이미지 센서·정밀 GPS로 돌발 상황 대처… 차선 변경·고장 진단·주차도 척척

영화 ‘트랜스포머’나 어린이 애니메이션 ‘또봇’ ‘카봇’, 1980년대 안방극장을 주름잡던 ‘전격Z작전’. 이들의 공통점은 무엇일까.

정답은 인공지능을 갖춘 무인자동차가 등장한다는 것이다.

주말이나 연휴에 꽉 막힌 도로에서 가다 서다를 반복하거나 몸은 피곤한데 장거리를 이동해야 하는 운전자라면 누구나 한번쯤 다른 사람이 대신 운전을 해 주거나 저절로 알아서 움직이는 차가 있었으면 좋겠다는 상상을 해봤을 것이다.

●노인·장애인 등 운전 약자에게 ‘희망’

1771년 프랑스에서 증기로 움직이는 최초의 자동차가 나오고 1886년 독일의 카를 벤츠가 가솔린 내연기관을 장착한 3륜 자동차를 개발한 이후 자동차 기술은 빠른 발전을 거듭해 왔다. 더군다나 정보통신기술(ICT)이 차량에 적용되는 범위가 확대되면서 SF 영화에서나 볼 수 있었던 무인차를 도로에서 볼 날이 점점 다가오고 있다.

실제로 미국 스탠퍼드대와 MIT, 독일 베를린자유대 등 세계 유명대학들과 구글, BMW, 벤츠, 아우디, 도요타 등 유수의 자동차 기업들이 무인차 기술 개발에 나서고 있다. 우리나라에서도 현대·기아자동차 등 기업들과 대학, 정부가 무인차 기술 개발에 적극 나서고 있다. 지난 11월 22일과 29일 미래창조과학부와 산업통상자원부, 국토교통부가 공동으로 오전 9시 30분부터 1시간 동안 차량 통제 상황에서 서울 영동대교 북단에서 코엑스까지 도로 주행 시연 행사를 갖기도 했다. 자동차 업계와 공학계는 무인차가 활성화되면 교통 효율성을 높이는 것은 물론 교통사고로 인한 사망자와 부상자를 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 보고 있다. 또 노인이나 장애인 등 운전 약자들의 이동성을 높이는 데도 도움을 줄 것으로 기대하고 있다.

우리가 흔히 무인자동차라고 하는 것은 운전자의 조작 없이 자동차 스스로 주변 환경을 인식하고 주행 상황을 판단해 차량을 제어해 목표지점까지 가는 자율주행차를 말한다. 무인차는 로봇공학, 컴퓨터공학, 위성항법장치(GPS), 정밀센서, 전자제어 등 첨단 기술의 총집합체다. 무인차는 이런 기술을 바탕으로 목적지까지 여러 경로를 만들어 내고 최적화 경로를 찾는 단계, 다양한 센서를 이용해 위치와 장애물 정보를 인지하는 단계, 상황을 판단해 경로를 재생성하거나 회피를 결정하는 판단 단계, 실제 임무를 수행하는 제어 단계를 거치며 자율 운행한다.

●목적지까지 최적화 경로 찾아내

무인차에서도 가장 중요한 가치는 안전이다. 특정 센서만 갖고는 각종 돌발상황에 제대로 대처하기 어렵기 때문에 무인차에는 운전자의 눈 역할을 담당하는 다양한 센서들이 부착된다.

운전자들이 안전 운행을 위해 시각 정보를 가장 많이 활용하는 것처럼 무인차도 이미지 센서를 이용해 차량 주변에 있는 다른 차, 보행자와 기타 장애물을 파악하고 중앙처리장치인 컴퓨터에서 이런 움직임을 추정해 교통사고의 위험도를 판단해 움직인다. 우선 교통사고 위험을 줄이기 위해서 이미지 센서나 레이더, 레이저 센서, 오차범위를 10㎝ 이내로 파악하는 정밀 GPS를 이용해 전후방에 위치한 차량을 인식하고 차간거리 정보와 속도를 파악해 잠재적 충돌 위험을 감지하고 회피하는 전후방 차량 검출기술이 대표적이다. 이 기술은 앞쪽의 차가 급정거를 하는 등 돌발상황이 발생할 경우 충돌을 방지하거나 어쩔 수 없이 충돌하게 되는 경우 피해를 최소화하기 위해 브레이크나 엔진 출력을 제어하는 지능형순항제어(ACC) 시스템과 연동된다. 또 운전자가 졸음운전이나 전방 주시 부주의로 의도치 않게 차선을 벗어날 경우 경고하는 차선이탈방지시스템(LDD)은 이미 고급 자동차의 옵션으로 활용되고 있다. 무인차에서는 차선을 감지하고 보도와 중앙선을 구분해 자동차가 차선을 따라 안전하게 움직이도록 하는 핵심기술 중 하나다.

●상용화 위해 관련 법·보험 등 대응책 마련해야

야간 주행 시 적외선을 발사해 사물을 인식하는 나이트비전, 자동차 구동장치인 액셀러레이터와 브레이크, 조향장치 제어를 위한 액추얼 시스템, 자동차의 운행 상황을 수시로 감시하는 운행감시 및 고장진단 시스템, 통합관제 시스템도 무인차에서는 빼놓을 수 없는 기술들이다. 이 밖에 자동주차, 사각지대 정보 안내 등의 시스템들도 무인차 운행을 위해서 반드시 필요한 기술이다.

한국과학기술기획평가원(KISTEP) 차두원 연구위원은 “무인차 상용화 시기는 다양한 주행 환경에서 발생하는 위험을 완벽하게 제어할 수 있는 시스템 안정성이 구현돼 최소한 사람 정도의 운전 능력을 가질 때”라고 설명했다. 그는 “무인차의 상용화를 위해서는 기술적인 문제 해결과 동시에 도로 및 자동차 관련 법제도, 무인차의 규격과 성능, 안전성 기준과 도로 시험주행 관련 기준, 사고 발생 시 보험 및 배상책임 기준 등 비기술적인 대응책을 마련하는 것이 필요하다”고 말했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr