Understanding a Challenge Inherent to Driving in San Francisco
웨이모 드라이버가 안개를 극복하는 법
5세대 4D 레이더로 라이더와 카메라 약점 보완
2022년 01월호 지면기사  /  정리 | 윤 범 진 기자_bjyun@ 출처 | 웨이모 팀



안개는 언덕과 금문교만큼이나 샌프란시스코의 일부이다. 웨이모는 웨이모 드라이버를 개발하면서 안개와 언덕의 도시 샌프란시스코에서 날씨 유형을 학습시키는 데 많은 투자를 하고 있다. 웨이모 5세대 이미지 레이더는 높은 해상도와 시야각(FOV), 속도를 즉각적으로 측정할 수 있는 독특한 능력으로 라이더와 카메라를 보완한다. 최근 웨이모가 샌프란시스코에서의 프로젝트를 소개했다.

정리 | 윤 범 진 기자_bjyun@
출처 | 웨이모 팀






미국 국립해양대기청(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)에 따르면, 샌프란시스코 날씨는 구름 안개가 낄 가능성이 1/3이다. 연중 130일 안개가 끼는데, 여름에는 강력한 안개가 미스터리한 분위기를 자아낸다. 웨이모는 안개가 자욱한 아침에 일터로 가든 연무 낀 밤에 해이트(Haight) 집으로 돌아가든 웨이모의 트러스티드 테스터(Trusted Tester)가 안전하게 목적지에 도착할 수 있도록 웨이모 드라이버(Waymo Driver)를 개발하고 있다. 

낮게 드리워진 회색 구름은 샌프란시스코의 상징이다. 하지만 인간 운전자와 자율주행 드라이버 양쪽 모두에게 과제를 안겨 준다. 미국 교통부에 따르면, 매년 안개로 인해 3만 8,700건 이상의 차량 충돌사고가 일어난다. 이로 인해 600명 이상의 사망자와 1만 6,000명 이상의 부상자가 발생한다. 안개는 농도(밀도)도 다르고 군데군데 흩어져 있을 수 있으며 차량 센서에 크고 작은 영향을 미칠 수 있다. 때로는 광학 센서 표면에 작은 물방울을 형성시킬 정도로 충분히 짙은 안개가 끼기도 한다. 어느 때는 센서에 미세 물방울이 형성돼 가시거리에 영향을 미치기도 한다. 또 안개는 산불 연기나 매연과 같은 다른 입자와 결합해 불투명한 안개나 스모그를 생성한다. 
 

안개는 가시거리(m)나 기상학자들이 말하는 기상광학범위(MOR)로 측정된다. 500m MOR은 안개가 매우 많은 반면, 1300m(아래)는 안개가 전혀 끼지 않는다. 


웨이모 드라이버는 비가 오거나 눈이 오든 상관없이 라이더, 카메라, 레이더로 구성된 단일 통합 시스템을 활용해 주변을 인식한다. 이를 통해 웨이모 드라이버는 낮이든 밤이든 360도 전 방향 감지가 가능하고 축구장 세 개 넓이까지 탐지한다. 인간의 감각과 마찬가지로, 웨이모 자율주행 기술은 부분의 합보다 전체가 강력하다. 각 센서는 다른 센서를 보완해 차량을 더 안전하고 기능적으로 만드는 풍부한 주변 정보를 스택에 제공한다. 예를 들어, 카메라는 사람의 두 눈처럼 신호를 판독하거나 정지등의 색을 감지하는 등 세부사항을 인지하는 데 적합하지만, 안개로 인해 가시성이 제한될 수 있다. 
 
웨이모 5세대 이미지 레이더는 높은 해상도와 시야각(FOV), 속도를 즉각적으로 측정할 수 있는 독특한 능력으로 라이더와 카메라를 보완한다.


웨이모 5세대 이미지 레이더는 높은 해상도와 시야각(FOV), 속도를 즉각적으로 측정할 수 있는 독특한 능력으로 라이더와 카메라를 보완한다. 빛 대신 극초단파를 활용해 안개나 박무와 같은 기상조건에 영향받지 않는다. 또, 안개 방울, 비, 먼지, 기타 도로 오염물로부터 센서 표면을 깨끗하게 유지하기 위해 소수성 필름을 활용할 뿐 아니라 센서 주변의 자연적인 공기 흐름을 형성하고 펄스 공기 송풍기와 와이퍼 시스템을 활용하는 등 다양한 메커니즘을 적용한 튼튼한 센서 청소 시스템을 개발했다.

또, 웨이모 드라이버는 안개 속에서 인간 운전자와 자율주행 드라이버 모두에게 기상청이 권고하는 많은 비공식 도로 규칙을 준수한다. 예를 들어, 기상청은 안개 속에서 급제동이나 갑작스러운 차선 변경을 고려해 앞 차량과의 거리를 넉넉히 두고 적정 차선을 유지하도록 권고하고 있다. 

웨이모는 10여 년 전 콜그레이시티 오브 러브(Cool Gray City of Love)에서 처음 주행 시험을 시작할 때 웨이모 드라이버에게 안개 속을 헤쳐나가는 방법을 가르쳐야 한다는 점을 알고 있었다. 어느 도시에 가든 날씨 문제 해결은 계절에 따라 매우 지역적이고 시간이 지남에 따라 패턴이 변하기 때문에 특히 어려울 수 있다.


다양한 안개가 센서에 어떤 영향을 미치는지 깊이 이해하기 위해 특수 이동식 기상 관측소를 사용하여 자체 기상 테스트를 수행한다.

웨이모는 웨이모 드라이버가 어떤 조건이든 대비할 수 있도록 종합 데이터를 수집하기 위한 기후 시험을 수행해 안전 프레임워크에 설명된 바와 같이 매우 엄격한 정밀조사 하에 자율주행 시스템을 테스트, 훈련, 검증한다. 이것이 웨이모 드라이버가 운전하는 일부 자동차에 추가 센서를 장착한 이유이기도 하다. 웨이모 자율주행차에서 눈에 띄는 펑키한 모양의 뿔은 사실 웨이모 기상팀이 안개 데이터를 수집해 물방울 밀도를 측정하는 이동식 기상관측소이다.
 
웨이모는 센서가 원하는 조건이 없는 경우에도 시스템 성능을 테스트, 훈련 및 검증할 수 있도록 다양한 날씨 조건을 시뮬레이션한다.


웨이모는 자체 기상시험을 수행함으로써 학습 내용을 더욱 확장할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 인간 운전자는 맑은 날과 안개 낀 날의 차이를 쉽게 구분하지만, 자율주행 드라이버는 그 차이를 가르치지 않으면 구분하지 못한다. 웨이모는 학습한 것을 이용해 차량 주변의 지역 날씨를 감지하고, 안개가 많이 꼈을 때 동작을 조절하도록 센서를 훈련했다. 이것은 샌프란시스코 미기후에서 특히 도움이 된다. 또, 웨이모의 가장 진보된 자율주행 시뮬레이션 시스템인 시뮬레이션 시티(Simulation City)를 만들어 기존 데이터 세트를 확장하고, 원하는 기상조건이 현실 세계에 존재하지 않을 때도 웨이모 드라이버를 계속 테스트한다. 

안개는 언덕과 금문교만큼이나 샌프란시스코의 상징이다. 웨이모는 웨이모 드라이버를 개발하면서 안개와 언덕의 도시 샌프란시스코 뿐만 아니라 마이애미, 시애틀, 미시간 등지에서 날씨 유형을 학습시키는 데 많은 투자를 하고 있다.


[AEM] Automotive Electronics Magazine



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