닥터 후

영국의 공상과학 TV 드라마 시리즈 ‘닥터 후(Doctor Who)’의 시즌 3, 세 번째 에피소드 ‘Gridlock(정체)’을 보면, 미래는 지능형 교통 시스템(Intelligent Transport System)과 시범 사업들이 활발히 전개되고 있는 현실의 연장선이 아닌 암울한 교통 상황을 그대로 옮겨놓은 디스토피아다.
주인공 닥터와 동행자인 마사 존스는 타임머신 TADIS를 타고 서기 50억 53년의 15번째 뉴욕의 브룩클린으로 간다. 미래의 뉴욕은 자동차로 인한 대기오염과 교통 체증이 극심하다. “대기에 20분만 노출되면 머리가 터져 죽는다”, “10마일(16 km)을 가기 위해선 6년이 걸린다”, “오늘 20야드 전진한 것은 꽤 운이 좋은 케이스”란 말처럼 교통은 최악의 상태다. 스토리는 갑작스럽게 마사 존스가 어떤 밴(van)에서 내린 남녀에 의해 납치되면서 전개된다. 납치는 출산을 위해 좋은 환경을 찾아 뉴욕을 탈출하려는 남녀가 목적지에 보다 빨리 가기 위해 다인승전용차로(High Occupancy Toll lanes, HOT)에 진입하기 위해 1명의 탑승자가 더 필요했기 때문이었다.
닥터 후 시즌 3는 2006년 12월부터 방영되기 시작했는데, ‘Gridlock’이 제작되던 2003년부터 2006년 사이의 세계적 교통 이슈를 아이디어로 채택하고 있다. 런던의 켄 리빙스턴 시장은 2003년부터 도심에 CCTV를 설치하고 시내 중심으로 진입하는 차에 대해 하루 8파운드(당시 약 1만6,000원)의 혼잡통행료를 물렸다. 이 정책으로 런던 도심의 교통량이 21%, 이산화탄소 배출량이 20% 줄었고, 자전거 통행량은 66% 늘었다. 런던은 또 2006년부터 시 차원에서 전방위적으로 ‘기후변화’에 대응하기 시작했다. 그러나 정책의 효과가 입증되기까지 혼잡통행료 제도에 대한 효율성 논란과 해당 지역 주민들의 생활 불편 등 저항 또한 거셌다.



서울시정개발연구원의 고준호 박사는 “Gridlock의 배경이 되는 뉴욕, 뉴저지를 비롯한 미국 전역에서는 당시 다인승전용차로(HOT)의 효율성을 높이기 위해 부분 유료화가 급격히 진행되고 있었다. HOT에 대한 수요 과다 집중으로 고속차로 역할이 축소되거나 일부 지역에서는 첨두시에도 이용률이 너무 낮은 문제가 있었다”며 “닥터 후처럼 HOT 이용을 위한 납치사건도 실제 발생했었다”고 설명했다.
미국인들은 연간 100시간 이상을 출퇴근 차량 안에서 보낸다. 미국의 현재 HOT는 유료제가 도입돼 3인 이상 탑승하지 않은 차량도 통행료를 지불하고 통행할 수 있게 됐고, 최근에는 하이브리드 카 등 친환경 차량이 무료로 통행하고 있다. 우리나라의 경우엔 버스중앙차로 제도를 성공적으로 정착시킨 당시 이명박 시장과 대통령직인수위원회가 2007년부터 올림픽도로에 HOT 전용차로 도입을 추진하기도 했었다.
Gridlock은 당시의 이슈에 집중했기 때문에 상당히 암울한 미래를 그렸다. 그러나 현실은 그리 비관적이지만은 않다. 전 세계의 교통정책 당국, 학자들은 교통으로 인한 환경이나 경제적인 문제를 해결하기 위해 노력 중이다. 예를 들어, 우리나라의 꼬리 물기 단속, 요일제 운행, HOT, 혼잡통행료, 하이패스, GPS 등을 이용한 Value Pricing 시범 사업 등은 매우 기초적인 사례들이다.
교통학자들은 미래의 교통 체계가 IT 기술을 통해 사람, 도로 그리고 지능형자동차나 무인자동차가 효율적이고 안전하게 연결된 차량-도로 연계 시스템(Cooperative Vehicle-Highway System, CVHS)이 되어 사고 없고 막힘없는 도로가 될 것으로 보고 있다.
부산ITS 세계대회 국제 프로그램 위원회 의장을 맡고 있는 한국교통연구원의 문영준 박사는 “CVHS는 지능화된 첨단 안전 차량(ASV)이 정보화 도로를 주행하면서 단거리 전용 통신, 광대역 통신 등의 무선 통신기술, DMB 등 디지털 방송 기술을 이용해 차량과 도로, 차량과 차량 간 정보를 상호 유기적으로 연계해 목적지까지 안전하게 최적 경로로 도착할 수 있는 인프라를 제공하는 것”이라며 “여기에 스마트폰 등 노매딕 디바이스를 통한 유비쿼터스 서비스가 가능해지면서 u-ITS로 발전해 가고 있다”고 말했다.
10월 부산ITS 세계대회에서는 이같은 네트워크 기반의 ITS(DSRC, IPTV, WAVE 기반 시스템), 모바일 기반의 ITS 기술이 시현될 예정이다. 예를 들어, 전용 단말기를 장착한 차량은 u-ITS 존에서 V2I(Vehicle to Infra), V2V(Vehicle to Vehicle) 통신 체계를 통해 첨단 교통정보 수집/가공/제공, 교차로 충돌/추돌 방지, 돌발상황 관리 등을 복합적으로 제공받는다.

전격 Z작전

1980년대에 인기리에 방영됐던 ‘전격 Z작전(Knight Ride)’에는 유명한 KITT이 등장한다. 이 차는 폰티악 파이어버드 트랜스 암(Pontiac Firebird Trans Am)을 모델로 했으며 수소를 연료로 사용했다. KITT는 2008년 후속 작에서 포드 머스탱(Ford Mustang)으로 교체됐다. 연료는 태양전지와 가솔린(90% 효율이 개선된)으로 바뀌었다. KITT에서 가장 눈에 띤 것은 인공지능을 지닌 ‘말하는 차’였다는 점이다.



‘말하는 차’란 관점에서 현실과 비교하면, 마이크로소프트(MS)와 관계된 포드의 SYNC 시스템, 기아자동차의 UVO 시스템 등을 대응시킬 수 있다. 현재의 음성 기술은 매우 초보적 수준에 머물러 있다. 음성인식 시스템은 음성으로 말해 문자 메시지를 폰을 통해 보내는 단계까지 와 있다. 기본적으로는 정해진 명령어에만 대응하는 수준이며, 음성인식 정확도를 높이기 위해 마이크로폰이 잡아내는 음성개선 기술의 개선이 요구되고 있다.
MS와 포드, 현대·기아자동차 등 OEM들은 차에 사람이 머무는 시간이 늘면서    다양한 편의, 엔터테인먼트, 연결성을 제공하는 것이 브랜드 경쟁에 매우 중요하며,   이들 기능을 안전하게 수행하기 위해서 가장 안전한 방식인 음성 인터페이스가 필요하다는 데 주목했다. 다만 현재의 음성 기술은 정확성 문제로 인해 음악, 전화 등과 같은 주행과 관련되지 않은 태스크에서만 활용되고 있다. 이들은 자연어 음성 입력과 멀티모달(Multi-Modal) 사용자 인터페이스주1) 개발을 통해 보다 쉽고 효율적으로 음악을 재생시키거나 전화 상대방을 찾아 걸 수 있게 했다. 인카 형태는 아니지만 스마트폰을 통해 차내에서도 웹 서치를 가능케 하는 구글의 보이스서치(Voice Search)와 같은 서버형 음성인식 기술의 성능 향상은 현재의 차내 음성기술 수준에 큰 영향을 미칠 전망이다. 예를 들어 “월드컵 한국 대 일본 결과”, “오바마와 이명박 대통령이 청와대에서 만난 사진”이라고 말하면 보이스서치는 정확한 검색을 수행한다. 이처럼 차내 음성기술은 서버 기반으로 발전할 수도 있다. 이미 노키아 등은 차량의 안전, 보안과 관련된 민감한 부문을 별도로 고려해 애플리케이션을 개발하며 스마트폰의 모든 기능과 디스플레이를 차량의 인포테인먼트 시스템에 그대로 옮기려 하고 있다.

주1) 멀티모달(Multi-Modal) 인터페이스: 인간과 기계의 소통을 위해 음성, 키보드, 펜 등 다양한 방식의 인터페이스를 이용하는 방법이 있다. 일반적으로 기계로의 입력을 위해서 음성명령, 글씨 쓰기, 키보드 타이핑을 사용하고 기계의 결과를 출력하기 위해서는 음성, 오디오, 비디오를 사용한다. 소통의 효율성을 위해 이처럼 다양한 인터페이스를 활용하는 멀티모달이 보편화되고 있다.

마이너리티 리포트

SF의 거장 필립 K. 딕(Philp K. Dick)의 작품을 각색한 2002년 작 ‘마이너리티 리포트(Minority Report)’는 2054년 워싱턴 D.C를 배경으로 한다. 스티븐 스필버그는 미래의 수송 시스템을 보여주기 위해 렉서스와 손잡고 전기차 Lexus 2054와 도심 대중교통 시스템에 이용된 자기부상차인 Lexus Mag-Lev를 창조해냈다.
당시 스티븐 스필버그 감독은 미래의 사회 모습을 창조하는데 3년 가까운 시간을 투여했다. 그는 먼 미래 또는 과도하게 창의적이지 않은, 현재 개발되고 있는 기술을 바탕으로 한 보다 현실적인 미래를 창조하고 싶어 했다. 이를 위해 그는 의학, 사회이론, 방위, 광고, 인프라, 기술, 직장과 가정의 가전 기기, 그리고 자동차를 상상해 내기 위해 많은 디자이너와 미래학자를 동원했고 남부 캘리포니아에 위치한 토요타/렉서스 디자인 스튜디오의 관계자들을 불러들었다.



워싱턴 D.C 외곽의 교외 지역은 전통적인 도로 시스템을 그대로 반영했다. 여기서 톰 크루즈와 함께 교외에서 등장하는 차는 LEXUS 2054 스포츠 쿠페로 전통적인 차와 같이 4개의 바퀴를 지닌 전기차였다. 워싱턴 DC의 대중교통 시스템은 전기와 자기 에너지를 이용해 수평/수직의 모든 공간을 커버하는 전자기 디스크의 로드웨이(rodaway)로 구축됐다. 도시의 교통 시스템과 차량에는 컴퓨터 제어 시스템, 사고회피 시스템(accident free system) 등 다양한 첨단 기능이 부여됐다.  레인을 떠서 달리는 Mag-Lev 차량은 통상 시속 128~160 km의 속도를 낸다. 형태는 개인 용도의 2인승 폿(pod), 택시, 다인승 카 등이 있다.
스필버그는 대중교통 시스템 내에서 개인 교통 수단에 대해 논의를 했고, 사람들이 캡슐 형태의 차를 이용해 편리하게 이동하는 모습을 만들어냈다. 영화에서 Mag-Lev는 톰 크루즈의 집과 사무실을 연결해 준다. 톰의 생활공간은 곧바로 Mag-Lev의 독(dock)이 되며 막힘없이 연결된다. 문이 열리면 차량 실내는 집의 일부가 되고 시트는 거실에 놓인 또 다른 가구가 된다.
최근 OEM들이 디자인한 미래형 컨셉트 카들의 다수는 자동차를 일상생활의 연장 공간으로 디자인하고 도심지에서의 이동성 극복과 주차 등에 주안점을 두고 있다. 이같은 차들은 빌딩 숲을 가로지르고, 차 내에서 많은 시간을 보내는 바쁜 도시인들을 주 타깃으로 한다. 내부는 운행 편이성이 최우선이다. 인터페이스는 운전자가 쉽게 데이터를 인식할 수 있도록 하고 있고 시트는 최대한 안락함을 제공할 수 있도록 디자인된다.
마이너리티 리포트에서 보여준 기술 중 자기부상 시스템을 현실과 비교한다면, 이는 이미 상용화되고 있다. 우리나라는 2013년이면 세계에서 두 번째로 도시형 자기부상열차(중저속형) 상용국이 된다. 중저속형 자기부상열차는 2005년 일본이 나고야에서 첫 상용 운행을 시작했다. 지난 8월 국토해양부는 인천국제공항 교통센터에서 자기부상열차의 시범 노선 기공식을 가졌다. 한국기계연구원은 지난 연말 자기부상열차 시험 차량 제작을 마쳤고 3월부터 시험 차량 성능시험을 진행했다. 열차는 바퀴 대신 전자석의 힘으로 레일과 접촉하지 않고 주행한다. 이 열차는 무인운전 방식이고 시속 110 km로 달린다. 중국은 최근 상하이 엑스포에서 최고 시속 500 km의 자기부상 열차를 제작해 시범 운영하기도 했다. 제작은 전투기 ‘젠(殲)-10’을 생산하는 중국항공공업그룹 산하 청두비행기공업유한공사가 맡았다. 시속 400 km로 주행할 때 열차의 에너지 소모는 자동차의 2분의 1, 비행기의 3분의 1에 불과하다.





아이로봇

‘기계는 인간을 다치게 해서는 안 되며 방관해서도 안 된다. 법칙 1에 위배되지 않는 한, 기계는 인간의 명령에 복종해야 한다. 법칙 1, 2에 위배되지 않는 한 기계는 스스로를 보호해야 한다.’ 그 유명한 SF의 거장 아이작 아시모프(Isaac Asimov)의 ‘로봇 3원칙’으로 막을 여는 영화 ‘아이로봇(2004)’에는 아우디의 2035 RSQ 컨셉트 카가 등장한다. 차는 르망콰트로, R8와 매우 흡사한 외관을 갖고 있다. 타이어가 아닌 공 내지 구슬과 같은 구형의 바퀴를 갖고 있어 360도 회전이 가능하다. 이 차의 가장 인상적인 점은 운전자가 운전을 하지 않고 책을 읽거나 잠을 잘 수 있다는 점이다. 영화에서 윌 스미스는 차 내에서 운전을 하는 대신 컴퓨터를 조작하거나 전화를 거는 등 사건 해결을 위한 행동을 한다. 스미스가 수동 운전을 하려 하면 동승한 여자 과학자가 깜짝 놀라며 만류한다. 컴퓨터 시스템이 운전하는 자율주행차다.
무인 자동차의 시스템 구성은 대개 차량제어 시스템, 항법 시스템, 장해물 인식 시스템, 통합제어 시스템의 4개 노드로 구성된다. 현실에서 이같은 차를 찾는다면 미국 국방성 산하 고등연구계획국(Defense Advanced Research Project Agency, DARPA)이 개최한 Darpa Challenge에 출전한 차들이 가장 근접해 있다. 2004년 시작된 DARPA Grand Challenge는 완전 자율 주행을 목표로 사막과 초원으로 구성된 200마일 구간을 10시간 내에 주행하는 대회였다. 캘리포니아 빅터빌에서 개최된 2007년 DARPA Urban Challenge는 도심지 자율주행을 테스트했다.
최근 아우디 TTS 모델 기반의 무인차는 드리프트를 하고 산악주행도 했다. 한국에서는 무인 자동차 개발이 2000년 중반부터 활성화되기 시작해 전자통신연구원, 생산기술연구원, 현대로템, 삼성테크윈 등이 개발에 나서고 있다. 국민대학교의 김정하 교수는 “대학으로는 최근까지 국민대학교가 무인 자동차 플랫폼에서부터 소프트웨어까지 전 시스템을 연구 개발하는 유일한 대학이었지만, 계명대 등 다수의 대학들이 무인차 개발에 나서고 있다”고 소개했다.



현대자동차는 10월 국내에서 무인 자율  주행 자동차 대회를 연다. 현대는 지난해 ‘제10회 미래자동차 기술공모전’을 통해   무인 자동차 개발에 참여할 11개 대학을    선정하고 제작 지원에 나섰다.
일반 승용차의 경우에는 자율 주행의 초기 단계가 되는 적응형 순항제어 시스템(ACC), 차선이탈 경고 시스템(LDWS) 등과 같은 첨단 운전자 지원 시스템(Advanced Driver Assist System, ADAS)이 고급차를 중심으로 적용되기 시작했다.
‘마이너리티 리포트’, ‘아이로봇’ 등 대다수 SF 영화는 인간의 ‘기술 만능주의’를 경고하는 메시지를 포함하고 있다. 예를 들어, 아이로봇에서 윌 스미스가 로봇을 싫어하게 된 계기는 아이가 탄 차, 스미스가 탄 차가 트럭에 밀려 모두 물속으로 가라앉게 됐는데, 여자 아이를 먼저 구하라는 스미스의 명령을 로봇이 불복해 아이가 익사했기 때문이다. 로봇은 스미스가 살게 될 확률이 높다고 판단했다.
현재 자동차 부문에서는 지능화된 시스템이 야기할 수 있는 문제점에 대한 인간공학적 연구가 활발히 진행되고 있다. 자동화,  반자동 시스템이 오히려 운전자의 세이프티 마진(safety margin) 저하를 초래하거나  수많은 경고, 제어 기능이 운전자의 운전   부하를 더 가중시킬 수 있어 이를 규명해 가장 효율적이고 안전한 방법을 찾는 다양한 연구가 진행되고 있다.

블레이드 런너

‘블레이드 런너(1982)’, ‘제5 원소(1997)’ 등 대부분 미래를 그린 영화에는 하늘을 나는 차가 등장한다. 이 차들은 도로를 필요로 하지 않는다.
지난해 아우디는 하늘을 날 수 있다는 상상을 바탕으로 한 컨셉트 카를 소개했다. 도무스 아카데미(Domus Academy)에서 주최하는 The Desire Competition의 수상작 샤크(Shark)는 디자이너 카짐 도쿠(Kazim Doku)가 자동차와 호버크래프트에서 영감을 얻어 디자인했다. 차는 육상뿐만 아니라 수상에서도 주행이 가능한 공기부상 차로 바퀴가 없다. 유선형 차체의 2인승 샤크는 아우디 R8, TT 그리고 S5를 연상시킨다.
최근엔 매사추세츠의 벤처기업 테라푸지아(Terrafugia)에서 만든 하늘을 나는 차 트랜지션(Transition)이 화제가 되기도 했다. 이 차는 미 연방항공청의 운행 승인도 받았다. 하늘을 나는 자동차는 지상에서는 날개를 접고, 하늘을 날 때에만 날개를 펴고 뒤에 있는 엔진과 연결된 프로펠러를 작동시킨다. 한 번 주유로 약 760 km를 비행하며 속도는 시속 185 km다. 동체 무게는 약 600 kg으로 두 명이 탑승할 수 있다. 연료는 항공유가 아닌 일반 무연휘발유를 사용한다. 대당 2억 3,000만 원 정도로 올 하반기부터 판매한다.

 
백 투더 퓨처

1980년대의 블록버스터 ‘백 투더 퓨처(Back To The Future)’에는 DMC의 드로리언(De Lorean)을 개조한 타임머신이 등장한다. 2편에서 이 차는 플루토늄 대신 쓰레기를 연료로 사용했다.
최근 영국에서는 오염된 진흙에 포함된 쓰레기로부터 생산된 메탄(CH4)으로 작동하는 폭스바겐 Beetle이 화제가 됐다. 영국 배스(Bath)에 위치한 그린퓨얼 컴퍼니(Greenfuel Company)는 브리스톨 하수처리 공장에서 생산된 바이오 가스로 운행할 수 있도록 자동차를 개조했다. 바이오 가스는 Beetle이 시속 182 km의 속도로 운행할 수 있는 동력을 제공한다. 탱크가 가득 차 있으면 400 km를 주행할 수 있다. 가솔린은 엔진 시동 시에만 사용한다. 스웨덴은 11,500대 이상의 자동차를 하수처리장에서 생산한 바이오 메탄으로 운행하고 있다. 가스와 관련해서는 현재 우리나라를 비롯해 인도, 중국, 영국을 포함한 많은 나라들이 자동차에 압축천연가스(Compressed Natural Gas, CNG)를 사용하고 있다.

스페이스 오딧세이

스탠리 큐브릭의 1968년 작 ‘2001 스페이스 오딧세이’에는 자동차가 등장하지 않는다. 대신 우주선을 조종하는 HAL9000이란 인공지능 컴퓨터가 등장한다. HAL9000은 항해 중 발생하는 위험 요소를 감지하고 스스로 문제를 진단하며 음성신호를 통해 인간과 소통할 수 있다. 덕분에 우주인들은 목성을 향하는 디스커버리호의 장거리 여행에서 우주선과 HAL9000에게 생명을 맡기고 오락을 즐기고 조깅을 하는 등 일상적 활동을 영위 한다. 자동차의 미래는 우주선 HAL9000과 같다.
앞서 언급한 일부의 테마를 제외하면 영화 속 차, 자동차 문화, 인프라는 지능형 자동차(Intelligent Vehicle)의 연장선상에 있다. 지능형 자동차는 정보통신, 텔레매틱스 기술 등을 이용해 자동화를 추구하고, 다른 차량이나 도로와 연결돼 안전성과 효율성을 극대화할 수 있는 차를 의미한다. 최근에는 편의성이나 엔터테인먼트 등 다양한 요소를 아우르는 의미로 확장되고 있다. 이 차의 특징을 3가지로 요약하면 안전성의 강화, 네트워크 확대, 인터페이스의 혁신이다.

AEM_Automotive Electronics Magazine