(4차 산업혁명) 15. 자율주행차 시대의 의미와 원리
이제 자율주행차에 대해 한번 생각해 볼까요?
앵커 : 어제 사망자 열두 명을 낸 인천대교 버스 추락사고 관련해서 경찰이 현장 검증을 실시합니다. 경찰은 사고 차량이 안전거리를 충분히 확보했는지 여부 등에 대해서 집중 조사할 예정입니다.
기자 : 인천대교 버스 추락 사고를 수사하고 있는 경찰은 오늘 오후 1시 사고 지점에서 도로교통공단과 함께 현장 검증을 실시한다고 밝혔습니다. 현장 검증에는 사고 당시 도로 위에 고장 난 마티즈 승용차를 세워 놓고 갓길에서 전화를 하던 운전자 40세 김모씨와 화물차 운전자, 고속버스 회사 관계자들도 부르기로 했습니다. 경찰은 현장 검증에서 바퀴 자국이나 가드레일 파손 정도 등을 살펴 사고 당시 정황을 구체적으로 파악할 계획입니다.
대부분이 사람에 의한 사고들이에요. 사람이 운전하면서 깜빡 졸았거나 딴 생각을 한 거죠. 요즘 졸음 운전하는 사람도 많지만, 핸드폰을 사용하거나 모바일 TV를 보는 사람이 굉장히 많아요. 그걸 없애려고 노력하는 겁니다. 뉴스 결과는 엄청나게 큰 차가 작은 차를 추돌해 많은 사람이 죽은 거예요. 만약에 운전자는 잘 모르더라도 앞에 고장 난 차와 큰 차 둘이 어떤 커뮤니케이션을 하고 있었다면 당연히 막을 수 있었을 겁니다. 전기적으로 컨트롤하는 게 더 쉽거든요. 대부분이 운전사의 잘못이겠죠. 운전 중 핸드폰을 사용하거나 내비게이션을 조작해 누르고, 도로는 점점 복잡해지고, 차도 막 끼어 들어오잖아요.
자율주행이라는 게 운전하지 않겠다는 건 아니에요. 만약에 자율주행이 보편화되면 처음에는 사람이 운전을 해요. 요새는 옆이나 앞에서 차가 끼어들면 ‘삑삑삑’ 하잖아요. 사람이 오면 사고가 나니까 그렇게 신호로 시작하는 거죠. 운전하면서 후진하는 경우, 뒤에 가까워져서 ‘삑’ 할 때 서야 되는 거예요. 이런 걸 시작으로 인공지능 센서가 늘어나는 겁니다. 단지 지금은 그걸 사람이 하는 거고, 나중에는 기계가 알아서 선다거나 피해 가거나 하겠죠. 그게 자율주행의 시작입니다. 어려운건 아니에요.
ADAS라는 시스템이 있어요. ‘첨단 운전자 보호 시스템(Advanced Driver Assistance System)’ 이라고 해서 운전할 때 나를 도와주는 장치입니다. 그것도 단계가 있는데, 높은 단계에 가게 되면 스스로 제어하는 겁니다. 지금은 이 정도 발전하고 있지 않을까 싶습니다. 앞으로 5년 혹은 10년 후 완전 자동주행 시대가 옵니다. 요즘 이거 말고 자동차가 어떻게 변하고 있나요? 전기차는 언제쯤 상용화될까요? 앞으로 10년쯤 되면 거리의 반은 전기차일 거예요. 지금부터 여러분들이 차를 살 때, 절대로 엔진으로 가는 차를 사면 안 됩니다. 왜냐면 나중에 그걸 되팔 수가 없어요. 아무도 안 쓰니까요. 만약에 형이나 아버지나 누가 가솔린차를 산다고 하면 “지금은 좀 기다려 봐요” 라고 얘기해 주세요. 적어도 하이브리드 차로 사야 합니다. 가솔린차는 5년 후나 10년 후 처분하고 싶을 때, 아무도 그 차를 안 산다는 얘기예요.
그렇다면 전기차의 장점이 뭘까요? 환경오염을 안 시켜요. 가솔린을 안 쓰니까요. 하지만, 전기를 생산하는 단계에서는 석유를 쓸 수도 있어요. 화력발전소를 이용해서요. 전기차의 또 다른 장점은 소음이 없다는 겁니다. 모터가 소리를 좀 낼 수는 있겠죠. 빨리 달리고 싶을 때는 그렇겠지만, ‘붕’ 한다든지 하는 소리는 안 나요. 그러면 사실 폼이 좀 안 나죠. 자율주행차가 좋은 게 엔진을 ‘부르릉’ 해서 켤 필요가 없다는 거예요. 그냥 이건 모터를 온/오프만 작동하면 가는 거예요. 살살 앞으로 갔다 뒤로 갔다가 하기 때문에 자율주행하기에 너무 좋은 겁니다.
엔진을 쓰게 되면 엔진 때문에 앞쪽이 튀어 나오기도 하고 브레이크도 따로 밟아야 되는데, 자율주행차는 전혀 그렇지가 않습니다. 버튼 하나만 누르면 쉽게 가고 서고 할 수 있는 것이라고 생각하면 됩니다. 자율주행이 되면 전기차와 맞물려 매우 편리한 시대가 됩니다. 위 그림은 자율주행차인데, 아직까지 테스트 중이에요. 굉장히 빨리 달리거나 천천히 달리는 것도 하는데, 운전사가 운전대를 놓고 있다가 돌발 상황이 발생하면 빨리 운전대를 잡고 대처하는 거죠. 일부러 구부러진 길을 갔을 때, 혹시 자율주행차가 리액션을 못할 때에만 사람이 대응하는 겁니다. 지금이니까 그렇지, 조금 있으면 사람보다 훨씬 잘할 겁니다. 기계가 훨씬 편리해요.
레이더(Radar)는 군사용인데, 뭔가를 감지하겠죠. 레이더는 뭐를 보내고 받아서 어디에 얼마만한 크기의 물체가 있고, 얼마나 빨리 움직이고, 어느 정도의 거리인지를 알아내는 겁니다. 깜깜한 상황에서도 사람보다 훨씬 멀리까지 볼 수 있어요. 레이더가 뭐의 약자일까요? RA는 라디오(Radio, 무선)예요. 무선으로 보내고 받는 거죠. 그 다음에 얘가 어디에 있다는 걸 탐지합니다. ‘레이더 디텍션(Radar detection’), 즉 전파 탐지가 기본입니다. 그걸로 시작해서 여러 가지를 만들어 냅니다.
어쨌든 레이더가 있고, 그 다음에 비디오카메라가 있어요. 이건 요새 ‘이미지 디텍션(Image Detection, 영상으로 상황 판단)’으로 많이 사용하고 있습니다. 또 자동차 앞에, 옆에 레이더같이 비싼 기기를 사용하지 않고, 센서로 가까운 데는 ‘울트라소닉(Ultra-sonic, 초음파)를 사용합니다. 광선 말고, 울트라소닉은 뭘까요? 적외선과는 좀 달라요. 적외선은 ’IR(infrared Red)’이에요. 초음파는 약간 높은 주파수인데, 사람이 듣지 못하는 정도예요. 이것을 이용해 물체와의 거리를 판단하고 제어합니다. 지금 상태가 어떤가를 인식해서 ‘서야 되겠다. 돌아가겠다.’를 판단합니다. 그 다음에 제어하는 거죠.
‘V2V(vehicle-to-vehicle)’는 뭘까요? to를 2로 썼는데, ‘차량과 차량 간의 통신시스템’을 말합니다. 뭘 하고 싶을 때, 내 차와 내 옆에 있는 차가 알아서 정보를 교환하는 거예요. 그 차가 지나가고 나면 또 다른 옆 차와 교환하는 거죠. 내 차가 얼마나 빨리 달리고, 가는 방향이 어디고, 차량의 크기 같은 정보 등을 모두 근처 차량한테 보내면서 서로 정보 교환을 하는 겁니다.
Vehicle-to-Vehicle(차량과 차량), 이건 요새 하는 것들이네요. Vehicle-to-Infrastructure(차량과 주변 시설), 이건 차량이 아니고 옆에 있는 물건들이에요. 건물이 옆에 있든지 쓰레기통이 옆에 있든지 주변 시설(Infrastructure), 예를 들면 노란 줄이 서 있거나 신호등이 있다면 서로 교신하는 겁니다. 미리 알려주는 거예요. ‘신호등이 저기 있구나, 빨간 불에서 파란 불로 바뀌었네.’ 그러면 알아서 살살 가다가, 빠르게 앞으로 가는 거죠, 사람의 생각과 똑같은 겁니다. 그래서 초음파 센서는 차가 바로 옆에 오게 되면 ‘삑’ 하며 소리를 내어 주의를 주지요. 가장 싸면서 가장 가까운 거리를 측정하며, 비가 오나 눈이 오거나, 또 깜깜한 밤에도 작동하는 것이 초음파 센서예요. 레이더와는 많이 다르죠.
라이더는 또 뭘까요? ‘라이트 디텍션(LIDAR, Light Detection and Ranging)’ 인데요, 아까 레이더는 ‘라디오 디텍션’ 이었죠. 이것은 라이트를 가지고 합니다. 라이트로 할 때의 장점은 우리가 보는 것과 비슷하게 스캐닝 할 수 있다는 겁니다. 전체를 한꺼번에 볼 수 있는 거죠. 레이더가 한 포인트를 볼 수 있다면, 라이더는 전체를 봐서 어떻게 될 것이라고 ‘맵핑(mapping)’, 즉 지도 작업을 합니다. 맵핑을 해서 같이 만들게 되면 매우 좋은 차가 될 거라고 생각하고 있죠. 초음파 센서가 있고, 레이더가 있고, 카메라가 있고, 라이더가 있습니다. 재밌는 얘기들이 나오고 있죠. 좀 어려운 건 날씨 조건에 따라 정확성이 떨어지지 않을까 하는 겁니다. 비가 오면 어떻게 될까요? 비가 오면 잘 안 보이고, 레이더도 제 역할을 잘 못하겠죠. 또 교차로를 지나가는데, 갑자기 차가 확 튀어나왔어요. 사람이 막 지나가요. 빨리 대응하기 힘들어요. 하지만 주변 시설(Infrastructure)을 잘 알고 있고, 사람이나 차의 움직임을 미리 감지할 수 있다면 대응할 것이라고 생각하고 있어요.
세계적 기업 테슬라에서 만든 전기차가 얼마 전에 사고를 냈죠. 테슬라의 차가 사고를 냈을 때, 어떤 상황이었냐면 요. 차가 돌려고 했는데, 앞에 가는 트럭이 마침 하얀 색깔이었어요. 하얀색과 하얀색 구분을 못한 겁니다. 그래서 트럭이 오는 걸 모르고 이쪽으로 가라는 건 줄 알고 들어갔다가 크게 부딪히게 됐지요. 참 그런 게 애매하죠. 왜냐면 앞에 오는 차가 하얀 색깔이었고, 하얀색 유도 라인이 있었던 거죠. 이건지 저건지 판단을 못한 겁니다. 앞으로도 여러 사고가 계속 나겠지만, 점점 기술이 발달되면서 나아질 거라고 생각하고 있어요. 여러 가지 돌발 상황을 기지국이 미리 알아채고 사고를 피해 가면 좋겠어요.
내비게이션 같은 게 요즘은 꽤 괜찮죠. 사고 난 곳을 미리 알아서 피해 가라고 얘기하는 게 정보를 수집하는 겁니다. 이런 게 전부 최근 나와 있는 ‘인텔리전트 트렌스포테이션 시스템(Intelligent Transportation System) 이라고 보면 좋겠어요. 이런 시스템과 각 나라가 제공하는 정보, 차가 제공하는 정보, 그리고 내가 아는 정보, 이 모든가 합쳐지면 좋은 자율주행차가 나올 것이라고 생각합니다.
이제는 ‘V2X’ 라고 얘기하는데, 이건 ‘모든 사물(Everything)과의 통신’ 이에요. 기존에는 ‘차량 간 통신(V2V, Vehicle-to-Vehicle)’ 이고, ‘차량과 인프라 간 통신(V2I, Vehicle-to-Infrastructure) 이었는데, 이제는 ’차량과 사물 간의 통신(V2X, Vehicle-to-Everything)’ 입니다. 옆에 있는 모든 것과 통한다는 거죠. 그게 사물인터넷(IoT)의 시작입니다. 즉 IoT가 여기 들어가 ‘V2X(Vehicle-to-Everything)’ 라고 보시면 돼요. 그때 ‘Everything’을 X라고 표시한 겁니다.
이런 필요한 기술 지침과 전방 교통 정보 모두를 받아들인다면, 쉬운 건 아니지만, 우리도 이런 정보통신을 할 수 있다고 생각해요. 이건 예방 조건입니다. 차가 오는 걸 미리 안다거나 사람이 지나간 걸 미리 알게 되면 멈출 수 있잖아요. 그래서 앞으로 이런 센서가 많이 붙게 됩니다. 앞과 뒤를 잘 볼 수 있으면 옆에 라인을 따라서 쭉 가면 되고, 옆 라인에서 누가 끼어들어오지만 않으면 ‘크루즈 컨트롤(Cruise control, 자동속도조절)’이 가능해요. 앞차하고 100미터로 떨어뜨리겠다, 뒤차와 100미터 떨어뜨리겠다고 하면 기기들이 서로 정보를 교환하면서 자동차가 쭉 가는 겁니다. 사람은 가만히 있어도 크루즈 컨트롤이 되는 거죠. 전체적으로 굉장히 빠른 시간 내에 모두 빠져나갈 수 있게 만들어지는 거죠. 그런 것을 ‘스마트 크루즈 컨트롤’ 이라고 합니다.
또 ‘긴급 제동 장치(ABS)’ 라고 있는데요. 이는 ‘자동 브레이크 시스템(automatic braking system)’ 이라고 합니다. 비나 눈길을 갈 때 밟으면 미끄러지잖아요. 미끄러져서 네 바퀴가 똑같이 움직이지 않게 되면 자동차가 알아서 ‘잠김 장치(anti-lock)’ 브레이크를 시작합니다. 발에 느껴져요. 나는 한번 누르고 있는데, 기계가 알아서 막 밟아요. 그래서 미끄러지지 않게 하는 겁니다. 이렇게 돌발 상황까지 컨트롤할 수 있게 만들어져 있습니다.
주차는 아까 처음에 얘기한 것과 같아요. 누르면 자기가 알아서 주차하는 겁니다. 그쪽 지도맵을 알고 있고, 어디 어디가 비어 있는지를 안다면, 그 자리에 알아서 싹 들어가는 거죠, 볼일을 보고 나와서 차를 부르면 거꾸로 싹 나와 가지고 우리 앞에까지 오는 겁니다.
‘차선 이탈 방지 기술’도 쉽죠. 요샌 많이 이용하고 있어요. 가다가 내가 깜박 졸거나 할 때, 차선이 노랗게 되어 있는 곳으로 살짝 들어가려고 할 때, 나는 가만있는데 자율주행차가 알아서 가운데로 돌아갑니다. 아주 어려운 건 아니에요. 전체 운전을 하진 않지만, 차선을 넘어갈 때, 앞으로 곧장 가게 만들어 주는 보조 장치예요. 차선 유지도 마찬가지고요. 처음에는 굉장히 쉽게 시작했는데, 점점 복잡하게 되어서 나중에는 타기만 하면 알아서 가는 거죠. 우리가 운전을 안 하고 다른 일을 하고 있어도 알아서 목적지까지 가게 될 겁니다.
이런 기술과 전기차가 맞물리게 되는 시점이 앞으로 5~10년이에요. 5년 정도 되면 대충 비슷한 차들이 시험용으로 나오고, 10년 정도 되면 완벽해질 겁니다. 서울 시내에서 그렇게 할 수는 없을 거예요. 왜냐하면, 다른 차들도 그 시스템을 갖추어야 되는데, 그럴 리가 없죠.
시작할 때는 새로 만드는 뉴타운 시티를 정해 놓고 ‘여기는 자율주행 도시입니다.’ 라고 해서 모든 시스템이 거기에 맞춰 있게 되고, 차가 들어가면서 자동적으로 움직일 수 있으면 좋겠죠. 그렇게 하려고 몇 군데를 지정한 후, 돈을 많이 들여서 시작할 수도 있습니다. 앞으로 2025년 혹은 2027년 정도가 되면 실제로 굉장히 많은 차들이 가능할 것이라 생각합니다.
권순이 외 7인. 미래 인재를 만드는 4차 산업혁명 멘토링. 북캠퍼스.