자율 주행에 필요한 센서와 역할, 필요한 기술에 대한 정리

자동차의 자율 주행은 미래 차량들의 가장 핵심적인 기술이고 가장 빠르게 우리 사회에 적용될 수 있을 현실적인 기술로 손꼽히고 있습니다.

 

자율 주행에 필요한 센서

자율주행 자동차에 필요한 주요 시스템에는 무엇이 있는지 알아보도록 하겠습니다. 자율주행 자동차의 눈과 귀의 역할을 하는 센서는 대부분 카메라, 초음파, GPS, 라이다 및 레이다 센서와 함께 사용이 되고 있습니다.

 

카메라와 GPS의 역할

카메라의 역할은 대상 물체의 형태에 대한 정보를 제공하고 있으며, 표지판, 차선, 신호등, 보행자, 차량 등을 세밀하게 인식을 하는데에 이용됩니다. GPS의 역할은 실시간 차량의 위치 정보를 제공하며 디지털 지도를 함께 활용하면서 현재 차량이 어떠한 경로에서 차량이 움직이는지에 대한 위치 정보를 제공해 줍니다.

 

 

초음파, 라이다, 레이다의 역할

초음파 센서의 경우 10m 이내 짧은 거리에 위치하고 있는 사물을 대상으로 탐지 능력이 우수한 센서이며, 가격이 저렴한 편에 속하기 때문에 주차 보조용으로 활용이 많이 되고 있습니다. 레이다와 라이다 센서는 대상과의 거리 측정을 통해 주변 환경을 파악하는데 필요한 센서들입니다. 라이다 센서의 경우에는 차량의 윗부분 중앙에 탑재되어 360도 방향으로 레이저를 쏴서 되돌아오는 시간을 계산하여 대상과의 거리를 파악하게 됩니다. 레이다의 경우 차량 옆 부분에 여러 개의 레이다가 설치가 되며 전자파를 쏴서 돌아오는 시간을 계산하여 대상과의 거리를 측정하게 됩니다. 

 

 

자율주행에 필요한 기술 정리

인지 기술의 정의와 특징

자율 주행에 필요한 기술은 인지 기술, 제어 기술, 판단 기술 이렇게 3가지의 기술 요소가 필요가다고 말합니다. 인지 기술은 앞서 설명한 많은 센서들을 이용하여 운전자가 탑승하고 있는 모빌리티의 주변 환경과 전방의 상황을 정확하게 인지하는 기술이라고 할 수 있습니다. 이러한 인지 기술의 정확도를 증가시키기 위해선 사용된 다양한 센서들과의 적절한 융합이 이루어져야 합니다. 

 

적절한 융합은 크게 두 가지 방식으로 분류할 수 있는데, 주로 카메라로 획득한 정보를 사용하여 GPS와 라이다를 이용하여 구성되어 있는 맵 데이터를 보조로 사용하는 인크리멘탈 접근 방식이 있습니다. GM, 테슬라, 볼보, Ford와 같은 자동차 업체들이 인크리멘탈 접근 방식을 사용하여 자율주행 자동차를 개발하고 있는 상황입니다. 

 

인크리멘탈 접근방식과는 다르게 주로 라이다와 GPS를 사용하여 구성되어 있는 맵 데이터를 사용하고 카메라를 통해 획득한 정보들을 보조로 사용하는 디슬럽 티브 접근 방식이 있습니다. 엄청난 양의 맵 데이터를 확보해놓은 구글이 디슬럽 티브 접근 방식을 사용하여 자율 주행차를 개발하고 있는 상황입니다. 센서 융합을 거쳐 출력된 차량 주변 데이터를 머신 러닝 알고리즘에 적용을 하면 결과적으로는 차로, 횡단보도, 차선, 고가, 터널 등 다양한 고정 지물이나 차량, 보행자 등과 같은 이동 물체들 역시 모두 인식을 할 수 있게 됩니다.

 

 

판단 기술의 정의와 특징

판단 기술은 다양한 센서들로부터 획득한 인지 정보를 기반으로 좌우 회전을 할 것인지, 직진을 할 것인지, 정차를 할 것인지 등 주행 전략을 결정하여 목표 주행 경로를 선택하는 기술을 말합니다. 습득된 도로 정보, 교통량 등을 바탕으로 실시간으로 신속하게 주행 경로와 전략을 설정하기 위해선 아주 고도화된 인공지능 판단 기술을 필요로 합니다. 예를 들자면 옆 차로에서 주행을 하고 있는 차량이 본인의 차량 앞쪽으로 끼어드는 상황을 미리 예상하고 차량 속도를 줄일지 유지를 할지를 판단할 수 있어야 합니다.

 

이러한 판단을 위해선 수많은 데이터를 확보해놓을 필요가 있는데, 주행 데이터를 사전에 미리 아는 것에는 한계가 있을 수밖에 없기 때문입니다. 딥러닝이라고 우리가 흔히 말하는 인공지능 강화 방식을 여기에 적용할 수 있는데, 주행을 할 때 얻은 수많은 데이터들을 통해 인공지능을 강화하여 여러 가지 주행 상황들에 따라 대응 방식을 스스로 터득할 수 있게 하고, 주행 중에도 데이터의 개수를 무한히 스스로 확장시켜나가 더욱 정밀한 판단을 할 수 있는 인공지능으로 성장할 수 있다는 장점이 있습니다. 

 

제어 기술의 정의와 특징

마지막 제어 기술은 판단 기술을 통해 결정된 목표 속도, 목표 경로 등에 도달하기 위해서 차량이 실제 따라가도록 하는 기술입니다. 차량 엔진, 핸들, 브레이크 등을 스스로 작동하여 차량의 가속, 감속, 조향 제어를 담당합니다. 전기차의 경우 제어 속도가 내연 기관차보다 훨씬 빠르다는 특성이 있어 자율 주행 시스템 적용에 더욱 적합한 차량이라고 할 수 있습니다.