자율주행 자동차의 기술과 원리는 무엇일까?

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많은 매체에서 우리는 현재 4차 산업혁명의 시대에 살고 있다고 합니다. 자율주행 자동차는 4차 산업혁명을 이끄는 많은 기술들 중에서 하나인데요. 뉴스나 언론에서 등장하면 항상 많은 이야깃거리와 문제들을 다루곤 합니다. 그렇다면 자율주행 자동차란 무엇일까요? 자율주행 자동차란 운전자의 조작 없이 자동차 스스로 운행하는 자동차를 말합니다. 자율주행이라는 개념은 1960년대 벤츠를 중심으로 제안되었으며, 1970년대 중후반부터 연구가 시작되었습니다. 당시에는 차선을 넘지 않는 정도의 수준의 자동차였으나 1990년대에 들어서 컴퓨터의 기술 분야가 발전함과 동시에 자율주행 자동차의 기술들이 본격적으로 연구되기 시작하였습니다. 그렇다면 자율주행 자동차의 원리와 기술에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

 

1. 자율주행 기술의 6단계

먼저, 자율주행 자동차에의 기술에는 레벨0부터 레벨 5까지 총 6단계로 나뉩니다. 이는 2016년 국제자동차기술자협회(SAE International)에서 분류한 단계로 글로벌 기준으로 통용되고 있습니다. 한국에서도 이 기준을 사용하고 있습니다.

6단계의 레벨을 크게 두 가지로 분류하면, 레벨0~2까지는 자율주행 시스템이 일부의 주행만을 수행하는 단계로 구분하며, 레벨 3~5까지는 자율주행 시스템이 주행의 전체를 수행하는 단계로 구분할 수 있습니다.

 

Level 0

전방 충돌 방지 보조(FCA), 후측방 충돌 경고(BCW) 등의 기술이 해당하는 레벨입니다.

Level 1

조향 또는 가속 및 감속 중 하나를 수행하는 차로 유지 보조(LFA) 기술, 스마트 크루즈 컨트롤(SCC) 기술 등이 해당합니다.

Level 2

조향 또는 가속 및 감속 모두를 수행하는 고속도로 주행 보조(HDA)의 기술이 해당합니다.

Level 3

차량 제어와 주행환경을 동시에 인식하지만, 자율주행 모드 해제가 예상될 경우 제어권 이양을 운전자에게 요청해야 합니다.

Level 4

레벨 3과 동일하나 위험 상황 발생 시에도 안전하게 대응해야 하는 기술이 포함되어야 합니다.

Level 5

레벨 4는 자율주행을 할 수 있는 지역에 제한이 있으나 모든 도로조건과 환경에서 항상 주행을 할 수 있는 완전 자율주행 자동차 기술의 단계입니다.

 

2. 필요한 원리와 기술

자율주행 자동차는 주변 상황을 감지하고 어떻게 움직여야 하는지 계산하는 것이 가장 중요합니다. 자율주행을 하는 데에 있어서 많은 기술이 필요한데요. 측위, 인지, 판단, 제어 등의 기술이 필요합니다. 측위는 차가 도로 위 어디에 위치해 있는지를 계산하는 기술입니다. 측위는 우리도 일상에서 쓰이는 기술인 GPS를 이용합니다. 인지는 카메라, 레이더, 라이다 등 정밀 센서를 이용하여 차량 주변 상황을 감지하는 기술입니다. 판단은 인지 기술로 취합된 데이터를 분석해 어디로 가야 하는지, 멈춰야 하는지 등 자율주행 자동차가 상황에 따른 행위를 결정하는 기술로 소프트웨어 또는 인공지능(AI) 기술을 사용합니다. 마지막으로 제어는 자율주행 자동차가 판단까지 내렸을 때, 실제 차를 움직이는 구동계와 조항계를 조작하는 것으로 최종적으로 자동차를 움직이게 하는 것이죠.

 

이를 종합해 현재 자율주행에 사용되는 여러 가지 기술들이 있으며, 가장 일반적으로 쓰이는 기술은 SLAM(Simultaneous localization and mapping) 기법입니다. 거리측정에 쓰이는 라이다 기술과 실시간 객체 인식 알고리즘인 YOLO, 딥러닝 인공지능에 기반한 객체 탐지 등 여러 기술을 통해 자율주행 자동차 개발에 힘을 쏟고 있습니다.

 

지금까지 자율주행 자동차의 기술과 원리에 대해서 알아보았습니다. 다음에는 자율주행 자동차의 등장으로 가져올 변화들과 현재 개발 현황에 대해서 다루도록 하겠습니다.

 

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