[자율주행차 빅뱅] ②인지·판단·제어까지…자율주행, 어디까지 진화했나

자율주행 기술이 세계 경제를 이끄는 자동차와 정보기술(IT) 산업의 융복합 추세와 파급 효과를 조망할 수 있는 바로미터로 부상했다. 2020년 본격 상용화를 예고한 자율주행차는 자동차 산업은 물론 우리의 일상생활과 경제, 문화 등 다방면에 걸쳐 많은 영향을 미칠 것으로 예상된다. IT조선은 자동차 업계 최고의 화두로 떠오른 자율주행차 기술의 현재와 미래를 살펴본다.

자율주행 기술을 탑재한 신차들이 속속 등장하고 있다. 2015년 말 출시된 제네시스 EQ900은 고속도로 주행지원 시스템(HAD), 후측방 충돌 회피지원 시스템(SBSD) 등 사고를 예방해주는 첨단 신기술로 무장했다.

고속도로 주행지원 시스템은 차간거리제어기능(ASCC)과 차선유지기능(LKAS), 내비게이션 정보가 복합적으로 융합된 기술이다. 차간 거리와 차선유지는 물론 전방 차량 정차 시 자동 정지와 재출발, 제한속도 구간별 속도 조절 등의 기능을 통해 안전한 주행을 지원한다.

후측방 충돌회피 지원 시스템은 차로 변경 중 후측방 시야 사각지대의 차량으로부터 추돌 위험 상황이 감지될 경우 변경하려는 방향의 반대편 바퀴만 제동해 기존 차선을 벗어나지 않도록 제어하는 기능이다.

이처럼 제네시스 EQ900에 탑재된 자율주행 신기술은 자율주행 기술을 구분하는 0~5단계 가운데 2단계에 해당한다. EQ900을 구매하는 고객 가운데 첨단 신기술을 선택하는 비율은 80%를 넘어섰다.

◆ 자율주행 기술, 인지,판단,제어 기술 기반

일반적으로 자율주행 자동차의 핵심이 되는 자율주행 기술은 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS: Advanced Driver Assistant System)을 기반으로 한다. ADAS는 크게 인지, 판단, 제어 세 분야의 기술로 구성된다.

자율주행은 카메라와 레이더, 초음파 등의 센서를 통해 상황을 인식하고, 전자제어 시스템(ECU) 등에서 상황에 대한 정보를 판단한 뒤 가속과 감속, 조향, 제동 등으로 차량을 적절하게 제어함으로써 가능해진다.

사람의 눈에 해당하는 인지는 센서나 카메라를 통해 환경을 인식하는 것을 의미한다. 두뇌와 같은 역할을 하는 판단은 컨트롤러를 통해 신호를 처리하거나 주변 상황에 따라 차량의 움직임을 결정한다. 제어는 혈관이나 근육, 신경계처럼 속도를 조절하거나 방향 제어, 제동 등 직접적인 움직임을 관할한다.

주행상황을 인식하는 센서 기술의 고도화, 정보를 판단하는 전자제어 시스템과 실제 차량의 움직임을 제어하는 조향,제동 장치 등이 어떤 돌발 상황에서도 서로 유기적으로 작동해야 안전한 자율주행이 가능하다.

◆ 완전 자율주행까지 0~5단계 구분 발전

미국자동차공학회(SAE: Society of Automotive Engineer)는 자율주행의 기술 수준에 따라 0단계에서 5단계까지 총 6단계로 분류하고 있다. 0단계(Level0 No Automation)는 운전자가 차량을 직접 제어하는 단계로 시스템이 주행에 영향을 주지 않는다.

1단계(Level1 Driver Assistance)는 특정 기능의 자동화 단계다. 운전자는 차량의 속도나 방향을 통제하면서 특정 주행조건 아래 개별 기술의 도움을 받을 수 있다. 현재 신차에 상용화된 어드밴스드 스마트 크루즈 컨트롤(ASCC), 차선유지 지원 시스템(LKAS) 등의 개별 기술이 1단계에 속한다.

2단계(Level2 Partial Automation)는 기존 자율주행 기술들이 통합되는 단계다. 어드밴스드 스마트 크루즈 컨트롤(ASCC), 차선유지 지원 시스템(LKAS)이 결합해 고속도로 주행 시 차량과 차선을 인식, 앞차와 간격을 유지하고 자동으로 조향하는 것이 2단계에 해당한다. 2단계까지는 여전히 운전자가 차량 통제의 주도권을 갖고 있다.

3단계부터는 점차 자율주행 시스템의 개입이 커지게 된다. 3단계(Level3 Conditional Automation)는 부분 자율주행 단계로, 운전자의 조작 없이도 목적지 경로 상 일정 부분의 자율주행이 가능하게 된다. 도심 교차로나 신호등, 횡단보도 등을 인식해 자동으로 차량을 제어하고, 고속도로에서 일정 구간의 교통 흐름을 고려해 자동으로 차선을 변경하는 등 부분 자율주행이 이뤄진다.

4단계(Level4 High Automation)는 운전자가 정해진 조건에서 운전에 전혀 개입하지 않는 단계다. 시스템은 정해진 조건 내 모든 상황에서 차량의 속도와 방향을 통제하는 등 적극적인 주행을 하게 된다. 최근 현대차가 CES 2017에서 시연 중인 아이오닉 자율주행차가 4단계에 해당한다.

최종 5단계(Level5 Full Automation)는 운전자의 개입 없이 차량이 스스로 목적지까지 운행하고 주차하는 등 운전자가 없어도 주행이 가능한 단계를 의미한다. 도어 투 도어(Door to Door)가 가능한 통합 자율주행 단계로, 처음 시동을 켠 후 목적지에 도착해 주차가 완료되는 시점까지 사실상 완전한 자율주행이 가능하게 된다. 5단계에서는 V2X(Vehicle to Everything)가 실현돼 차량과 차량, 차량과 인프라 간 통신으로 더 넓은 지역의 정보를 수집, 최적의 경로로 주행할 수 있다.

IT조선 정치연 기자 chichi@chosunbiz.com