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by 호몽 이용호 Nov 23. 2023

꿈의 레벨 5 완전 자율주행차는 언제 만날 수 있을까?

이용호가 말하는 ‘생활 속의 인공지능’

'레벨5 자율 주행자동차' DALL-E 3로 이용호 그림

자율주행차란 말을 들어본지가 꽤 되었지만 아직도 만화영화 속의 로봇태권브이가 그러하듯이 우리 곁에 상용화된 완전 자율주행차가 나왔다는 뉴스는 전해지지 않고 있다. AI 적용분야에서도 난이도가 가장 높다는 자율주행 레벨 5의 상용 자동차가 언제쯤 우리 품에 안길 수 있을까 하는 기대감 속에 이번 칼럼에서는 관련 기술, 규정, 그리고 개발 단계에 대해서 다뤄 보기로 한다.

자율주행차를 이야기하려면 먼저 ADAS(첨단 운전자 지원 시스템, Advanced Driver Assistance System)에 대해서 알아볼 필요가 있다. ADAS는 1950년대에 ABS(Anti-lock Braking System)가 채택되면서 사용되었던 개념이다. 이후 많은 기술 발전을 거듭해 이제 ADAS는 우리 주변에서 점점 더 흔하게 볼 수 있는 기술이 되어가고 있다. 대부분의 차량 사고는 우리의 실수 때문에 발생하는데, 이러한 인간의 오류를 최소화하기 위해 ADAS가 개발되었다. 이 시스템은 차량 내부의 첨단 기술을 활용하여 운전자를 도와 사고의 위험을 줄이는 역할을 한다.

ADAS의 핵심은 차량에 장착된 다양한 센서들이다. 이 센서들은 레이더나 카메라와 같은 기술을 사용하여 차량 주변의 환경을 실시간으로 인식하고 분석한다. 예를 들어, 다가오는 보행자나 앞차와의 거리, 사각지대에 있는 물체 등을 감지하고 이를 운전자에게 알려주거나 필요한 경우 자동으로 조치를 취한다. ADAS에는 다양한 기능들이 포함되어 있다. 보행자 감지, 차선 이탈 경고, 자동 비상 제동 등의 기능은 운전자의 안전을 위해 중요한 역할을 합니다. 또한, 고급 크루즈 컨트롤이나 자동주차, 운전자 졸음 감지와 같은 기능들은 운전의 편의성을 높여준다.

최근에는 5G와 같은 통신 기술과 결합하여 차량 간 또는 차량과 보행자 사이의 실시간 통신을 가능하게 하는 V2X 기술도 주목받고 있다. 이러한 기술의 발전은 운전자의 안전뿐만 아니라 도로 상황의 안전성 전반을 향상시키는 데 크게 기여하고 있다.

ADAS 기술은 운전자와 탑승자의 안전을 위해 도로 상황에서 주행의 특정 부분을 자동화하고 추가적인 정보를 제공하도록 설계되었다. 이 기술을 실제 도로 상황에 효과적으로 적용하기 위해서는 엔지니어들이 그 기능을 정확하게 이해하고 안전하게 설계하는 것이 중요하다. SAE(Society of Automotive Engineers)는 ADAS의 성능과 기능을 규정하는 6개의 레벨을 제정했는데, 이는 SAE J3016 표준으로 알려져 있다. 이 레벨들은 자동화의 정도에 따라 아래와 같이 구분된다.

레벨 0: 자동화 기능이 전혀 없으며, 운전자가 모든 주행을 담당한다.

레벨 1: 기본적인 자동화 기능, 예를 들면 어댑티브 크루즈 컨트롤이나 자동 비상제동이 포함되어 있지만, 운전자가 주행을 주도해야 한다.

레벨 2: 차선 중앙 유지나 자동 차선 변경 같은 고급 기능이 포함되어 있으나, 운전자는 항상 주의를 기울여야 한다.

레벨 3: 특정 조건에서는 차량이 대부분의 주행을 스스로 수행하지만, 상황 변화 시 운전자가 즉시 제어를 해야 할 수 있다.

레벨 4: 대부분의 상황에서 차량이 스스로 주행을 수행하지만, 특별한 상황(악천후, 도로공사 등)에서는 운전자의 개입이 필요할 수 있다.

레벨 5: 완전히 자율주행이 가능한 차량으로, 운전자의 개입이 전혀 필요하지 않는다.

각 레벨별로 기술이나 적용단계를 좀 더 상세히 알아보면 레벨 1은 시판 차량에서 이미 표준화되었다. 자율주행 레벨 1에서는 차량 제어 중 ‘세로 방향’ 또는 ‘가로 방향’ 중 하나를 시스템이 한정된 범위에서 수행한다. 즉, 액셀과 브레이크를 통한 ‘전후(가속 및 감속)’ 제어나 핸들 조작을 통한 ‘좌우’ 제어 중 하나를 시스템이 도와준다. 대표적으로 앞 차를 따라가는 ACC(어댑티브 크루즈 컨트롤), 충돌 피해를 줄이는 브레이크, 차선이탈 방지(LKA) 등의 기능이 있다.

충돌 피해를 줄이는 브레이크는 경트럭이나 수입차를 제외한 신형차에 필수적으로 탑재되며, 거의 기본 장비로 취급된다. 2020년의 승용차 안전 장비 장착 상황에 따르면, 충돌 피해를 줄이는 브레이크의 장착률은 95.8%, ACC는 32.6%, LKA는 45.7%라고 한다.

레벨 2는 현재 시판 차량에서 주요 제품으로 나온다. 자율주행 레벨 2에서는 차량 제어 중 세로와 가로 방향의 보조 업무를 시스템이 한정적으로 수행한다. 레벨 1에서는 세로나 가로 중 하나만 가능했지만, 레벨 2에서는 둘 다 가능하다. 예를 들면, ACC로 세로 방향 제어와 LKA로 가로 방향 제어를 동시에 지원하여, 같은 차로에서의 주행을 전반적으로 도와준다.

이 기능이 발전하면 특정 조건에서 핸들에서 손을 뗄 수 있는 ‘핸즈오프’ 운전이 가능하다. 단순히 운전을 도와주는 기능이며, 차량 제어의 책임은 여전히 운전자에게 있다. 핸즈오프 기능은 레벨 2의 한 부분이며, ‘고도 레벨 2’, ‘레벨 2+’, ‘레벨 2.5’ 등으로도 불린다.

핸즈오프 기능이 탑재된 차량 중 일본의 닛산 ‘ProPILOT2.0’, 혼다 ‘Honda SENSING Elite’, 토요타 ‘Advanced Drive’, ‘벤츠 10세대 E350 4매틱 AMG 라인’ ‘볼보 EX90’등이 있다. 핸즈오프 기능이 탑재된 차량은 점차 늘어날 것으로 보인다.

2019년 일본 야노경제연구소의 조사에 따르면, 2018년 레벨 2 탑재 차량은 약 270만 대, 레벨 2+는 2,000대였고, 2030년에는 레벨 2는 약 2,100만 대, 레벨 2+는 약 3,100만 대로 증가할 것으로 예상된다. 2023년경에는 시판 차량의 주력이 레벨 1에서 레벨 2로, 2025년 이후에는 레벨 2에서 레벨 2+로 바뀔 것으로 예상된다.

레벨 3에서는 핸즈오프와 아이즈오프가 가능하다. 레벨 3(조건부 운전 자동화)에서는 특정 조건 하에서 시스템이 운전을 전담한다. 그러나 시스템이 운전을 계속하기 어렵다고 판단하면 운전자에게 운전을 넘겨달라고 요청한다. 이때 운전자는 빠르게 반응해야 한다. 레벨 3은 본격적인 자율주행의 첫 번째 단계로, 시스템이 운전 중일 때 운전자는 주변을 확인하지 않아도 되고, 핸즈오프와 아이즈오프가 가능하다.

시스템이 작동하는 'ODD'(운행 설계 영역)는 시스템마다 다르다. 예를 들면, '폭우 오는 날 고속도로에서 시속 60km 이하' 등으로 설정된다. ODD를 벗어나거나 시스템이 어려움을 느낄 때, 시스템은 운전자에게 운전을 넘겨달라고 요청한다. 그러므로 운전자는 잠을 자면 안 된다.독서나 간단한 식사 등도 위반될 수 있으므로 주의가 필요하다.

레벨 3를 탑재한 차량으로는 혼다의 'LEGEND', 메르세데스 벤츠의 'S 클래스'와 'EQS', 볼보의 '라이드 파일럿', BMW의 '7시리즈'등이 있다. 현대도 2022년 'G90'에 레벨 3를 탑재한다고 발표하였으나 추가 검증을 위해 2023년 하반기로 출시가 미뤄진 상황이다.

레벨 4는 운전자의 개입을 필요로 하지 않는다. 레벨 4(고도 자율주행화)에서는 특정 조건 하에서 시스템이 모든 운전을 담당한다. ODD 내에서 운전자 없이 자율주행이 가능하며, ODD를 벗어나더라도 차량을 안전하게 정지시킨다. 이를 '운전자 프리'라고도 부른다. 이러한 특징을 활용하여 이동 서비스나 운송 서비스에 도입하는 움직임이 활발하다. 개발되는 차량은 수동 운전 장치가 있는 모델부터 자율주행에 특화된 모델까지 다양하다. 실제로 많은 레벨 4 서비스에서는 원격으로 차량을 감시하고 조작하는 시스템을 사용한다. 이는 기술이 발전 중이며 안전을 중요시하기 때문이다.

미국의 Waymo는 2018년 12월에 애리조나주에서 자율주행 택시 서비스를 시작했다. 그 후 다양한 기업들이 이를 따라 자율주행 서비스를 시작했다. 자율주행 셔틀 분야에서는 프랑스의 Navya와 EasyMile이 선두주자이다. 미국과 중국에서는 자율주행 트럭의 개발도 활발하다. 이스라엘의 Mobileye는 2024년에 중국에서 레벨4 차량을 출시할 계획이다.

일본 야노경제연구소의 조사에 따르면, 2030년에는 레벨 4 차량이 1,530만 대에 이를 것으로 예상된다. 2030년대에는 자율주행차가 수동 운전 차량을 넘어설 가능성이 있다.

레벨 5는 아직은 높은 기술 장벽에 도전하는 단계다. 레벨 5(완전 자율주행)는 모든 상황에서 무인 운전이 가능한 수준을 의미한다. 어떤 도로, 속도, 지역에서도 수동 운전 없이 자율주행이 가능하다. 악천후, 도로공사, 사고 등으로 주행이 어려울 때도 안전하게 정지하거나 다른 경로를 찾아 계속 운행한다. 인간의 개입은 필요하지 않다.

레벨 0부터 5까지의 자율주행 단계 중 레벨 4의 상용화에 제대로 도달한 회사는 없고, 레벨 3에 도달한 회사 또한 소수이다. 국내 현대차그룹의 레벨 3 자율주행 기술 적용도 계속 지연되고 있다. 중국전문가포럼에서는 레벨 4 자율주행차의 대량 상용화를 위해 15년이 더 필요하다는 예측도 나왔다.

현재 기술로는 레벨 5의 상용화 달성하기 쉽지 않다. 그동안 완성차 업체들은 전기차 전환과 함께 자율주행 기술에도 큰 투자를 했다. 현대자동차그룹은 스타트업 포티투닷을, GM은 크루즈를, 스텔란티스그룹은 AI모티브를 인수했다. 이러한 움직임에도 불구하고 자율주행 기술 상용화는 쉽지 않다는 사실이 드러나고 있다. 아르고AI는 큰 투자를 받았지만 6년 만에 문을 닫았다. 현대자동차도 자율주행 투자로 큰 손실을 보고 있다. 자율주행 시장은 분명 크게 성장할 것으로 기대되지만 큰 투자비용이 필요하다.

자율주행에 대한 소비자들의 부정적 인식도 커지고 있다. 사고 사례 때문에 기술의 안전성에 대한 의문이 생기고 있다. 자율주행차의 윤리적 문제와 현실적인 딜레마도 있다. 제도적 한계도 존재하며, 선제적인 제도 정비가 필요하다.

2020년 미국 제너럴모터스는 세계 최초로 레벨5 자율주행 기능이 적용된 ‘오리진’을 선보였다. 이후 주행 테스트를 이어가는 과정에서 앞차와 추돌 사고가 발생하기도 했지만 2022년 11월에 샌프란시스코에서 공공도로를 달리는 로보택시의 운행 허가를 신청하여 본격적인 테스트에 들어간다고 전해졌다. 아직은 미완으로 남아 있는 레벨5 등급의 자율주행차지만 머지않을 미래에 운전에 신경 쓰지 않고 편안하게 앉아서 장거리 여행을 다니는 내 모습을 상상을 해보면서 이글을 마무리한다.

| 작가 프로필

호몽 이용호는 스마트 공장에서 주로 사용되는 ‘머신비전’ 전문회사인 ‘호연지재’를 경영하고 있으면서 다양한 분야에 관심이 많아 메타버스와 유튜브 인플루언서로 활동하고 있다. 특히 ‘머신비전’에서 인공지능 딥러닝에 의한 영상처리기술을 자주 적용하다보니 AI 분야에 대해서도 해박한 지식을 가지고 있다. 또한 SKT 메타버스 플랫폼인 이프랜드(ifland)에서 매주 월요일 오후 9시에 정기적으로 ‘호몽캠프’를 진행하고 있으며 86회 이상 진행된 밋업에는 작가, 강사, 가수, 연주가, 아티스트, 사업가 등 여러 분야의 전문가들이 초대되었고 최근에는 게스트를 초대하는 토크쇼 외에도 각 지역, 박물관, 유적지 답사 여행 등과 같은 다양한 컨텐츠로 호몽캠프를 이어가고 있다.

주요 강의 분야는 “챗gpt 시대 생활 속의 인공지능 발견하기”, “시니어와 MZ세대 간의 원활한 커뮤니케이션”, “시니어 세대 인플루언서 활동으로 인생 이모작”, “워라밸 시대 워크닉으로 행복한 인생 만들기” 등이 있으며, 저서로는 『나는 시니어 인플루언서다』가 있다.

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