운전자가 핸들과 가속페달, 브레이크 등을 조작하지 않아도 스스로 목적지까지 찾아가는 자동차를 말한다. 엄밀한 의미에서 사람이 타지 않은 상태에서 움직이는 무인자동차 (Driverless Cars) 와 다르지만 실제론 혼용되고 있다.

자율주행 자동차가 실현되기 위해선 수십가지의 기술이 필요하다. 차간 거리를 자동으로 유지해 주는 HDA 기술이 그 중 하나다. 이 외에도 차선이탈 경보 시스템 (LDWS), 차선유지 지원 시스템 (LKAS), 후측방 경보 시스템 (BSD), 어드밴스드 스마트 크루즈 컨트롤 (ASCC), 자동 긴급제동 시스템 (AEB) 등도 필요하다. 자율주행 기술은 스마트카의 핵심기술로 꼽힌다.


1. 추진 배경

우리나라 자동차 산업도 지속성장은 장담 못하는 상황이다. 2014년 중국, 미국의 성장세로 2013년 대비 2.0% 성장을 이뤘다. 중국은 내수둔화에도 불구하고 전년비 7.3% 증가, 6년 연속 1위 판매시장을 수성하였다. 미국, 일본, 독일이 그 뒤를 잇고 우리나라는 전세계 5위의 자동차 생산국이다. 2013년 기준으로 국내 제조업 고용은 11.4%, 생산은 12.1%, 부가가치는 11.4%이며, 2014년 기준으로는 자동차 수출은 13.2% (756억불), 자동차 관련세수는 14.7%이다.

중국 20대 자동차 브랜드의 생산 능력만 하더라도 2020년에는 2014년 보다 2,143만대 증가한 5,824만대로 업계는 전망하고 있다. 중국계가 1,220만대 늘어 가장 많지만, 증가율 기준으로는 유럽계가 81.3%로 최고이며 한국계는 103만대가 늘어나지만 증가규모나 증가율이 높지 않은 수준이다.

현재 자율주행 자동차 시장은 기술 발전과 시장 수요가 결합하여 미래 시장이 태동 중이다. 시장 환경에 따라 자율주행 자동차의 정의는 변화 및 진화하고 있다. 자율주행은 자동차 스스로 주변환경을 인지, 위험을 판단, 차량 거동을 조작하여 운전자 주행조작을 최소화하며 스스로 안전주행 및 커넥티드 서비스 제공이 가능한 인간친화적 자동차이다.


2. 현황과 주요 이슈

선진국은 이미 자율주행 자동차를 고부가가치 미래 성장동력으로 육성중에 있다. 현대자동차의 경우 2015년 HDA, 2020년 도심로 자율주행지원 출시 계획을 밝혔다. HAD는 기존 ADAS의 확장 개념으로 운전자가 직접 운전에 개입하는 것을 전제조건으로 한 자율주행이다. 2020년 도심 혼잡구간 TJA 상용화를 목표 (차선인식 불가시 레이더, 카메라 종합 판단) 로 하고 있다고 하였다. 


<출처 : https://youtu.be/toW8UWRGnNo>


GM의 경우는 2017년 Super Cruise 양산계획이라고 발표하였다. Super Cruise란 종 / 횡 방향 (가감속, 조향) 통합 자율주행 (운전자의 주변상황 주시 필수) 이 가능하다.


운전자는 항상 전방을 주시해야 한다.

<출처 : http://media.gm.com/media/us/en/gm/news.detail.html/content/Pages/news/us/en/2013/Apr/0429-cadillac-super-cruise.html>


Mercedes Benz는 운전보조 (레벨2) 상용화, 레벨3 이상 기술을 선행 연구중에 있다. 2025년까지 Driverless Heavy Truck 개발이 목표 (미국 주행허가 발급) 이고, 2030년까지 Fully Autonomous 차량 개발이 목표이다.


<출처 : https://youtu.be/3vM8ux3uIC0>


BMW의 경우 무인 원격주차를 세계 최초로 상용화에 성공하였다. 2015년 New 7 Series에 적용이 되었으며, 2017년에는 5 Series에 차선변경보조 시스템 및 Self-Parking 기능을 적용하여 양산하겠다고 밝혔다.


<출처 : https://youtu.be/XoOIcSD4w3s>


구글은 2011년 네바다주를 시작으로 5개주에서 실도로 검증 중에 있다. 2012년 8월까지 렉서스 RX450h를 개조하여 20만마일 (48만 Km) 이상 시험운전에 성공하였다. 2017년까지 구글 맵 기반의 클라우드 서비스가 가능한 구간내에서 근거리 자율주행 자동차의 실용화를 추진하고 있다.


<출처 : https://youtu.be/TsaES--OTzM>


3. 핵심기술


#1. 시스템 엔지니어링

기존의 V-사이클 개발 프로세스를 확대한 자율주행자동차 시스템 엔지니어링 역량 확보가 필요하다.

(설계 / 개발 / 평가 전영역에 '기능 안전성', '고장 안전', 중복 설계' 요소 반영)


#2. 환경센서

주행 환경 인식센서의 장단점을 파악하여, 센서 융합을 통한 기능 고도화가 필요하다.

(저가 센서를 융합하여 고가 센서의 기능과 가격에 대응)


#3. 차세대 IVN

대용량 데이터 (고화질 영상, 대용량 제어신호)의 출현 및 차내 통신 트래픽 증가에 대한 대책이 필요하다.

(기존 CAN, FlexRay 에서 이더넷 / IP, CAN - FD 등 차세대 차내 통신망 개발이 필요)


#4. V2X 통신

고신뢰성 - 저지연 차량용 통신 (WAVE) 기술의 고도화 및 보급 활성화 방안이 필요하다.

(특히 V2V, V2I 기반 협조형 자율주행 및 군집주행 용도)


#5. 사이버 보안

차내망 - 외부 통신망을 활용한 사이버 해킹에 대한 보안 대응책 개발이 필요하다.

(자율 주행차가 무기로 활용될 수 있다고 미국 FBI가 경고하였다.)


#6. 통합 HMI

운전자로부터 또는 운전자에게 제어권 양도하고 관리하는 기술역량 확보가 필요하다.

(특히, 정보 및 경고, 제어 결정을 우선순위로 처리하는 신뢰성 있는 HMI 다이얼로그 매니저가 필요하다.)


#7. 측위보정

악의 조건 (악천후, GPS 음영지역) 에서도 위치인식이 가능한 새로운 형태의 선도기술 개발이 필요하다.

(특히, 디지털 지도 정보 연계 기술)


#8. 컴퓨팅 시스템

차량에 탑재할 수 있는 실시간으로 병렬처리 등이 가능한 컴퓨팅 시스템 기술 역량 확보가 필요하다.

(특히, GPU 병렬 컴퓨팅 기법을 활용한 딥러닝 기술을 탑재한 차량용 슈퍼 컴퓨터 모듈이 필요하다.)


#9. 시스템 IC

차량용 전장품의 안전 메커니즘 분석을 포함한 설계과정이 통합된 SoC 기술 역량 확보가 필요하다.

(특히, 스마트카 AEC Q100 ~ 200 파운드리 서비스 지원, ISO26262 조기 대응이 필요하다.)


4. AI 와 자율주행 융합

자율주행차의 영상, 레이더 정보를 도로 인프라 관제센터와 실시간으로 수집하여 특정지역에서의 성능 저하의 원인을 분석, 이를 도로 인프라를 정비하는 유지보수 업무로 활용한다. 영상센서를 탑재한 자율주행차가 주행 중에 수집한 노면의 이미지 데이터와 GPS 위치 정보를 ITS 센터로 전송하면 이를 통합 / 보정해서 자동으로 고정밀 지도 데이터를 생성한다. 차량간 무선통신, 차량 자동제어, 광역 무선통신, 클라우드 / 빅데이터 등을 융합하여 장거리 트럭 운송업계에 주목해서 프리웨이 및 지방도로에서 트럭의 자율주행과 대열주행 서비스를 수행한다. 또한 과소화, 고령화가 진행되고 있는 지역의 고령자나 어린이, 장애가 있는 사람들의 불편한 생활을 하고 있는 사람들을 지원하는 역할 등을 포함한 새로운 교통수단을 실현할 수 있다.


사례 #1. 병원 또는 요양시설을 순회하는 자동차

병원이나 요양시설을 순회하는 차량 대신에 로봇택시를 사용함으로써 복지요양사가 바쁠 경우에도 비교적 저렴한 가격으로 확실한 보내고 맞이하는 것이 가능하고 더욱이 복지요양사가 보다 대화나 서비스에 주력할 수 있다.


사례 #2. 폐선이 되어버린 지방 노선버스 또는 전차 등 대체

인력부족이나 수익이 맞지 않아 폐선이 되어버린 노선버스나 택시 사업자를 대신하여 로봇택시를 사용함으로써 이동수단이 없어져버린 지역의 사람들에게 도움이 될 수 있다.


사례 #3. 해외 방문객 대응

해외에서 관광객에 대해 친근한 언어로 대응함과 동시에 최첨단 자동차 사회 시스템을 체험하도록 하여 국제경쟁력을 강화할 수 있다.



<출처 : 2016 Tech Leadership Conference>


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