서로 인연을 맺고 있는 미 국방부 산하 고등연구계획국(DARPA)의 무인차 대회, 폭스바겐과   아우디의 폭스바겐 그룹, 토요타, 구글, 스탠포드 대학의 무인차 결과물들이 지난 가을 잇따라 공개됐다. 이 프로젝트들은 상호 보완적  협력 관계에 있다. 무인차 시대가 갈수록 가까워지고 있다.
2009년 말 아우디는 2010년 가을 록키산맥의 자락인 콜로라도 파익스피크에서 개최되는 국제산악자동차경주대회(Pikes Peak International Hill Climb, PPIHC)에 맞춰 무인차의 산악 고속주행이란 야심찬 테스트를 진행하겠다고 발표했다. 그러나 고속의 무인주행, 심지어 드래프트가 가능하다고 알려진 “Autonomous Audi TTS Pikes Peak(이하 TTS 파익스피크)”는 인터넷을 통해 놀라운 영상을 보여주긴 했지만 정작 9월에 들어서선 본래의 테스트 소식이 아닌 촬영 과정에서의 헬기 추락 사고로 더 유명했다. 테스트 성공에 대한 아우디의 공식발표는 11월에나 있었다.
사고 당시 아우디의 브레드 스터츠(Brad Stertz) 대변인은 “파익스피크에서 진행된  무인차 테스트는 스탠포드 대학과 함께 한  아우디의 무인차 개발사를 다큐멘터리로    제작하기 위함이었다. TTS 파익스피크는 2009년 처음 테스트를 했고, 이를 더욱 업그레이드 해 다시 도전하고 있었다”며 “TTS  파익스피크는 매우 복잡한 루트를 향하던 중이었는데 헬기 사고 현장과는 멀리 떨어져  있었다”고 말했다. TTS 파익스피크는 헬기 사고와 관계없이 약 20 ㎞(12.42마일) 코스의 주행을 성공적으로 마쳤다.

록키산맥에 도전

TTS 파익스피크가 최대 시속 144 ㎞로   질주하던 루트는 156개의 급커브가 있는 구간이었다. 이와 관련 미국 플로리다 대학 Cimar(Center for Intelligent Machines & Robotics)의 문희창 박사는 “폭스바겐 그룹은 실차를 무인차로 개조한 후 스탠포드 대학에서 개발한 프로그램을 이용해 실제 주행 가능성을 실험하고 있다. 이번 테스트가 진행된 파익스피크로 향하는 도로는 일반 운전자들도 매우 조심해 운행해야하는 험난한 코스인데 무인차가 이 도로에서 시속 60 km 이상으로 주행했다는 것은 정말 대단한 것이며 일반도로주행에서 아무런 문제가 없다는 것을 의미한다”고 말했다. 
TTS 파익스피크는 캘리포니아의 팔로 앨토에 위치한 폭스바겐 그룹의 전자기술연구소(ERL), 스탠포드 대학의 다이내믹 디자인 랩, 썬 마이크로 시스템즈 간 협력으로 탄생했다.
폭스바겐 그룹은 그동안 스탠포드 대학과  함께 세계 최고 수준의 무인차들을 개발해   오며 명성을 쌓아왔다. 2005년 투아렉을 개조한 ‘스탠리(Stanley)’로 모하비 사막 내 227 ㎞  구간을 완주하는 DARPA의 Gland Challenge에서 우승했고, 2년 후 맨해튼에서 열린 Urban Challenge에서도 파사트를 개조한  ‘주니어(Junior)’로 교통신호와 보행자를 감지하며 도심 주행을 완수해 준우승을 차지했다.
2009년 9월 폭스바겐 그룹은 미래 자동차 연구와 교육 사업의 산학연 협력을 더욱 강화하기 위해 200만 달러를 추가 투입해 스탠포드 대학 내에 VAIL(Volkswagen Automotive Innovation Lab)을 새로 설립하고, 매년 75만 달러를 지원키로 했다. 이 VAIL의 설립 기념식에서 두 종류의 무인차와 기술이 시현됐는데 그 중 하나가 TTS 파익스피크였다. 아우디와 스탠포드가 TTS 모델을 택한 이유는 이 차가 반자동 DSG 트랜스미션, 드라이브 바이 와이어(drive-by-wire) 기반의 시스템이어 무인차 제작에 가장 적합했기 때문이었다.
TTS 파익스피크는 PPIHC의 최초 여성   우승자인 미셀 무통(Michelle Mouton)에게 영감을 받아 셸리(Shelley)란 애칭이 붙었다. 당시 ERL의 마샬 에르난데스(Marshall Hernandez) 프로젝트 책임은 “종전의 주니어가 느리고 안전했다면 셸리는 눈보라가 몰아치는 험한 시골길에서도 거침없이 주행할 수 있는 차”라고 소개했었다.



셸리는 유타의 보너빌 솔트 플랫(Bonneville Salt Flats)에서 최고시속 217 ㎞를 기록하며  무인자율주행을 수행했고, 기술을 더욱 확장시켜 비상시에도 스스로 프로 드라이버의 운전 실력을 발휘할 수 있는 차로 업그레이드 됐다.
기존의 무인차와 셸리의 가장 큰 차이점은 예를 들어 주니어가 카메라, 레이더, 센서에 크게 의존한다면 셸리는 특수한 GPS 시스템을 장착해 GPS의 데이터와 실제 위치를 대조해 신속하게 진로를 결정하고 도로와 장애물을 인식하는 방식이란 점이다. 첨단 GPS는  대기간섭에 의한 신호 오차를 수정해 차량의 위치를 1인치 이내 오차 범위로 파악하고,   위치를 사전에 프로그래밍 해 내장한 디지털 지도상에 표시해준다. 또 별도의 알고리즘은 휠 센서, 가속도계, 자이로스코프 등에서 얻은 데이터를 고속 처리해 정확한 코스 주행을   위해 가장 적합한 속도, 가속력, 방향 등을   산출한다. 이같은 시스템을 기반으로 셸리는 파익스피크의 복잡하고 굽이치는 길을 마치 프로 드라이버가 모는 것처럼 헤쳐 나갈 수  있었다.
 

구글의 디지털 월드

파익스피크에서 헬기 추락이 있은 지 몇 주 후 인터넷 기업 구글은 무인차로 무려 14만 마일(약 22만 5,000 ㎞) 이상을 주행했다고 밝혔다.
구글은 토요타의 하이브리드 카인 프리어스(Prius) 7대, 아우디 TTS 한 대를 무인차로 개조해 테스트해 왔다. 이 차들은 산타모니카의 마운틴 뷰(Mountain View) 캠퍼스를 출발해 헐리웃 대로를 달렸고, 구불구불하기로 유명한 샌프란시스코의 롬바드 거리, 거센 바람을 이겨내야 하는 금문교를 건넜으며, 아슬아슬한 해안의 벼랑 위를 달리는 퍼시픽 코스트 하이웨이를 통과했다. 또 거대한 타호 호수를 한 바퀴 돌며 결과적으로 14만 마일 이상을 주행했다. 구글은 무인차 개발을 위해 지난해에만 수익의 12%인 28억 달러를 투자했다.
구글의 무인차는 맵 루트와 도로상황 데이터에 기반한다. 차에는 다양한 교통상황을   감지할 수 있도록 비디오 카메라, 레이더    센서, 레이저 거리 탐색기 등이 장착됐다.    차는 다양한 매핑과 교통표지 및 차선 인식 등의 소프트웨어 기술을 활용해 도로 환경과   더욱 친숙해지고 지능화된다. 또 모든 지역과 거리에 대한 지형 정보를 지닌 맵과 교통정보 등의 방대한 데이터는 구글의 데이터 센터와 연결돼 신속히 처리된다.
구글의 무인차는 ‘스트리트 뷰(Street View)’의 연장선에 있다. 스탠포드 대학의   교수로 구글의 무인차 개발 프로젝트의 수장인 세바스찬 스런(Sebastian Thrun)은 2007년부터 스트리트 뷰 프로젝트를 이끌어 왔다. 구글 맵스와 구글 어스에서 제공되는 스트리트 뷰는 전 세계의 다양한 지역, 거리에 대한 파노라마 뷰를 보여준다. 2007년 최초 론칭 될 때만 해도 미국의 몇 개 도시에 대해서만 서비스했지만 커버리지는 전 세계 단위가    되고 있다. 구글이 수집해 제공하는 스트리트 뷰의 이미지는 자동차에 특화돼 있다. 프로브 카를 통해 정보를 수집하기 때문에 자동차가 갈 수 없는 좁은 도로 등에 대해서는 서비스를 제공하지 않는다. 프로브 카는 높이 2.5미터의 폴에 9개 방향의 카메라를 통해 360도 뷰를 만든다. 차는 위치 정보를 위한 GPS 유닛,  50m 전방까지 거리 측정이 가능한 레이저  스캐너, 핫스폿 스캔을 위한 3G/GSM/WiFi 안테나를 장착하고 있다. 스트리트 뷰의 정보들은 무인차의 주행 루트 설정에 활용된다.
구글은 지방 경찰 당국에 주행 테스트를   사전에 보고한 후 진행했다. 무인차는 사람이 운전하지는 않지만 만일의 사태에 대비해    자율주행 컨트롤을 풀어줄 운전자가 운전석에 앉았다. 또 조수석에는 소프트웨어 모니터링을 위해 능숙한 엔지니어가 동승했다. 이들은 매우 특별한 경우가 아니면 운전에 개입하지 않았다. 현재까지 공개되지는 않았지만  이 차들은 향후 음주 운전자의 차량, 모터사이클, 자전거, 어린이 등의 갑작스런 움직임에도 대응하게 된다. 스런 교수는 “구글의  무인차 테스트는 무인차 역사상 최대 규모”라고 말했다.
그는 2007년 이후 구글과 관계하고 있지만 폭스바겐 그룹과도 깊은 인연을 맺고 있다. 2005년 DARPA Grand Challenge에서    스탠리로 우승했고 Urban Challenge에서  역시 ‘주니어’로 2위를 기록했다. 폭스바겐의 아우디가 세계 최초로 구글어스 3D 맵을 그들의 MMI 인포테인먼트 시스템에 탑재하고,   적응형 순항제어 시스템과 8단 자동 변속기에 대응시킨 것도 무관하지 않다. 

DARPA의 아이들

구글의 무인차 개발팀원 역시 스런 교수처럼 모두 폭스바겐 그룹이나 DARPA Challenge와 깊은 인연이 있다. 구글의 무인차 개발 팀원은 총 15명이지만 모두 업계    최고의 명사들이다. 그들의 면면을 살펴보면 Urban Challenge에서 스런을 제치고 카네기멜론 대학을 우승으로 이끈 크리스 엄슨(Chris Urmson), 카네기멜론에서 로보틱스 박사 학위를 취득하고 2005년 Grand Challege에서  스탠포드 레이싱 팀의 소프트웨어 부문을 맡은 마이크 몬테멀로(Mike Montemerlo) 박사가 있다. 안써니 레반도위스키(Anthony Levandowski)는 Grand Challenge에서    버클리 대학 소속으로 세계 최초 무인 모터사이클을 들고 나와 화제가 됐던 인물로 이후  샌프란시스코에서 프리어스를 개조한 무인   피자 배달차량 ‘PriBot’으로 다시 한 번 뉴스 메이커가 되기도 했었다. 이밖의 엔지니어들 또한 대부분 그들의 연구물들이 국립역사박물관(National Museum of American History)에 전시되고 있는 인물들이다.
이같은 이유에서 구글의 스텔스 프로젝트는 무인차 개발에 전력을 다하고 있는 다른 기업, 연구소, 대학들에 비해 빠른 개발과 높은 성과를 낼 수 있었다.
문박사는 “구글은 구글 맵과 스트리트    뷰 등의 서비스 제공에 무인차를 이용하려   한다. 무인차는 하나의 도구로 개발이 되고  있고, 이 도구를 어떻게 이용하느냐에 따라  상황이 크게 달라질 것”이라고 말했다.
한편 구글이 무인차를 공개한지 3일 후   폭스바겐은 베를린의 프리대학 오토노모스(AutoNOMOS) 연구소와 함께 파사트를 개조한 무인 택시 ‘MIG(MadeInGermany)’를   공개했다. 이 차는 폭스바겐의 무인차 개발  프로젝트(AutoNOMOS Project)의 한 일환으로 아이패드 애플리케이션을 활용한다.



MIG는 고객이 아이패드로 본인의 위치를 알려주면 스스로 승객을 찾아가 태운다. MIG가 이동하는 동안 승객은 택시의 실시간 위치를 확인할 수 있다. 승객은 탑승 후 아이패드를 이용해 목적지를 알려준다. MIG는 GPS  내비게이션, 비디오 카메라, 레이저 스캐너,  레이더 등 다양한 센서를 이용하고 맵 데이터를 활용한다. 주행 중 MIG는 자동차와 보행자를 감지할 수 있다.
오토노모스 팀은 2006년 라울 로자스(Raul Rojas) 박사에 의해 창단돼 무인차 개발에 뛰어들었고 2007년 DARPA Urban Challenge에 참가해 준결승에 진출하기도 했다. 팀은 2009년 독일 연방정부가 추친하는 하이테크 전략 프로젝트에 포함되며 개발비를 지원받고 있다. 
JasPar(Japan Automotive Software Platform & Architecture)의 한 관계자는 “구글이 그들의 맵과 미국적 교통 환경을 이용해 장거리 주행과 관련한 무인차 개발에 초점을 맞추고 있다 한다면 폭스바겐은 유럽의 환경에 대응해 도심 주행을 겨냥한 무인 택시를 선보였다”고 평가했다.  
현재 무인차 기술은 각국의 국방기술 차원에서 뿐만 아니라 민간의 자동차 기업을 중심으로 연구가 활발히 진행되고 있다. 문박사는 “무인차는 하나의 기술로 가능한 것이 아니라 기계공학, 자동차 공학, 전자 공학, 컴퓨터   공학 등의 학문이 결합되는 융합기술이다.   스탠포드의 스론 교수의 인공지능 실험실은 차량이 주행하기 위해 필요한 정보를 생성하고 판단하는 프로그램을 개발하는 팀”이라며 “이같은 알고리즘과 프로그램을 개발해 차량이 움직일 수 있는 제어 명령을 생성하고 차량 제어기로 전달하지만 차량 제작 및 제어를   위한 시스템을 제작하거나 시험하지는 않는다. 하드웨어와 관련된 연구는 대부분 자동차    회사들이 도움을 주고 있다”고 설명했다.
폭스바겐 그룹이 막대한 예산을 투입해 관련 기술을 상용화하려 노력하고 있고 GM, 토요타, 현대ㆍ기아자동차 또한 무인차 개발에 나서고 있다. GM은 스탠포드 대학과 함께 무인차 부문의 양대 산맥을 이루는 카네기멜론 대학과 협력하며 전략적으로 무인차를 개발해 판매하겠다는 계획을 세웠다. 국내에서는 현대ㆍ기아자동차 외에 언맨드솔루션 등이 무인차 관련 솔루션을 개발하며 차량 제작 기술을 바탕으로 국책연구소, 대기업들과 무인기술 상용화에 나서고 있다.
국민대학교의 김정하 교수는 “자율 레벨로 비교하면 폭스바겐은 제한자율의 10단계 중 6단계에 있고 현대자동차 등 국내 기술은 목표점  주행의 5단계에 와 있다. 이 1단계는 엄청난 차이”라고 말했다.

로봇이 미래다

현대ㆍ기아자동차는 지난 11월 국내에서  처음으로 무인자동차 경진대회를 개최했다.  이 대회는 세계적으로 민간 기업이 개최하는 최초의 무인차 대회다. 현대·기아차는 2009년 가을 제10회 미래자동차 기술공모전을 무인차 경진대회로 확대 시행한다고 밝혔다. 이에 따라 11팀의 대회 참가자들이 1년 간 남양연구소에서 제공한 차량을 기반으로 무인차를 제작했고, 장애물 인식 등 주요   시스템과 주행 성능을 점검하고 사전 주행을 실시했다.
김교수는 “10월에 열려야 했는데 장마와  태풍으로 주행로가 엉망이 돼 시험 주행이   미뤄지며 대회일도 늦춰졌다”며 “대회에서는 제한속도 준수, 횡단보도 앞 정지, 정지 차량 회피, 터널 통과 등 총 9개 미션을 수행해   한양대가 우승을 차지했고 국민대는 3등을  했다”고 말했다.
대회는 2007년 DARPA Urban Challenge 이후 국내에서도 무인차 대회가 있었으면 하는 업계의 바램에서 시작됐다. 당초 국책연구소가 대회를 개최하고자 했지만 사정이 여의치 않아 현대ㆍ기아차가 맡게 됐다. 현대ㆍ기아차는  그동안 차세대 자동차의 원천 기술개발 및   인재육성을 위해 2000년에 산학협력 전문회사인 엔지비를 설립하고 미래기술 공모전을  주최하는 등 무인차 등 다양한 산학연 협력 R&D 사업을 진행해왔다. 2007년 대회에서  국민대학교의 무인차량연구실이 무인차 기술을 응용한 차량 저속 운전보조 장치란 기술로 대상을 수상했는데, 이를 계기로 해 국민대 등 산학연 관계자와 현대ㆍ기아차 연구개발본부의 홍존희 이사가 의기투합해 DARPA Challenge와 같은 무인차 대회를 기획하게  됐다.
문박사는 “현대·기아차가 무인차 대회를 개최하는 것은 민간, 상용 분야에서 무인기술을 사용하겠다는 의미다. 지난해 현대·기아차는 미래 기술로 로봇이 자동차 기술과 융합될 것이라 판단하고 관련 사업 진출을 선언했고 관련 부서 및 연구 인력을 확충하고 있다”며 “이 대회는 민간 자본을 활용해 무인 관련   기술에 대한 투자를 확대하고 향후 연구 인력으로 활용할 수 있는 대학생, 대학원생들에게 개발 기반을 마련해 줬다는 점에서 큰 의미가 있다“고 말했다.



구글이 무인차 개발에 막대한 돈을 쏟아 붓고 있다. ‘검색’으로 성공한 기업은 이제 새로운 미래를 지향하고 있다. 무인차 테스트 성공에 대해 구글은 구글맵, 구글어스, 스트리트 뷰 등 지형 매핑 시 축적한 방대한 정보와 그들의 데이터 센터로 가능했다고 말한다. Photograph by Clay Bavor

Autonomous Audi TTS Pikes Peak는 특수한 GPS 시스템을 통해 험난한 산악 코스에서 무인 고속주행을 실시했다.

구글의 무인차는 캘리포니아 산타모니카의 마운틴 뷰 캠퍼스를 출발해 헐리웃 대로를 달렸고, 구불구불하기로 유명한 샌프란시스코의 롬바드 거리, 거센 바람을 이겨내야 하는 금문교를 건넜으며, 아슬아슬한 해안의 벼랑 위를 달리는 퍼시틱 코스트 하이웨이도 통과했다. 또 거대한 타호 호수를 한 바퀴 돌며 결과적으로 14만 마일 이상을 주행했다.

구글이 무인차를 공개한지 3일 후 폭스바겐은 베를린의 프리대학 오토노모스 연구소와 함께 파사트를 개조해 만든 무인 택시 ‘MIG’를 공개했다. 아우디는 최신 A8 모델의 3G MMI 시스템에 구글 어스를 띄웠다. 이 시스템의 맵 데이터는 스톱&고 적응형 순항제어 시스템과 8단 자동 변속기에도 대응한다.