신성장 산업으로 주목받고 있는 무인 자동차 산업

자율 주행 자동차의 카메라와 센서

스마트폰과 연동하여 터치 한번으로 자동차가 사용자에게 직접 다가오고, 버튼 하나만 누르면 차가 알아서 갈 길을 판단하고 주행하는 자동차가 있다면 얼마나 편리할 것인가?                                                                                                        '자율 주행 자동차'  혹은 '무인 자동차'(이하 무인차)가바로 상상에서나 가능하던 일을 현실로 만들어 주고, 스스로판단하여 움직이며 고속주행 또한 가능한 자동차 이다. 이 글에서느 멀지 않은 미래에 상용화를 목표로 두고 있는 무인차 기술에 기본적으로 탑재되어야 하는 기술에 대해 알아보고 미래 먹거리로도 손꼽히는무인차 시장의 현 주소와 미래에 대해 살펴본다.

무인 자동차
한국산업기술평가관리원(KEIT)과 미국 교통부에 따르면 무인차 기술은 ▲1단계: 차량 간 거리 확보, 차선 유지 지원시스템 등 간단한 수준의 자동화 ▲2단계: 이런 기술의 통합 및 조율 ▲3단계: 차량이 교통신호와 도로 흐름을 인식해 부분적인 자율 주행 가능 ▲4단계: 출발지에서 목적지까지 운전자의 조작 없이 차량이 모든 운행 관리·제어 가능 등 4단계로 분류된다.
4단계는 공상과학 영화에서 자주 보던 사람의 조작이 전혀 필요없는 자동차인 것이다. 현재 주요 글로벌 기업이 선보인 무인차 기술은 아직 3단계 수준이며 4단계 기술은 이르면 2020년 즈음하여 상용화할 것으로 전망하고 있다.

무인 자동차에 필요한 기술과 시스템
여러 기술이 복합적으로 소통하여 무인차 주행을 가능하게 하는 만큼 짧은 소제목에 의해 기술들을 분류하기는 어렵지만 무인차에 쓰이는 여러 기술들을 정리해 보았다. 사람이든 기계든 앞을 보지 못한다면 운전은 불가능할 것이다. 따라서 무인차에는 카메라가 필수적일 수밖에 없다. 또한 전, 후, 좌, 우 사방을 살피고, 앞차와의 거리 유지, 돌발 상황에 대처하는 능력 등 사람이 운전을 할 때 필요한 기능을 모두 하려면 필요한 기술과 시스템이 한, 두 가지 일리 없다. 무인차에는 기본적으로 두뇌를 담당하는 반도체와 시스템, 눈을 담당하는 카메라, 반응을 담당하는 센서 등이 필요한데 여러 부품과 기술들에 대해 좀 더 자세히 알아보고자 한다.

카메라모듈
진화와 성장을 거듭하고 있는 자동차 산업에서 자동차의 ‘눈’을 담당하는 카메라 모듈이 첨단 감지 센서와 결합하여 전방 충돌회피, 차선이탈경고, 사각지대 감시 등의 기능을 할 수 있는 운전보조장치(ADAS, Advanced Driver Assistance System)의 발전을 가져왔다.
현재 상용화된 ADAS 기술의 수준은 운전 중 위험에서 벗어날 수 있도록 센서가 위험을 감지하여 시각적, 청각적, 촉각적 요소를 통해 운전자에게 사고의 위험이 있음을 경고하고, 이를 인지하게 된 운전자가 판단을 하여 대처할 수 있도록 도와주는 안전장치이다. 하지만 미래에는 이러한 안전장치가 단순히 경고만 하는 것이 아니라 차량 제어시스템과 결합하여 자동으로 차량을 제어할 것이다.
무인차에 장착되는 카메라 모듈에는 운전자 동작 및 상태 인식 모듈, 전방, 후방, 측방 모듈 등 최소 5대 이상의 카메라 모듈이 있다. 이 외에도 무인차 카메라 모듈에 사용되는 카메라는 블랙박스, 나이트 버전 카메라 등 다양한 카메라가 적용되면서 점차 사용되는 카메라 수가 증가하고 있다. 미래에는 고급차를 중심으로 장착되는 카메라의 개수가 10개 이상까지 늘어날 것으로 예측된다.

머신러닝
무인차의 기본이자 핵심 기술인 ‘스스로 학습해 작동하는 기계’라는 뜻을 가진 머신러닝 기술이란, 빅데이터 기술에서 한 단계 진보한 형태로 단순히 데이터를 수집하는 것뿐 아니라 이를 분석해 미래를 예측할 수 있는 기술이다. 기계가 데이터를 취합하고 학습해 스스로 개선책을 찾기 때문에 별도의 소프트웨어 업그레이드가 필요하지 않다.
무인차는 머신러닝의 결정체라고 볼 수 있다. 왜냐하면 무인차는 기본적으로 신호 및 도로 감지, 센서 제어, 주행 제어 등 도로 위에서 주행과 관련된 모든 부분에서 머신러닝을 적용했기 때문이다. 즉, 주행 중 발생하는 모든 일에 대해 자동차 스스로 대처할 수 있게 학습시킨다는 뜻이다.

다양한 센서
머신러닝 기술이 아무리 뛰어나다고 하더라도 기본적인 정보를 감지해줄 센서가 없으면 무용지물일 것이다. 널리 사용되는 센서중 자동차의 위치를 측정하기위해 GPS를 사용하지만 위성 수신 불가 지역이나 도심 밀집 지역과 같은 환경에서의 문제점은 아직 남아있다.
이런 문제점을 해결하기 위해 다양한 센서를 융합하여 차량의 위치정보를 결정하는 복합 측위 시스템에 대한 개발이 활발히 이루어지고 있다. 복합 측위 시스템에는 주로 라이다, 카메라 센서, 음파 탐지 센서 등 다양한 센서들이 사용된다.
소나(SONAR, Sound Navigation And Ranging)는 음파를, 레이더(RADAR, Radio Detection And Ranging)는 전자기파를, 라이다(LIDAR, Light Detection And Ranging)는 레이저 즉 빛을 사용하여 주변 물체와의 거리를 탐지한다.
라이다의 특징은 물체에 대한 3차원 정보와 정확한 방향 및 거리를 인식하며 민감한 거울의 회전을 이용하기 때문에 여러 방향을 한꺼번에 스캔할 수 있으며 음파보다 정확하다는 것이다. 레이더 센서는 앞, 뒤 총 4개의 이용해 물체를 인식하고 앞차와의 거리를 파악하여 차간 거리를 유지시켜 준다.
소나, 레이더, 라이다 외에도 차량에 필요한 센서에는 ▲후방영상 전송용 RVC(Rear View Camera) ▲외부 사방의 영상 전송용 AVM(Around View Monitoring) ▲차량의 차선이탈 경고용 LDWS(Lane Departure Warning System) ▲주행 제어용 LKAS(Lane Keeping Assistance System) ▲차 간 적정거리 유지용 SCC(Smart Cruise Control) ▲자동 비상 제동장치AEBS(Advanced Emergency Braking System) 등 여러 가지가 있다.
차량의 상태를 체크하는 이 센서들이 정보를 교환하여 차의 전방을 인식해 스스로 브레이크를 밟는데 이 기술은 이미 부주의한 운전자보다는 훨씬 더 정교한 수준이다.

다양한 네트워크
앞서 말한 머신러닝 기술을 위해서는 네트워크가 필수적이다. 도로위에 한 대의 차량만이 달리는 것이 아닌 만큼 차량과 차량 사이, 차량과 인프라 사이 등 여러 네트워크를 통해 서로 소통이 필요하다. 또한 네트워크가 있어야만 머신러닝 기술이 정보를 얻어 학습 및 응용을 할 수 있기 때문이다. 네트워크에는 차량내 네트워크(IVN),  차량간 통신 네트워크(V2V), 차량과 인프라간 통신 네트워크(V2I) 등이 대표적인데, 이런 시스템들이 있음으로써 서로간의 안전이 보장된다.
IVN은 차량 내에서 각종 전장부품을 연결·제어하는 기술을 말하며 V2V는 차량간 통신을 기반으로 통신망을 구성하여 정보를 전달하는 차량 통신망을 말한다. 차량간 통신을 기반으로 차량 추돌경고 서비스와 그룹통신 등의 기능 제공이 가능하다.
V2I는 차량과 유·무선 통신 인프라망이 연결돼 단말과 서버간에 통신을 지원할 수 있는 통신망을 구성하여 차량에 인터넷주소(IP) 기반의 교통정보 및 안전을 지원하고 다운로드 서비스 등을 제공한다. 차량 통신 네트워크는 최근 응용 통신 기술인 무선차량통신(V2X) 등의 개념으로 발전하고 있으며 국내 기업중에는 LG가 LTE 기반의 V2X 기술 개발에 힘쓰고 있다. V2X는 V2V 및 V2I 네트워크를 통해 차량간 통신, 차량 내부 네트워크 시스템, 차량 인프라통신을 기반으로 외부에 정보를 제공하고, 외부에서 차량 시스템 내부로 정보를 제공하는 모든 무선접속방식을 통칭한다.

여러 기업들의 무인차 시장 진입
급격하게 커지고 있는 무인차 시장을 선점하기 위한 기업들 간의 경쟁이 뜨겁다. 구글과 애플이 이미 무인차 개발에 박차를 가하는 상태에서 삼성전자, LG, 현대 기아 등 여러 자동차 기업 및 전자 장치 기업들도 시장 진출을 선언하면서 산업 간 경계도 갈수록 허물어지고 있다. 대기업들이 무인차 사업에 진출을 하는 이유는 바로 최첨단 스마트 기술들의 집약체가 다름 아닌 무인차이기 때문이다.
업계에 따르면 삼성이 무인차 사업을 위해 최근 ‘전장사업팀’을 신설해 전장부품 산업에 본격적으로 뛰어들었다고 한다. 현대·기아차는 최근 미국 네바다 주로부터 투싼 수소연료전지차와 쏘울 전기차 4개 차량에 대해 고속도로에서 자율주행을 시험할 수 있는 운행 면허를 획득함으로써 무인차 상용화에 박차를 가했다. LG전자는 독일 자동차 회사 메르세데스 벤츠와 함께 무인차의 핵심 부품인 ‘스테레오 카메라 시스템’을 공동 개발하고 있다. 구글은 이미 무인주행차 분야에서 상당한 성과를 올렸고 상용화를 위해 무인 택시 사업을 시작할 예정이다.

넘어야할 장애물
구글과 애플은 각각 2019년과 2020년에 무인차 상용화를 실시하겠다고 발표한데 반해 삼성과 LG 등 국내 기업들의 무인차 개발 수준은 아직 상용화할 수준은 아니다. 무인차의 핵심이라 할 수 있는 반도체와 센서, 배터리 등에선 뛰어나지만 소프트웨어 분야가 약한 게 가장 큰 약점이다.
구글과 애플이 전용 운영체제를 개발해 전세계에 보급하고 있는 것과 달리 우리 기업들은 아직 뚜렷한 성과가 없기 때문이다. LG는 소프트웨어 개발에 사실상 손을 놓은 상태로 보이며, 삼성의 운영체제 타이젠은 시험단계에 수준이다.
세계 자동차용 소프트웨어 시장이 10년 전과 비교해 2배 이상 성장하는 등 소프트웨어의 중요성이 높아지는 상황에서 스마트폰 시장에서 겪었던 어려움이 자율주행차로까지 이어질 수 있다, 자칫 IT 부품 공급 수준에만 머물 수도 있다는 전문가들의 우려가 나오는 이유이다. 판로 확보도 넘어야할 장애물이다.
이렇게 급성장하고 있는 무인차 시장을 움직일 두개의 축인 완성차기업과 IT기업 중 현실적으로 한쪽 기업이 무인차를 독자 개발하는 데는 한계가 있을 수밖에 없다. 따라서 두 업계는 무인차의 상용화 초기 단계까지 서로 협력하며 관련 기술을 확보하는 것이 서로에게 이로울 것으로 예상된다.
외국 기업중 자동차 기업과 IT 기업의 협력의 가장 대표적인 예는 애플과 벤츠·BMW, 구글과 아우디이다. 이것은 곧 IT기업의 자율주행차 시장 진출을 경계해 완성차 업계가 무조건 배척해서는 안 된다는 뜻이기도 하다. 여러 전문가들은 산업 사이의 경계를 허물고 국내 기업끼리 협력하면 글로벌 기업과 충분히 경쟁할 수 있다고 조언한다.

무인자동차의 미래
KT경제경영연구소가 최근 ‘2016년 한국을 바꾸는 10가지 핵심 정보통신기술(ICT) 트렌드’라는 책을 통해 2016년에 주목받을 ICT 기술을 소개했다. 무인차 기술이 그중 당당히 자리를 차지해 무인차 기술이 각광 받고 있음을 알렸다.
IT 기업은 무인차 시대를 맞아 전장부품에 많은 투자를 할 것이다. 왜냐하면 무인차 시대에는 그동안 자동차가 갖지 못했던 두뇌와 눈의 역할을 할 새로운 장치들이 모두 전장 부품(전기 장치 부품)으로 구성되기 때문이다.
지난 1980년대 자동차에 들어가는 전자·IT부품의 비중은 고작 10% 정도에 불과했지만 최근 무인차가 등장하면서 IT부품 비중은 급격히 커지고 있다. 전문가들은 이대로라면 5년 뒤 자동차 부품 둘 중 하나는 IT부품이 될 것으로 전망하고 있다. 따라서 자동차용 소프트웨어와 반도체 시장 역시 급격하게 커지는 추세이다. 즉, 이 무인차 산업에 기존 자동차 회사는 물론 삼성과 LG, 구글, 애플 등 전자·IT 회사들의 운명이 달렸다고 봐도 무방하다.
미래부 또한 무인 이동체 산업을 희망적으로 바라보고 있다. 2016년 예산안에 무인이동체를 미래선도 핵심기술 개발로 여겨 육?해?공 무인이동체의 미래 수요에 대비하기 위해 공통핵심기술 개발 필요성을 인정하여 국회 심의 과정 중 예산에 90억 원이 추가 증액되어 2016년 사업규모는 150억 원으로 책정되었다.
전문가들에 따르면 2030년까지 신차 판매의 75%에 달하는 모델들에 자율주행 기능이 탑재될 것으로 전망되고 있으며 오는 2035년 세계 무인차 시장 규모는 743조 원에 이를 것으로 전망된다. 무인차가 미래먹거리로 떠오름으로써 자연스럽게 전장부품 시장의 미래도 밝을 것으로 보인다. 현재 342조 원 규모의 자동차 전장 부품 시장이 2020년 434조 원까지 커질 것이라는 전문가의 의견이 나오면서 5년 안에 100조 원에 가까운 새로운 시장이 열릴 것으로 전망된다.

2016년 무인차 사업이 궁금하다면
현지시간으로 1월 6일 미국 라스베이거스에서 개막하는 CES 2016에서 수많은 무인차 기술이 선보일 것으로 예상된다. CES를 주관하는 미국 소비자기술협회(CTA)에 따르면 전시회에 현대·기아차, 메르세데스-벤츠, BMW, 아우디 등 9개 완성차 업체와 115개 자동차 부품 및 전장기술 업체들이 참석한다.
CES 2016에서는 지난 행사보다 더 정교해진 자율주행 기술이 선보일 것으로 예상된다. 지난 한해 여러 자동차 업체들이 이전보다 진화된 자율주행 기술 실용화 방안을 마련했기 때문이다. 따라서 이번 전시회에서는 실용화될 예정인 자율주행 기술을 미리 볼 수 있을 것으로 기대된다.
현대·기아차는 이번 전시회에서 쏘울 자율주행차를 공개할 예정이다. 기아는 작년 보도자료를 통해 2020년까지 부분 자율주행이 가능한 차를 생산하고, 2030년까지 완전 자율주행이 가능한 차량을 선보일 계획이라고 밝혔다. 또한 현대·기아차는 제네시스 EQ900에 탑재된 고속도로 주행보조(HDA) 시스템 등 첨단 기술을 선보일 계획이다.
또다른 볼거리는 아우디의 양산형 자율주행 기술이다. 이는 작년 쇼에서 선보였던 모델보다 개선된 모델로서 최대 시속 80km까지 자율주행이 가능한 기술이 탑재될 것으로 보인다.
삼성전자와 BMW는 지난해 콜라보 결과물을 전시해 참관객의 이목을 끌 것으로 기대된다. 이들은 지난 CES 2015에서 삼성전자 태블릿PC를 이용해 BMW 차량 내 시트 높낮이 및 기울기, 에어컨 온도, 라디오 실행 등을 할 수 있는 시스템인 ‘터치커맨드’ 시스템을 발표한 바 있다. 이후 채 1년도 지나지 않아 삼성전자는 최근 조직 개편안을 통해 자동차 전장부품 등을 담당하는 전장 사업팀을 구성했다. 삼성전자는 CES 2016을 통해 전장 사업에 대한 미래 청사진을 제시할 것으로 보이며, BMW가 삼성전자 전장사업 활성화에 큰 도움을 줄 수 있다는 의견도 나오고 있다.