뢰성 전동식 이중 안전 조 향 및 제동 액추에이터 모듈 기술
9. 운전자 수용성 기반 자율주행 HVI 모듈 자율주행 환경에서 인포테인먼트 기기의 복잡성을 관 리하고 운전자(운전 취약자 포함)의 조작/인지 부하 및 주행 불안감 최소화, 감성 및 수용성을 극대화할 수 있는 UX/UI 기반의 최적의 운전자 편의 제공이 가능한 차세대 지능형 HVI 모듈 기술
10. 차세대 IVN 기반 통합 DCU 차량의 정보계와 제어계를 통합하기 위해 최적화된 자율주행 지원용 표준 IVN(In-Vehicle Network) 플랫 폼 개발과 보호 복구 기능이 고려된 통합 도메인 제어기 (DCU : Domain Control Unit) 설계기술
자율주행 자동차 추진방안
기존 지능형 자동차에 이은 자동차산업의 차세대 고 부가가치 기술로 자율주행 자동차의 핵심부품을 기존 자동차산업과 ICT·SW 산업과의 융합을 통해 개발하 여 First Mover 로서 글로벌 시장을 선도할 필요가 있고 산업 및 시장이 크게 성장할 것으로 예상되는 2020년을 상용화 목표로 완성차업체, 대형 부품기업, 중소·중견기업 및 비영리기관의 유기적 협업을 통하여 자율주행 자동차 기술(특히, 핵심부품)의 상용화 및 국 내시장 방어, 글로벌 시장 선점을 할 필요가 있다.
그리고 법·제도적 정비가 크고 상용화 가능성이 낮 은 레벨 3, 4의 완전 자율주행 보 다는 운전자, 사회적, 산업적 수 용성이 충족되고 상용화 가능성 이 높은 레벨 2 정도의 (반) 자율 주행 자동차 관련 기술을 국산화하고 시장환경에 맞추어 레벨 3, 4로 발전시켜 나갈 필요가 있고 자율주행의 적용범위도 보행자, 이륜차, 횡단보도 등과 같은 복잡 한 돌발변수가 없는 자동차 전용 도로로 제한해서 실용화가 우선적으로 추진되고 국민적 공감대를 형성하면서 모든 도로에 확대해나가는 것이 바람직하다고 판단된다.
또한 제한적인 국가 자원을 집약하여 효율적으로 활 용, 포화상태인 국내 시장에서 경쟁을 심화시키는 것 보 다 글로벌 시장을 선도할 수 있는 중소·중견기업을 집 중적으로 육성, 자동차-ICT 융합에 대한 다양한 아이 디어를 가지고 있는 ICT 업체의 참여를 확대하고 산업 융합을 통한 창조경제 실현 및 국가경쟁력 강화, 지금 까지 대기업에 종속되었던 부품업체의 사업구도를 복수 수요처로 다각화해서 부품업체(특히, 중소·중견기업)의 안정적인 매출/수익을 확보하여 미래 자율주행 자동 차 산업의 글로벌 시장을 선도할 수 있는 대중소 상생모 델 마련이 중요할 것으로 생각된다.
자율주행 자동차 개발의 미래와 시사점
자율주행 자동차는 인간에 의한 운전조작이 필요 없이 목적지·경유지를 등록하여 안전하게 목적지에 이동하는 것이 가능하다. 이와 같은 자 율주행 자동차가 실현되어 보급이 확대되기 위해서는 운전자 수용 성, 사회적 수용성, 산업적 수용 성을 동시에 만족해야 한다.
실용화 관점에서 관련 기술을 허가하기 위한 제도적(예, 표준 화, 주파수 할당) 및 법규적(예, 안전규제, 인센티브) 정비가 필요하며 글로벌 시장의 환경변화에 능 동적 및 선제적으로 대응하기 위해서는 범국가적인 차 원에서 연구 지원사업이 유기적으로 진행될 수 있는 정책기반 마련이 필요하다.