차세대융합기술연구원 김 재 환 실장

차세대융합기술연구원 자율주행연구실의 목표는 만능의 자율주행 기술 및 자율주행을 위한 원천기술 연구개발이 아니다. 연구원의 설립 취지답게 다양한 융합기술을 통해 사용자에게 필요한 자율주행 기반의 서비스를 연구개발하자는 목표를 가지고 있다.

이 연구실의 책임자인 김재환 실장(공학박사, 서울대학교 차세대융합기술연구원)이 주도하는 판교제로시티 자율주행 실증단지 인프라 구축도 같은 맥락에서 이뤄지고 있다. 자율주행차 기초 기술부터 서비스 모델까지 전 과정을 고려해야 한다. 그만큼 그가 많지 않은 나이에 다양한 경험을 했기 때문에 가능한 일이다. 그래서 김 실장의 이야기는, 국내 자율주행차의 발전 방향까지 조심스레 가늠하는 계기이기도 하다.

국방, 방산 분야 무인로봇 분야로 연구 시작

지난 2013년 4월 차세대융합기술연구원 지능형자동차플랫폼센터 소속 선임연구원이 된 김 실장은 같은 해 6월, 전기차 기반 자율주행차 AEV(Autonomous Electric Vehicle) 개발하고 이듬해 3월에는 실내외 자율주행이 가능한 퍼스널 모빌리티 SPM(Smart Personal Mobility)을 개발했다. 2015년에는 경기도 판교 제2테크노밸리를 활용한 자율주행 테스트베드 조성 기획이 나오면서 2016년 10월, 경기도 판교제로시티 자율주행 실증단지 조성연구 총괄책임을 맡았다.

지난해 5월에는 외부 기업과 협력을 통해 판교제로시티 자율주행 실증단지 인프라 기본설계을 완료, 곧바로 경기도 제로셔틀 기본설계 및 교통운영 방안을 수립했다. 기술 개발도 함께 이뤄졌다. 지난해 7월, 외부 기업과 함께 자율주행을 위한 LTE/WAVE Hybrid V2X 단말기 시제품과 통합관제플랫폼 시제품을 개발했고 같은 해 연말에는 자율주행을 위한 교통신호현시정보 LTE-V2X연계 시스템을 기업과 같이 개발했다.

기술 개발과 실증단지 추진이 급물살을 타면서 올 들어 1월에 경기도 제로셔틀 2대 차량 개발 및 국토부 자기인증을 완료하고 곧바로, 제로셔틀 2대 자율주행 레벨4 임시운행허가를 받았다. 특히 이 자율주행차는 자율주행연구실 고유 소프트웨어 기술로 개발한 의미가 컸다.

지난 6월, 경찰청 검토에 따른 경기도 제로셔틀 안전운행을 위한 도로시설 안전조치(과속단속카메라, 조명식 안전표지, 교차로내 유도차선, 안내표지판 등)를 완료해 본격적인 주행에 들어간다.

Q. 줄곧 자율주행 분야를 연구해 온 것으로 안다. 처음 시작이 무엇이었나.

A. 국민대 자동차공학과에 입학해, 같은 학교 자동차공학전문대학원 무인차량연구실에서 석,박사를 마치고 차세대융합기술연구원에 들어왔다. 학부 3학년부터 무인차량연구실에 들어가 모바일 로봇을 공부하였고, 대학원 입학 전부터 국방무인전투로봇 분야의 과제에 참여하여 자율주행의 핵심 기술을 연구하기 시작한 것이 계기였다. 당시에는 ‘자율주행’이라는 용어도 생소하던 시절로 국방, 방산 분야에서 무인로봇이라는 분야로 연구를 했다.

처음 담당한 연구는 LiDAR를 이용한 장애물 검출이었는데, 당시엔 LiDAR를 국내에서 사용해본 사람도 거의 없던 시절이다. 고가의 LiDAR를 가지고 연구를 한다는 것 자체가 매우 부담이 컸던 기억이 있다. LiDAR를 이용한 장애물을 검출하는 기술을 어느 정도 확보하고 카메라와 LiDAR를 매칭해 객체를 인식하는 기술을 연구했다.



Q. 자율주행차는 자체 기술도 기술이지만 연계된 기술 분야가 많은데.

A. LiDAR를 이용해 장애물을 인식한다고 해도 자율주행차가 장애물을 회피해 목적지를 가기 위해서는 실시간 경로를 생성하고 이에 대한 모션 계획을 해서 차량을 제어해야 진정한 자율주행이 이루어질 수 있다는 것을 알고, 경로계획 연구를 진행했다. 또 경로계획이 이루어지기 위해서는 가상세계 공간에 지도를 구축해야 함을 알게 됐고, 현실공간의 환경을 센서를 통해 디지털화된 지도를 만드는 맵 빌딩 연구를 진행했고 이러한 연구를 통해 인공지능 분야를 공부했다.

이후 자율주행 시스템을 구성하는 기본적인 요소기술에 대한 연구 성과를 기반으로 이를 통합할 수 있는 시스템 아키텍처를 연구하였고, 이를 통해 교통이라는 환경에 투입하기 위해서는 다수의 자율주행차가 운영될 수 있는 기술에 대해 연구가 필요하다고 판단했다. V2X를 연계한 자율주행 기술 그리고 표준화된 소프트웨어 플랫폼 개발 등의 연구를 진행한 이유이다. 이런 연구결과를 기반으로 2013년 ‘자율주행차량을 위한 개방형 아키텍처 기반의 통합 SW 플랫폼 및 복합지도 기반의 자율주행시스템 개발’이라는 논문으로 박사학위를 받았다.

Q. 그런 과정을 거쳐 들어 간 차세대융합기술연구원에서 어떤 일을 했나.

A. 차세대융합기술연구원은 전기차 기반 도심형 저속 자율주행차, 고령자 및 장애인을 위한 door-to-door 가능한 실내외 자율주행 가능한 퍼스널 모빌리티, 관제와 무선통신을 이용한 자율주행 서비스, 이를 통한 순환노선을 운행하는 무인 자율주행 셔틀 서비스 등 향후 경기도를 기반으로 국가 스마트시티를 위한 현실문제 해결형 자율주행 기반 서비스 모델을 개발하고자 한다.

차세대융합기술연구원으로 오면서 그동안 연구 성과를 기반으로 실제 삶에 적용할 수 있는 서비스 기반의 자율주행 시스템을 개발하고자 했다. 그 결과 AEV와 SPM이라는 독자적인 모델을 개발하여 차세대융합기술연구원이 있는 광교테크노밸리에서 2013년부터 2017년까지 시험운행을 진행했다.



Q. 관련된 연구를 진행하면서 자율주행차에 대한 시야가 많이 넓어졌을 것 같은데.

A. AEV와 SPM을 시험운행하면서, 지금 현실의 도로 및 교통 환경은 사람이 운전하는 환경에 종속되어 구축되어 있어서 자율주행에 있어서 매우 불리하고 복잡하고 안전하지 못하다는 결론을 얻었다. 다시 말해, 사람들이 과속을 하기 때문에 다양한 형태의 과속방지턱이라는 장애물(자율주행차 입장에서)이 생기고, 졸음운전을 예방하기 위해 지그재그 차선이 생기고, 신호등이 있어도 예측 불가한 교통환경 속에서 교차로 내에 차량이 진입해 이동을 방해하는 상황 등이 발생했다.

이러한 새로운 시설물과 체계 등은 결국 자율주행 시스템에서 지속적으로 학습시켜야 하는 대상이고, 복잡도를 높이는 대상이고 결국 코딩의 양을 증가시켜 더 많은 에러를 포함된 결과물을 만들어낼 수 밖에 없었다. 따라서 성공적인 자율주행 서비스를 구현하기 위해서는 자율주행차를 위한 도로 및 교통 환경을 만들어야 한다고 판단했다.

Q. 자율주행차를 위한 도로 및 교통 환경은 어떻게 만들어야 하는가.

A. 도로 환경은 단순해지고 교통은 지능화 돼야 한다. 이것은 결국 새로운 스마트시티라고 스스로 정의하고 이후 이에 대한 연구를 진행했다. 연구를 진행 중에, 경기도로부터 판교 제2테크노밸리에 자율주행 기술을 도입하는 것에 대한 검토를 해달라는 의뢰가 들어왔고, 그것을 계기로 판교제로시티 마스터플랜을 수립하고 자율주행 실증단지를 설계하게 됐다. 이러한 ICT 기반의 실증단지 인프라의 성능을 검증하고 고도화하기 위해서는 실증단지에서 상시 운행되는 자체적인 자율주행차가 필요하다고 생각했다. 이러한 테스트가 지속된다면 향후 대중교통으로 활용할 수 있는 플랫폼이 될 수 있을 것이라고 확신하여, 자율주행 셔틀인 제로셔틀을 개발하게 됐다.



Q. 판교제로시티 자율주행 실증단지 인프라 구축은 국내외 자율주행차 연구에서 어떤 의미가 있가.

A. 판교제로시티 자율주행 실증단지는 기존의 폐쇄된 환경의 테스트베드가 아닌, 실제 사람이 일하고 거주하는 실세계 환경에 구축되는 테스트베드를 기반으로 하고 있으며, 다양한 메이커, 연구자 등이 오픈된 환경에서 함께 자율주행 관련 테스트를 진행하면서 새로운 기술과 서비스 그리고 스탠더드가 만들어질 수 있는 실증단지를 만드는 것을 목표로 시작하였다.

따라서 다양한 실증이 이루어질 수 있는 테스트베드가 되기 위해서는 자율주행을 지원해 줄 수 있는 플랫폼을 구축하고자 했으며, 대표적으로 GPS 보정시스템, V2X 단말기, IoT 센서, 공간정보 플랫폼, 빅데이터 플랫폼 그리고 이 모든 것을 운영할 수 있는 통합관제센터가 필요하다고 판단하여 테스트베드를 설계하였다.

Q. 판교제로시티 자율주행 실증단지의 차별성은.

A. 우선, 오픈 플랫폼 기반 Real World 자율주행 테스트베드기 때문에 다양한 자율주행차 및 일반차가 공존하는 실제 도시가 된다. 두 번째로 자율주행차 기반의 V2X 서비스 실증단지라는 것. LTE/WAVE 복합통신을 통한 V2V, V2I, V2C를 구현할 수 있다. 도시 통합 IoT 서비스 실증단지이기 때문에 통합관제센터-자율주행차-도시시설물을 IoT로 연계한다. 퍼스트/라스트(First/Last mile) 자율주행 대중교통 서비스 실증단지이다. 기존 도심 도로를 이용한 자율주행 셔틀을 운영한다. 특히 재생에너지-무선충전인프라-자율주행전기차 서비스 실증단지이기 때문에 태양광 무선충전인프라를 통한 자율주행 셔틀 무인 충전이 가능하다.