운전은 우리를 어디로 데려갈 것인가

특별한 센서의 고려와 미래의 자동차

2016년 09월호 지면기사  /  글│랄프 본펠트(Ralf Bornefeld) 부사장, Infineon Technologies AG


인피니언의 랄프 본펠트 부사장은 “자율주행차는 근본적인 패러다임의 변화를 가져올 것”이라며 “현재는 ADAS가 운전자를 지원하고 있지만 미래에는 ADAS가 운전자를 완전히 대체하고 모든 결정을 자율적으로 할 수 있을 것”이라고 말했다. 그는 ‘미래의 자동차 운전은 우리를 어디로 데려갈 것인가’란 질문을 던지고 자율주행을 현실화하기 위한 명제와 극복과제에 대해 이야기했다.

 

운전자는 도로 위의 복잡한 교통상황이나 위험한 상황에 대처할 필요 없이 느긋하게 앉아 있고 자동차로 하여금 목적지까지 안전하게 운전하게 한다. 미래가 이렇게 된다면 참 좋지 않겠는가? 이것은 단지 상상일 뿐일까? 자율주행은 갈수록 대세가 되고 있다. 이것은 부분적으로 지능화되고 연결성이 높아진 센서들을 사용해서 가능해진다. 그렇다면 미래에 자동차와 교통은 어떤 모습이 될 것인가?

자동차는 우리를 어디든 갈 수 있게 한다. 나는 정말로 운전하는 것을 좋아한다. 적어도 대개의 시간에는 그렇다는 얘기다.
예외는 심각한 교통정체가 발생해서 한없이 가다서다를 반복하고 있을 때로 무척 짜증스럽다. 때문에 아무리 운전을 좋아하는 사람이라고 해도 이처럼 교통이 정체될 때 짜증스러운 운전을 대신해 줄 자율주행차가 나온다면 반가울 것이다. 그러면 내가 고민할 문제는 내가 직접 차를 운전할 것인지, 아니면 자동차로 하여금 운전하게 할 것인지를 결정하는 것뿐일 것이다.

자율주행차는 이르면 2020년에 상용화될 것으로 보인다. 그러면 우리 삶의 질이 향상될 것이다. 자동차를 운전할 때의 적응성, 편의성, 안전성 모두가 향상될 것이다. 자율주행차는 현재 지금까지 40년 간 지속돼 온 개발 역사에서 새로운 전환기를 맞고 있으며, 더욱 빠른 속도로 개발이 가속화될 것이다.

 

비전 제로를 향한 여정

 

1976년 독일의 도로 상 자동차 수는 2,000만 대였고 교통사고로 인한 연 사상자 수는 1만 5,000명에 달했다. 그런데 2015년 자동차 대수가 4,400만 대로 늘어났음에도 불구하고 사상자 수는 3,500명으로 줄었다.

안전벨트의 사용과 ABS(Antilock Braking System, 1978), 에어백(1980), 측면 에어백(1996)과 같은 수동안전 시스템을 의무화함으로써 자동차의 안전성이 해를 거듭할수록 높아지고 있다. 또 현재 개발되고 있는 능동안전 시스템들은 또 다른 차원의 진보를 가져오고 있다. 능동안전 시스템은 운전자에게 위험한 상황을 사전에 알려줄 수 있고, 나아가 필요하다고 판단될 때는 능동적으로 개입할 수 있다. 그럼으로써 소위 말하는 “비전제로(Vision Zero)”를 실현하는 것이 가능하게 된다. 비전제로는 사상자를 전혀 발생시키지 않는 도로교통을 실현하고자 하는 국제적인 프로젝트다.

자율주행차는 근본적인 패러다임의 변화를 가져올 것이다. 오늘날에는 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)이 운전자를 지원하고 있지만 미래에는 ADAS가 운전자를 완전히 대체하고 모든 결정을 자율적으로 할 수 있게 될 것이다.

그러나 아직까지 자율주행차가 갖추지 못한 것은 사람과 기계를 구분 짓는 능력이다. 즉 축적된 경험에서 나오는 지식에 대한 것이다. 우리는 무수한 시간 동안 운전을 하면서 쌓은 경험 덕분에 단지 이성적인 차원에서만 문제를 판단하지 않는다. 고도로 진화되고 수용적인 지각 덕택에 우리는 다양한 상황들을 처리할 수 있다. 이런 복잡한 상황에 대처하는 능력을 보면 놀라움을 금할 수 없으며, 이것은 단지 시각과 소리에만 국한되지 않는다. 우리는 이러한 경험으로 부터 운전에 관한 직관을 구축한다.

예를 들어 모터 레이싱에서는 레이서의 엉덩이를 “엉덩이 미터”라고 한다. 운전자의 엉덩이가 운전자에게 자동차 동작이나 도로 조건에 관한 정보를 제공하기 때문이다. 다시 말해 인간으로서 우리는 지각으로 받아들여지는 것과 이전의 경험을 연결시켜서 상황을 신속하고도 실제적으로 판단할 수 있다.

 


 

센서, 지각을 대체하다

 

자율주행차를 실현하기 위해서는 인간이 신뢰할 수 있는 판단하는 능력을 재현해야 한다. 이렇게 하기 위해서는 센서가 중요하다. 센서가 운전자의 모든 지각을 대체해야 한다. 사람의 지각과 같은 수준의 복합성과 신뢰성을 기술적으로 재현하기 위해서는 다수의 다양한 센서들을 사용해서 주변환경의 다면적 특성을 동시적으로 감지해야 한다.

카메라, 레이더, 레이저, 초음파 시스템 등으로부터 지각된 정보를 사용해서 자동차가 소위 말하는 “다수결 원칙”에 따라서 의사결정을 할 수 있다. 다시 말해서 3개의 값 중에서 2개가 일치하면 이 값이 옳은 것으로 해석하고 이것을 가지고 추가적으로 처리를 한다. 다양한 기술들을 조합함으로써 안전성을 높일 수 있다. 예를 들어서 단지 시각적 시스템 만을 사용하기보다는 레이더 시스템을 추가하면 눈, 안개, 호우, 눈부심처럼 시야가 좋지 않은 상황에서 신뢰할 수 있게 동작할 수 있다.

그러나 이것이 인간의 직관과 같을 것인가? 지능적인 소프트웨어를 사용하면 다양한 정보들을 연결하고 지속적으로 학습을 시킬 수 있다. 하지만 기술이 과연 인간의 직관과 같은 수준으로 인간의 직관을 대체할 수 있을 것인가?

미래에는 운전과 관련해서 인간의 직관을 재현할 수 있는 전혀 새로운 유형의 센서가 등장할 것이다. 뿐만 아니라 미래의 자동차는 단순히 자신의 주변상황을 인지하는데서 그치지 않고, 더 나아가 모든 도로사용자들이 자신의 주변환경에 관한 정보를 공유할 수 있을 것이다. 그러면 각각의 자동차들이 좀 더 넓은 맥락에서 상황을 파악할 수 있다.

예를 들어 내 자동차가 앞서가는 자동차로부터 결빙 때문에 도로가 미끄럽다는 정보를 받으면 내 차가 적절한 시점에 그에 맞게 조정을 할 수 있다. 그리고 다시 내 차는 다른 자동차들에게 교통상황과 운전조건에 관한 정보를 제공할 수 있다. 또한 적절한 보안 솔루션을 사용함으로써 내 자신의 개인정보를 노출시키지 않고 이러한 집단적 정보를 활용할 수 있다. 사용자가 직접 자동차를 운전할 때는 이 정보를 나만 사용할 수 있다.

 

자동차는 IoT의 핵심 요소

 

미래에는 자동차가 사물인터넷(IoT)의 핵심적인 요소가 될 것이다. 자동차가 센서들로부터 데이터를 수집하고 이 정보를 사용할 수 있도록 하기 때문이다. 당장 이러한 좋은 예는, 도로 상의 다른 사용자들의 도움을 받아 실시간으로 정보를 받아볼 수 있는 지도 서비스를 들 수 있다.

 

신뢰성과 안전성

 

안전성을 걱정하지 않고 자동차에게 임무를 떠맡기기 위해서는 절대적인 신뢰성을 달성해야 한다. 그러면서 또 한편으로는 경쟁력 있는 비용으로 그와 같은 높은 수준의 안전성을 달성해야 한다. 이렇게 할 수 있을 때에만 운전자 지원 시스템은 보편화될 수 있을 것이다.

미래의 자율주행 시스템 역시 마찬가지다. 다시 말해 항공기와 같은 수준으로 동작하면서 한편으로는 모든 자동차 구매자들이 합리적인 가격으로 구입할 수 있어야 한다.

IT 보안에 대한 요구가 높아지고 있을 뿐만 아니라, 지속적인 센서 정보 스트림을 처리하기 위해서 컴퓨팅 성능에 대한 요구도 높아지고 있다. 2006년에는 자동차가 평균적으로 40개 센서를 포함했다. 이 숫자는 이제 80~90개로 늘어났다. 2025년경의 자율주행차는 이 숫자가 거의 두 배 이상으로 증가할 것이다. 스스로 운전하는 자동차는 훨씬 더 높은 실시간 컴퓨팅 성능을 필요로 할 것이고, 고속 데이터 버스를 통해 각부의 컴퓨터 아키텍처들을 연결할 것이다. 그리고 이것 자체가 자동차의 중요한 부분을 이룰 것이다. 또 동작 안전성뿐만 아니라 페일세이프(fail-safe) 동작을 보장하기 위해서 중복 시스템을 필요로 할 것이다. 컴퓨터 아키텍처들을 파티셔닝할 때 높은 컴퓨팅 성능에 대한 요구를 충족해야할 뿐만 아니라 자동차 품질과 동작 안전성에 대한 요구 또한 충족해야 한다.

 

정체를 줄이고 시간을 더 효율적으로

 

기술 혁신은 우리의 일상생활을 향상시킬 때만 성공할 수 있다. 최근의 모든 교통사고의 80%는 사람의 실수 때문에 발생한다. 미래의 자동차는 이 수치를 줄이고 도로교통을 더 안전하게 만들 것이다. 2015년에 운전자들은 정체때문에 평균적으로 38시간을 허비했다. 교통정체는 운전자들을 짜증나게 할 뿐만 아니라 경제적으로도 수십억 달러의 손해를 끼친다. 미래에는 지능적인 서비스들을 사용해서 가능한 곳에서 교통정체를 방지할 수 있을 것이다. 어쩔 수 없이 정체가 발생한다 하더라도 자동차가 핸들을 잡게 함으로써 운전자가 적어도 시간을 더 효율적으로 쓸 수 있을 것이다. 또 다른 이점은 자율주행을 사용해서 상품운송을 더 안전하고 친환경적으로 할 수 있다.

 

제5원소가 현실로

 

영화 “제5원소(The Fifth Element, 1997)”는 2263년의 미래 모습을 그리고 있다. 이 영화에서 초거대 도시의 도로는 2차원이 아니라 3차원이다. 대부분의 차들은 여러 층으로 구분돼 있는 보이지 않는 도로상에서 자동모드로 평평하게 떠다니는 듯 운행된다. 이 미래의 운전은 대부분 자동으로 이뤄지는데, 세상을 구할 수 있는 것은 오직 브루스 윌리스(Bruce Willis)가 연기한 택시기사 코밴 댈러스(Korben Dallas)의 운전 실력에 달려 있다. 미래에 자동차 운전은 훨씬 더 안전하고 편해질 것이다. 그렇지만 또 누군가는 여전히 스스로 운전하는 즐거움을 원할 것이다.

2263년까지는 247년이 남았다. 미래의 자동차 운전이 우리를 어디로 데려갈 것 인지를 지켜보는 것은 흥미로운 일이 아닐 수 없다.  

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