하제헌 기자 azzuru@hmgp.co.kr
지난 3월 31일 현대자동차 서울모터쇼 프리뷰 행사가 송도 국제업무지구에서 열렸다. 이날 행사에선 특별한 자동차 한 대가 도로를 누볐다. 자율주행 기술 중 하나인 '혼잡구간 주행지원 시스템(TJA, Traffic Jam Assist)'을 적용한 제네시스가 주인공이었다. 제네시스 운전석에 앉아 있던 현대차 직원은 두 손을 번쩍 들어올려 운전대를 조작하고 있지 않다는 점을 보여줬다. 두 발 역시 운전석 바닥에 얌전히 놓여 있었다. 제네시스는 도심 속 저속운행 상황에서 앞선 차를 따라 정지, 출발, 유턴, 회피 동작을 자연스럽게 수행했다. 제네시스가 스스로 안전하게 주행하는 모습이 지켜보는 이들을 감탄케 했다. 자동차가 스스로 교통상황을 분석해 운전대와 가속페달, 제동장치를 제어하는 모습을 현대차가 공개적으로 선보인 순간이었다.
몇 년 후에는 '졸음운전은 교통사고를 유발합니다', '운전 중 휴대전화 사용은 위험합니다' 식의 교통안전 슬로건이 사라질지도 모른다. 최근 자동차 업계는 자율주행 기술 확보에 역량을 집중하고 있다. 자율주행 기술은 미래 자동차산업을 위한 핵심 생존 요건으로 인식되고 있다. 자동차 업계는 2020년을 전후로 본격적인 자율주행 차량 상용화 시대에 접어들 것으로 예상하고 있다.
자율주행 기술이란 일반적인 주행상황에서 목적지까지 부분 자동화 또는 완전 자율주행이 가능한 시스템을 의미한다. 이런 자율주행 기술이 탑재된 차량을 '자율주행 차'라고 부르고 있다. '무인자동차'라는 용어와도 혼용되고 있지만 기본적으로 '자율주행 차'는 사람이 타는 것을 목적으로 한다. 안정성, 정숙성, 안락함 등이 보장되어야 한다는 면에서 기존 국방분야나 미래자동차 기술 경진대회에서 볼 수 있는 '사람이 타고 있지 않은' 무인차와 개념이 다르다고 할 수 있다. 자율주행은 인지, 판단, 제어 등 크게 세 가지 기술로 구현한다. 자율주행 원리는 간단하다. 먼저 자율주행차는 위성위치정보시스템(GPS)을 통해 도로 위에 자신의 위치를 인식하고 미리 입력된 주행 프로그램에 따라 구동장치를 작동시켜 움직인다.
차량 앞뒤에 설치한 카메라와 레이더(RADAR 전자기파를 이용한 물체 거리나 형상 측정장치), 라이다(LIDAR 빛을 활용한 거리 및 형상 측정장치) 등 센서는 주변에서 접근하는 차량에 대한 정보를 알려주고 자동차가 스스로 장애물을 피할 수 있게 돕는다. 소프트웨어 프로세서는 수집한 정보들을 토대로 어떻게 반응할지를 결정한다. 여기엔 차선 유지 및 변경 여부, 장애물 회피 등 상황별 판단은 물론, 최종 목적지까지의 경로계획 설정 등이 포함된다. 인지와 판단을 마치면 엔진, 변속기, 제동장치, 운전대 등 구동장치를 제어한다.
문제는 도로 위 상황이 매우 복잡하다는 것이다. 갑작스럽게 등장하는 장애물의 종류가 다양하고 많다. 도로 위 차선도 지켜야 한다. 뒤에서 따라오는 자동차가 추돌할 위험성도 있다. 4월 14일 이기춘 현대자동차 연구개발기획실장은 국회에서 열린 '자율주행 글로벌 경쟁력 강화 세미나'에 참석해 이 같은 어려움을 설명했다. "자동차가 주행하면서 주변 상황을 인식해야 하는 경우의 수가 13만 가지입니다. 13만 가지를 모두 인식할 수 있는 기술들, 즉 센서를 잘 개발해서 자율주행 차량에 적용해야 합니다."
2020년 자율주행 기술 상용화
자율주행차 개발은 안전한 자동차를 만들어야 한다는 요구에서 시작됐다. 전 세계에서 1년 동안 발생하는 교통사고 사망자 수는 130만 명이다. 교통사고로 인한 부상자는 5,000만 명에 달한다. 교통사고를 줄이기 위해 현재 선진국에서는 자동차 안전기준을 대폭 강화하고 있다. 선우명호 한양대학교 미래자동차 공학과 교수가 말한다. "교통사고의 90%는 운전자 부주의 때문에 일어납니다. 자동차 업계에서는 '자동차를 스마트하게 만들면 훨씬 많은 생명을 구할 수 있지 않을까'라는 생각을 하기 시작했죠. 어느 정도 안전기술이 확보되면서 선진국에서는 자동차 안전기준을 강화하고 있습니다. 그런데 이런 안전규제를 맞추게 되면 자연스럽게 자율주행 차량의 기본 골격이 갖춰집니다."
이와 관련해 이기춘 현대자동차 연구개발기획실장은 국회 세미나에서 다음과 같이 설명했다. "현대차는 주요한 자율주행 기술을 '운전 지원 시스템'이라는 이름으로 양산하고 있습니다. 사람이 운전하면서 자동차와 주고 받는 경우의 수는 무려 372만 가지입니다. 안전한 차를 만들려면 운전자와 차량 사이에 작용하고 있는 관계를 잘 연구해야 해요. 결국 우리는 '지능형 고안전차'를 개발하고 있는 겁니다. 다시 말해 자율주행 기술은 고안전 차량을 만들기 위한 필수 요소인 셈입니다."
이기춘 실장이 말한 '운전 지원 시스템'은 '운전자 보조 시스템'과 같은 의미다. 이 기술들은 이미 우리에게 익숙하다. 대표적인 기술로 '스마트 크루즈 컨트롤'을 들 수 있다. 가속 페달이나 브레이크 조작 없이 앞차와의 거리를 일정하게 맞춰주는 역할을 한다. '차선이탈 경보 시스템'은 운전자 부주의로 주행차선 이탈 시 운전자에게 경고를 준다. '자동 긴급 제동 시스템'은 차량이 충돌·추돌 등 사고발생을 미리 감지하면 브레이크를 직접 작동시켜 사고를 막는다. '주차조향 보조 시스템'은 차량 스스로 주차위치를 탐색하고 운전자는 변속기와 가속페달만 작용하면 주차가 가능한 시스템이다. 운전자 보조 시스템은 현재 상용화됐다. 자율주행 차량 완성도는 개별 운전자 보조 시스템을 어떻게 통합해 구현하느냐에 달린 셈이다.
제네시스 자율주행차에서 봤듯이 현대기아차는 상당 수준의 자율주행 기술력을 보유하고 있다. 현대차는 2010년 투싼ix 자율주행차를 선보인 적이 있다. 이후 현대기아차는 그룹 내 전자제어 및 차량 IT 계열사는 물론, 부품 협력업체와 공동 연구개발을 통해 시너지 효과를 극대화하기 시작했다. 2012년에는 계열사에 흩어져 있던 전장부문 파트를 모아서 현대오트론을 설립했다. 현대자동차 연구소 관계자는 "자율주행 기술 자체로는 이미 벤츠, 아우디, GM 등과 동등한 기술 수준에 올라있다"며 "특히 옆 차가 끼어들어도 자동차가 알아서 안전거리 확보까지 가능한 기술을 양산 개발한 것은 우리가 세계 최초로 폭스바겐, 벤츠 같은 경쟁사에도 없는 기술"이라고 설명했다.
현대기아차는 이미 확보한 기술을 바탕으로 2020년부터 고속도로와 도심을 비롯한 여러 도로 환경에서 운전자의 안전성을 극대화할 수있는 '통합 자율주행 기술' 상용화에 본격적으로 나설 계획이다. 특히올 하반기에는 고속도로에서 부분 자율주행이 가능한 '고속도로 주행 지원 시스템(HDA, Highway Driving Assist)'을 국내 최초로 양산 모델(신형 에쿠스)에 탑재할 예정이다.
부분 자율주행 기술 확보
미국고속도로교통안전국(NHTSA)은 자율주행차 수준을 0~4단계로 구분한다. 0단계는 운전자가 모든걸 책임지는 단계다. 1단계는 특정 기능의 자동화 단계다. 여기서 운전자는 특정 주행조건 아래 개별 기술의 도움을 받을 수 있다. 현재 상용화 되어있는 '어드밴스드 스마트 크루즈 컨트롤', '차선유지 지원 시스템' 등 기술이 이 단계에 속한다. 이미 1단계는 상당 부분 구현되어 있다.
2단계는 기존 자율주행 기술들이 통합되어 기능하는 단계다. 어드밴스트 스마트 크루즈 컨트롤, 차선유지 지원 시스템이 결합해 고속도로 주행 시 차량과 차선을 인식해 앞차와의 간격을 유지하고 자동으로 조향하는 것이 이 단계에 해당한다.
3단계는 부분 자율주행 구현이다. 운전자 조작 없이 목적지 경로상 일정 부분을 자율주행 할 수 있다. 즉, 도심에서는 교차로나 신호등, 횡단보도 등을 인식해 자동으로 차량을 제어하고, 고속도로에서는 일정 구간의 교통흐름을 고려해 자동으로 차선을 변경하고 끼어드는 등 부분 자율주행이 이뤄지는 단계다. 구글이 만든 자율주행차가 여기에 해당한다.
4단계는 '도어 투 도어(Door to Door)'가 가능한 통합 자율주행이 이뤄진다. 이 단계에서는 처음 시동을 켠 후 목적지에 도착해 주차가 완료되는 시점까지 완전한 자율주행이 가능하다.
김필수 대림대 자동차학과 교수가 말한다. "현재 현대기아차 자율주행차 수준은 2단계를 넘어선 수준에 와 있다고 봅니다. 현대기아차의 자율주행 기술 개발은 운전자가 직접 운전에 개입하는 것을 전제조건으로 이뤄지고 있어요. 운전 본연의 목적과 재미를 유지하면서도 다양한 돌발상황에서 운전자의 안전을 최우선으로 확보하는데 초점을 맞추고 있는거죠. 지금 현실에 맞는 개발 방향이라고 봅니다."
현대차 연구소 관계자는 자사 자율주행차 기술 개발 콘셉트에 대해 이렇게 설명했다. "자율주행차는 주행 중 자율주행 시스템에 문제가 없을 경우만 운전자에게 제어권을 넘겨받아야 합니다. 다시 운전자에게 제어권을 돌려줄 때 운전자가 준비되어 있지 않다면 자동차 스스로 안전 지역에 정차할 수 있어야 해요. 어떤 돌발 상황에서도 안전을 보장할 수 있기 위해서는 운전자(탑승자)에 대한 고려가 반드시 선행되어야 하니까요."
현대기아차는 자율주행기술 부품 국산화에도 노력을 기울이고 있다. 기술개발 단계에서부터 부품업체와 밀접한 협업을 통해 진행하고 있다. 이 뿐만 아니라 대학 및 연구기관과도 활발히 연구하고 있다. 특히 자율주행기술과 관련해 현재 스마트카추진단(단장 한양대 선우명호 교수)을 결성해 정부, 대학, 연구소, 중소기업과 논의가 활발히 이루어지고 있다. 하지만 신기술 개발에 필요한 센서들은 주로 해외 부품사 제품을 사용하고 있는 실정이다. 현대차 연구소 관계자가 설명한다. "주변 환경을 인식하기 위해 사용하는 주요 센서들의 국산화는 상당히 이루어졌습니다. 지금은 일부 원천 기술의 국산화를 위해서 지속적으로 개발을 추진하고 있어요."
자율주행차 관련 부품 기술 중 특히 중요한건 센서다. 이와 함께 센서를 통해 받아들인 정보를 액추에이터(동력을 이용한 기계 작동장치)에 명령을 내리는 알고리즘 구성능력이 요구된다. 즉 소프트웨어, 주문형 반도체, ECU 개발 능력이 필요하다는 뜻이다. 이 부분에서 우리나라 기술이 떨어진다. 김필수 대림대학교 자동차학과 교수가 설명한다. "국내 자동차 산업의 글로벌 경쟁력을 확대하고 중소, 중견 부품업체들의 새로운 성장 기회를 확보하기 위해서는 특히 레이더, 영상처리 전용칩, 3D 카메라, 레이저 스캐너, GPS 수신기, 정밀지도의 기술개발 및 국산화 노력이 필요합니다."
세계 주요 부품사인 보쉬, 덴소 등은 매출액 대비 R&D비중이 10%에 가깝다. 반면 우리 부품사는 1% 미만에 해당하는 R&D 투자를 하고 있다. 문승옥 산업부 시스템산업정책관이 말한다. "앞으로는 부품 질을 높이기 위한 노력을 이끌어내는데 산업부가 역할을 할 겁니다. 사실 자율주행 차량은 우리나라에 새로운 기회가 될 수 있을거라고 생각해요. 산업부에서는 작년부터 뉴비즈 지원단을 운영하고 있습니다. 연구소, IT업체, 자동차 회사가 함께 모여 정확하고 내구성 좋은 부품을 만들기 위한 조치입니다."
주도권 싸움에서 이기겠다
구글이 무인자동차를 내놓자 다른 업체도 부랴부랴 도전장을 내밀었다. 세계 최고의 자동차 회사라는 자부심을 가진 메르세데스 벤츠는 'CES 가전 전시회'에 자율주행차 'F015 럭셔리 인 모션'을 선보였다. 실제 탑승객을 태우고 도로를 달려 큰 주목을 받았다. BMW 역시 CES에서 '자율 주차 기술'을 선보여 눈길을 끌었다. 볼보는 2017년까지 자율주행차 100대를 일반 도로에서 주행시키는 '드라이브 미(Drive Me)' 프로젝트를 발표했다.
자율주행차 시장 선점을 위한 각국 정부의 노력도 뜨겁다. 프랑스는 지난해 미래를 이끌 새로운 산업 기술 34개를 선정하고, 그 중에 자율주행 자동차를 포함시켰다. 일본도 향후 자국 경제 및 산업 경쟁력에 중요한 과제를 수행하기 위한 '전략적 이노베이션 창조프로그램(SIP)'에 10개 과제를 선정했다. 이 중 하나로 자율주행 시스템 기술을 선정하고 2020년까지 자율주행 시스템 개발과 보급을 목표로 잡는 등 국가적인 지원을 아끼지 않고 있다.
미국은 이미 1991년에 AHS(Automated Highway System) 프로젝트를 시작해 1997년에는 대규모 자동 운전을 시범 운행했다. 네바다, 캘리포니아주에서는 면허를 발급해 자율주행차의 일반도로 실증평가 길을 터줬다.
유럽은 2008년에 이미 부분 자율주행 기술과 운전자-차량 간 상호작용에 관한 연구를 수행했다. 이를 바탕으로 2013년 메르세데스 벤츠는 100km 자율주행에 성공했다. 특히 올해 초 아우디는 자율주행이 가능한 A7 모델을 기반으로 스탠퍼드대학이 있는 캘리포니아주 팰로앨토에서 라스베이거스까지 900km를 운전자 도움 없이 달려 앞선 자율주행 기술을 선보였다. 이 차는 차량 스스로 가속 및 제동을 하는 것은 물론이고 차선 변경과 추월도 가능하다. 일반 자동차와 구분할 수 없을 정도로 움직임이 자연스러워 주목받았다.
반면 우리 정보의 자율주행차 지원 제도는 시작 단계에 있다. 완전한 의미의 자율주행을 수행할 수 있는 4단계로 가기 위해선 법률적인 문제가 검토되어야 한다. 현재 우리나라 도로교통법은 운전자가 운전석에서 떨어져서는 안 된다고 규정하고 있다. 자동차 및 자동차 부품에 관한 성능과 기준에 관한 안전기준에서는 자율주행 시스템 설치를 금지하고 있다. 자율주행차는 사고발생 때 보험처리 문제도 고민해야 한다. 자율주행차가 상용화하면 교통사고가 80% 이상 감소한다는 예측도 있어 보험업계로선 대비가 필요하다.
자율주행차 내외부의 첨단 통신망을 활용한 사이버 해킹 등 보안위협 역시 해결해야 할 숙제로 꼽힌다. 김용석 국토부 자동차선진화기획단장이 말한다. "실제로 자율주행차량이 도로를 잘 달릴 수 있는 인프라 환경을 지원하기 위해 고민하고 있습니다. 올해 안에는 자율주행차 시험운행을 할 수 있도록 제도를 추진하고 있어요. 자율주행차량으로 발생하는 교통사고 처리문제도 현재 보험사와 협의를 하고 있습니다."
자율주행차는 지금까지 자동차와는 전혀 다른 새로운 기술이 필요하다. 고속으로 달리면서도 주변상황을 정확히 인식하고, 판단해 원하는 경로로 자동차를 안전하게 제어하는 기술은 130년 간 기계 중심이었던 자동차 산업 패러다임을 바꾸는 혁신적인 기술이다.
현대기아차는 올해 1월 중장기 투자 계획을 발표하며 2018년까지 자율주행 및 차량 IT 기술 개발이 중심이 되는 차세대 스마트카 개발에 2조원을 투자하고, 관련 연구 인력도 대거 채용한다고 밝힌 바 있다. 현대기아차는 이러한 자율주행 기반 기술들을 양산차에 적용하며 미래에 다가올 자율주행차 시장에서 주도권을 잡기 위한 노력을 꾸준히 진행해왔다. 현대기아차 관계자는 "미래 자율주행차 시장을 둘러싸고 글로벌 자동차 업계 내 기술 주도권 다툼이 그 어느 때보다 치열한 상황"이라며, "현대기아차는 꾸준한 투자와 우수한 연구인력 유치를 통해 2020년 이후에는 양적·질적 측면에서 업계를 선도할 수 있는 글로벌 리딩 기업으로 자리매김하겠다"고 강조했다.
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