다가오는 2035년에는 1억 7600만대에 달하는 자율주행차가 전 세계 도로를 달릴 것으로 전망된다. 시대에 발맞춰, IT 전문 기업 구글은 구글 글라스(Google Glass)에 이어 무인자동차 ‘구글카(Google Car)’를 선보였다. 구글카는 운전대는 물론 가속·제동 페달도 필요 없는 자동차로서 2017년 상용화를 목표로 개발이 진행되고 있다. 구글의 네트워크 자동차 구글카를 필두로 본격적인 무인자동차의 시대가 도래하고 있다. 무인자동차가 상용화되지는 않았지만 실제로 네트워킹 자동차 관련 특허출원이 눈에 띄게 증가하고 있으며 GM, 볼보, 벤츠와 같은 글로벌 자동차 기업에서 전자 센서 및 통신 기술을 활용한 무인 자동차 개발에 박차를 가하고 있다는 소식에서 무인자동차의 시대가 멀지 않았음을 확인할 수 있다. 뿐만 아니라, 미래창조과학부에서는 2017년 네트워크가 결합된 무인자동차가 상용화되기 시작하고 2035년에는 전체 차량의 75%에 해당하는 1억대가 무인자동차로 대체될 것으로 전망한 바 있다. 이번 Design close up에서는 대표적인 미래 자동차 모델인 무인자동차에 대해 알아보고, 구현할 수 있는 현 기술 상황과 미래 기술에 대해 알아보도록 한다.
※ 이미지 출처 : http://www.nydailynews.com/autos/auto-shows/self-driving-tesla-model-s-movie-theater-wheels-article-1.1621545






※ 이미지 출처 : https://www.francecasse.fr/blog/voiture-du-futur-voiture-autonome-prete/

원격조종으로 시동을 걸고, 도로 위 신호를 감지하고 보행자를 인지하며 능숙하게 달리는 자동차. 인공지능 자동차 키트를 소재로 한 미국 TV시리즈 <전격Z작전>의 지능형 자동차, 운전대 자체가 존재하지 않았던 <마이너리티 리포트>의 자율주행자동차를 보면 과연 실현가능한 기술인지 의심하게 된다. 스스로 주차를 하고, 장애물을 인식하는 등 운전자 없이 자연스럽고 전문적인 주행이 가능하기 때문이다. 이처럼 미래 기술을 테마로 영화에서만 접할 수 있는 미래자동차가 눈앞에 펼쳐지게 됐다.




※ 이미지 출처 : http://www.ingenieur.de/Branchen/Verkehr-Logistik-Transport/Selbstfahrende-Autos-Audi-Mercedes-Google-duerfen-normalen-Strassen-fahren (좌),
http://news.livedoor.com/article/detail/7420203/ (우)

영화에서 접하는 미래자동차의 모습에서 우리는 기술의 화려함을 넘어 안전한 드라이빙에 대한 인간의 욕구를 엿볼 수 있다. 차 스스로 생각하고 주행하는 것은, 단순히 생각하면 편의를 위한 무인자동차 기술이라고 단언하기 쉽지만 기술이 구현되는 목적을 생각했을 때, 그곳에는 원하는 목적지까지 안전하게 가고자하는 인간의 욕구가 있다. 게다가 다양한 자동차 기술과 시스템으로 혁신을 이루고 있음에도 사고의 위험은 여전히 사라지지 않으니 안전은 미래자동차에서 빼놓을 수 없는, 중요한 요소이다.
‘자율주행자동차(Autonomous Vehicle)’는 안전에서 출발했다고 해도 과언이 아니다. ‘자율주행자동차’는 사람 대신 자동차가 스스로 각종 센서와 카메라 등을 통해 주변 환경을 인식, 주행하는 차를 말한다. 미국과 유럽을 중심으로 활발히 개발되고 있으며 자동차 분야에선 차세대 주력 분야로 부상하고 있는 중이다.





※ 이미지 출처 : http://tonopinion.org/google-unveil-in-car/ (상),
http://www.automobilemag.com/features/news/1401-autonomous-vehicles-study-ihs-automotive/ (하)

글로벌 완성차 업체를 비롯해 구글과 같은 거대 IT업계까지 자율주행자동차의 양산 기술 확보에 적극적인 모습을 내보이고 있다. 2010년 구글이 처음으로 무인 자동차 기술을 선보인 것을 시작으로, 메르세데스-벤츠도 100㎞ 자율주행에 성공했다. 벤츠는 오는 2020년 최초의 양산형 자율주행차를 출시할 계획이며 BMW 역시 오는 2020년 고속도로 완전 자율주행자동차 개발을 목표로 하고 있다. 부품업계 보쉬(BOSCH)는 IBM과 함께 소프트웨어 플랫폼을 공동으로 개발하고 있다. 구글의 경우는 도요타 프리우스(TOYOTA PRIUS) 기반의 자율주행차로 80만㎞ 이상의 거리를 실험 주행하는 데 이미 성공했으며, 올 5월에는 운전대가 없는 2세대 자율주행차를 선보이기도 했다. 구글은 2017년 자율주행차를 상용화하는 것이 목표다.



최근 유튜브에 운전자 없이 차가 주행하는, <The empty car convoy(빈 차 호송대)>라는 타이틀의 동영상이 1,000만 조회 수를 돌파하며 화제가 된 바 있다. 여섯 대의 제네시스(Genesis)가 대열을 이뤄 캘리포니아 주행 시험로에서 자동 운전 퍼포먼스를 선보이는 영상이다. 스턴트 드라이버 여섯 명이 도로에 서 있는 여섯 대의 제네시스에 탑승하고 일렬로 주행하기 시작한다. 차량들 옆으로 대형 트럭 하나가 다가서자 대열의 맨 마지막에 있던 차를 시작으로 운전자들이 차례차례 선루프를 통해 빠져나와 트럭으로 이동한다. 선두 차량을 제외한 나머지 다섯 대의 차량은 운전자가 없는 빈 차가 된다. 운전자가 없음에도 불구하고 어떻게 된 일인지, 차량들은 앞차와의 차간거리를 안전하게 유지하며 운행을 계속해간다. 맨 앞 차량에 타고 있는 마지막 스턴트 드라이버가 안대로 눈을 가리고 스티어링 휠에서 손을 떼지만, 변함없이 대열에 맞춰 운행되어 간다. 안정적인 드라이빙으로 한참을 달리던 차량들은 앞의 트럭이 갑자기 멈춰 서자 차례대로 안전하게 정차하며 동영상은 끝이 난다.


※ 이미지 출처 : http://ekozlov.ru/2014/07/obaldennyj-kruiz-kontrol-v-hyundai/ (좌)
http://www.automobilemag.com/features/news/1401-autonomous-vehicles-study-ihs-automotive/ (우)

해당 영상에는 차량을 자동으로, 안전하게 운전할 수 있게 해준 기술이 숨어있다. 어드밴스드 스마트 크루즈 컨트롤(ASCC: Advanced Smart Cruise Control)을 시작으로, 차선 이탈 방지 시스템(LKAS: Lane Keeping Assist System), 자율 비상 제동 장치(AEB: Autonomous Emergency Braking) 등의 다양한 자율주행기술이 내재되어 있다. 운전자가 없는 상황에서도 안전하게 차량 사이의 간격을 유지하며 주행할 수 있는 것은 ASCC 덕분이며, ASCC는 앞서가는 차량과 적정한 안전거리를 확보해주며 앞차가 정차하면 스스로 정지하여 운전자의 편의를 돕고 부주의로 인한 전방 추돌을 예방해준다. 직선 구간이 아닌 코너 구간에 진입할 때, 모든 차량이 안전하게 차선을 유지하면서 주행할 수 있었던 것은 LKAS의 역할이다. LKAS는 센서를 이용해 주행 시 차선을 벗어나지 않도록 하는 시스템으로 차선을 벗어날 경우, 핸들의 진동이나 경보 시스템에서 나아가 스티어링 휠을 자동으로 움직여 능동적으로 운전자의 안전을 지켜준다. 예상치 못한 급제동 상황에서 차량 스스로 정차하는 장면은 AEB에 의해 구현된다. 


※ 이미지 출처 : http://carros.ig.com.br/noticias/gm+confirma+automovel+que+dirige+sozinho+para+2020/3769.html (좌), http://finance.ynet.com/3.1/1410/24/9514602.html (우)

2014 ITS 월드 콩그레스(World Congress)에서 혼다는 자율주행시스템과 지능형 통신을 공개했다. 혼다는 2014년 내에 미국의 고속도로에서 자율주행 시스템을 테스트할 계획이며, 차선 변경과 고속도로 출입구에서의 자율주행을 포함한 내용이다. 혼다는 최근 지능형 운전시스템, 자동 주차 기능 등 혁신적인 신기술을 적용한 미래 이동 수단에 중점을 두고 개발을 진행하고 있다. 운전자가 차량에 탑승하지 않아도 컴퓨터(태블릿PC) 원격 조정으로 자율주행과 주차가 가능하다는 점이 특징이다. 

 
※ 이미지 출처 : http://mercedes-benz-blog.blogspot.kr/2014/09/mercedes-benz-future-truck-2025-world.html

메르세데스-벤츠(Mercedes-Benz)는 자율주행이 가능한 미래의 트럭, ‘퓨처 트럭 2025 (Future Truck 2025)’를 공개했다. 공기저항을 줄이기 위해 사이드미러는 카메라로 대체하였으며, 고속도로 파일럿(Highway Pilot)이라는 이름의 자율주행 시스템은 최고 85km/h 속도까지 주행이 가능하다. 속도를 설정 하면 차량에 탑재된 카메라와 레이더가 전방 상황을 인식해 일정거리를 유지한 상태로 주행을 시작한다. 장거리를 이동해야 하는 트럭의 특성에 맞춰 자율주행이 진행되는 동안 운전자를 편히 쉬도록 유도하는 기능도 갖췄다. 운전석 우측 하단의 버튼을 누르면 시트가 뒤로 이동하면서 휴식 공간을 제공해주고 운전을 시작하면 시트는 원상태로 복귀한다. 또한 외관 디자인은 공기저항을 줄이기 위해 전체적으로 부드러운 곡선의 형태로 설계됐다. 메르세데스 측은 블로그를 통해 “10년 내로 트럭들은 자동적으로 고속도로를 주행할 수 있게 될 것이다. 이를 통해 수송 효율이 증가할 것이며 모든 도로 사용자들은 좀 더 안전하게 될 것이며, 연료 소모는 줄어들고 이산화탄소 배출량도 절감할 수 있을 것이다”고 전했다. 10년 이내의 자율주행 트럭을 만날 수 있길 기대해본다.


※ 이미지 출처 : http://www.metrum.lv/lv/pakalpojumi/mernieciba-un-izpete/datu-ieguve-kartesanai (좌), http://www.spacecoolhunting.it/en/parsepage.php?tpl=tpl_news_detail&sqlpam1=11212 (우)

이외에도 운전자를 위해 편리하고, 안전한 환경을 제공할 수 있는 다양한 자율주행 기술들을 개발되고 있다. 내비게이션 정보를 이용해 굽은 길에서는 차량 스스로 속도를 조절하는 기능과 주차공간을 탐색해 자동으로 주차해주는 기능 등과 같이 IT 기술과 연계된 기술 개발 역시 활발히 진행 중이다. 그중에서도 상용화에 가장 가까운 기술은 고속도로 자율주행이다. 고속도로는 일반 도로에 비해 직선도로가 많아 주행 환경이 단순하기 때문에 완성차 업체에서 우선적으로 개발하는 기술이다. 고속도로에서 차선 유지와 차간거리 제어를 통합하는 기능에서부터 차선 변경, 분기로 진·출입 및 자동 톨게이트 진출 지원 기능까지 발전될 전망이다. 현재 자율주행 기술은 전 세계 모든 자동차 회사들, IT 업계에서도 관심을 갖고 개발하는 분야다.




※이미지 출처 : http://www.top-rider.com/news/articleView.html?idxno=18018

자율주행자동차의 미래를 앞당기기 위해 국내에서도 기술 연구를 포함한 다양한 활동이 전개되고 있다. 대학(원)생 대상의 국내 자동차 공모전인 ‘미래자동차 기술공모전(부제: 자율주행자동차 경진대회)’이 바로 그것. 첨단 자동차 기술을 상용화해낼 수 있는지에 대해 경쟁하는 공모전으로 자율주행자동차 경진대회 타이틀로는 3번째 치러지는 대회이다. 이처럼 미래자동차 기술공모전은 빠르게 변화하는 시대에 발맞춰 최근 고도화된 자율주행 기술을 점검하기 위해 많은 노력을 하고 있다.




※이미지 출처 : http://www.nbcbayarea.com/news/tech/CES-136819838.html?page=2 (좌), http://alizul2.blogspot.kr/2014/01/7-stunning-concept-designs-from.html (우)

전 세계 IT업체들의 신기술을 확인할 수 있는 국제전자제품박람회(CES)에서도 언제부턴가 자동차업체들의 참여가 증가하면서 미래 자동차 기술도 확인할 수 있는 자동차 기술의 장이 되어가고 있다. 2014 CES에는 8개의 완성차, 600여 개의 부품업체가 참여해 미래의 자동차 기술을 선보였다. 이제는 자동차가 단순히 이동을 위한 수단에서 여가를 보내고 더 편리한 생활을 즐기기 위해 오디오, 네비게이션 등의 각종 IT기기들을 장착하기 시작했기 때문. 이러한 소비자들의 인식 변화와 니즈 충족을 위해 매년 CES에서는 치열한 자동차 기술 전쟁이 벌어지고 있다.




※이미지 출처 : http://allegro.pl/mercedes-benz-s-320-full-wersja-noktowizor-i4665885742.html

미래의 자동차 기술은 크게 다섯 가지로 분류하여 소개할 수 있다. 운전자 상태감지 시스템과 나이트뷰, 증강현실과 대화형 음성인식, 모션인식이 바로 그것이다. 운전자 상태감지 시스템은 말 그대로 운전자가 운전 중 일정시간 동안 전방을 주시하지 않거나 눈을 감은 상태가 감지되면 경보를 울려 운전자에게 주의를 주는 시스템이다. 나이트뷰는 야간 운전 시, 어둠에 전방 시야가 좁아지는 악조건을 개선하고 운전자의 안전을 도모하기 위해 개발된 기술을 말한다. 증강현실은 실제 세계에 3차원의 가상 이미지를 겹쳐 하나의 영상으로 보여주는 기술이다. 자동차 내비게이션을 통해 구현하여 기존의 딱딱한 지도 이미지에 실제 전방 영상을 덧대어 보다 입체적이고 구체적인 길잡이 역할을 수행할 수 있게 한다.


※이미지 출처 : https://gigaom.com/2014/09/16/who-needs-carplay-ford-brings-siri-to-the-car-dashboard-now-with-the-help-of-automatic-labs/screen-shot-2014-09-16-at-12-24-41-pm/ (좌),
http://www.twylah.com/andreamatthews (우)

그리고 대화형 음성인식은 자동차가 일방적인 명령이 아닌 대화 형태의 음성을 인식하게 되어 각종 미디어를 제어해 정보를 제공받는 기술을 말한다. 애플의 아이폰을 통해 대중화된 서비스인 시리(Siri, 애플의 대표 음성 인식 서비스)가 대표적이다. 전화뿐만 아니라 문자 메시지, 뮤직 플레이어 재생, 메모, 검색 등 시리가 다방면으로 지원하고 있다. 마지막으로 모션인식은 주행 중, 운전자가 운전에 집중하면서 원하는 기능을 제어할 수 있도록 운전자의 제스처를 인식하는 기능이다. 현대자동차 제네시스는 운전자의 시선과 손의 움직임을 인식해 멀티미디어 등 다양한 기능들을 통제할 수 있는 ‘3차원 모션 인식 시스템’을 선보이기도 했다. 운전자가 전방 차량의 움직임 및 주행상황을 살피는 등 차량 운행에 온전히 집중할 수 있도록 함으로써 주행 안전성을 크게 향상시킨 기술로 평가받고 있다.






특허청에 따르면 무인 자율주행자동차 분야의 특허출원은 지난 2007년까지는 한 해 2~10건 정도로 그 양이 미미했으나, 2008년 23건, 2012년 32건이 출원되는 등 2008년 이후로 그 출원이 증가하는 추세이다. 기술 분야별로 보면 주변 상황 파악용 영상 센서 기술이 약 24%를 차지해 가장 많이 출원됐으며, 최적 경로를 선정하는 인공지능 기술이 약 18%, 차량 운전제어 기술이 약 11%를 차지하고 있다. 직접 조사한 바에 의하면, 2003년부터 2012년 사이 국내에서 총 144건이 출원되었으나, 동기간 내 미국에서는 4,383건이 출원되어 출원활동이 상대적으로 미미한 것으로 나타났다. 구글은 차량을 제어하는 ‘Gesture-Based Automotive Controls(제스처 기반 자동차 제어)’ 특허를 신청했다. 손의 움직임을 사용하는 특허로서 제안된 시스템은 천장에 카메라를 설치, 탑승자의 손의 위치와 움직임에 따라 동작, 작동시킬 수 있는 레이저 스캐너를 사용한다.



본 특허는 차량의 위치와 방향을 나타내는 신호를 발생하는 위치 센서를 포함하는 내비게이션 및 제어 시스템이다. 시스템은 입력을 통해 출력되는 작동 제어 메커니즘을 포함하고, 작동 제어 메커니즘으로부터 원격지에 배치된 자체-완비된 자율 제어기(self-contained autonomous controller)를 포함한다. 자율 제어기는 위치 센서로부터 위치 신호를 수신하고 차량의 업데이트된 이동 경로를 정의하는 작동 제어 신호를 발생하도록 구성된 프로세서와 위치 센서, 작동 제어 메커니즘 및 프로세서 간의 통신을 제공하는 프로그램 인터페이스를 포함하고 있다.




※이미지 출처 : http://auto.naver.com/magazine/magazineThemeRead.nhn?seq=7409

기술을 살펴볼 수 있는 CES뿐만 아니라, 미래 자동차에 대한 논의는 세계적으로도 활발하게 진행되고 있다. 미래 자동차 콘셉트를 예상할 수 있는 LA 디자인 챌린지(LA Design Challenge) 출품작들이 일부 공개됐다. 올해로 11번째 열리는 LA 디자인 챌린지는 ‘2029년 자동차는 어떻게 인간과 교감할 것인가’를 주제로 자동차 커넥티비티(car connectivity)의 미래를 모색하는데 초점을 두고 있다. 올해 출품작들의 가장 큰 특징은 미래 기술이 어떻게 사람의 감각과 연결되고 다음 동작을 예측해 인간과 자동차의 관계를 더 인간적으로 조성하는 휴먼 머신 인터페이스에 대한 증대 폭을 보여주고 있다. 디자인 챌린지에는 혼다(Honda)와 인피니티(INFINITY), 피터빌트(Peterbilt) 등 10개의 스튜디오가 참석해 미래 컨셉에 대한 최신 작품을 선보일 예정이다.




※이미지 출처 : http://www.nydailynews.com/autos/auto-shows/self-driving-tesla-model-s-movie-theater-wheels-article-1.1621545

하지만 여전히 자율주행자동차의 상용화까지는 넘어야 할 산이 많다. 주행 중 사고 요인을 막는 제어기술 자체는 현재 기술로도 충분하지만, 자동차 스스로 판단해 운전하는 수준까지 도달하기 위해서는 탄탄한 플랫폼과 소프트웨어 확보, 법제도 정비 등이 필요하다. 이외에도 업계에서는 자율주행자동차 상용화를 위해서는 사전에 체계적인 법제 정비를 해야 한다는 지적도 나오고 있다. 예를 들어 사고 발생 시 차량과 운전자, 차량 소유자 간 법적 책임 소재를 따질 수 있는 기준이 마련돼야 한다는 것이다. 박재우 한국자동차산업연구소 주임연구원은 이와 관련해 완성차 업체들의 경우 기술력 내재화에 역량을 집중하고 있으며, 부품업체들은 통합 솔루션 공급을 위한 기술 주도권 강화에 주력하고 있다고 설명했다. 이처럼 넘어야 할 산들은 여전히 유효하지만, 이를 넘기 위한 다양한 활동들이 진행되고 있기에 큰 어려움은 없을 것으로 보인다. 무인자동차의 상용화로 다가올 미래는 생각만 해도 두근거린다. 무인자동차를 통해 드라이브로 인한 스트레스와 피로에서 한껏 자유로워질 수 있을 것이다. 무인자동차가 가능케 할 편리하고 즐거운 미래를 기대해본다.


 

 글 / 디자인맵 편집부