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올 초 세계 최대 IT(정보기술) 전시회 CES가 열린 미국 라스베이거스. CES 메인 전시장이 있는 라스베이거스컨벤션센터(LVCC) 주변 도로에선 현대차의 '아이오닉' 자율주행차 야간 자율주행이 처음으로 이뤄졌다.

이날 운행한 자율주행차는 겉모습만 봐서는 국내 도로에서 흔히 보는 '아이오닉' 양산차와 다른 점이 없다. 하지만 내부를 구석구석 해부해보면 레이더·카메라 등 10개의 센서와 컨트롤 타워인 통합제어시스템(DCU·Domain Control Unit) 등을 장착하고 있다. 자동차가 첨단 전자기기로 바뀌고 있는 것이다.

◇3D로 인식하는 라이다 센서

자율주행차에서 가장 눈에 띄는 것은 '레이저 라이다(LiDAR:Light Detection And Ranging)' 센서다. 아이오닉에는 앞범퍼 가운데와 좌·우 전조등 아래에 있다. 초창기 자율주행차에서는 차 지붕 위에 빙글빙글 돌아가는 대형 라이다를 설치했지만, 지금은 손바닥 크기 정도로 소형화돼 차량 밑으로 들어갔다. 빛을 보낸 뒤 반사돼 들어오는 신호를 계산해 범위 내에 있는 물체의 형태를 3D(3차원)로 인식한다. 가운데 라이다는 차 진행 방향 145도 범위를 100m까지 인식하고, 좌·우 라이다는 차량 측면 부채꼴 모양 110도 범위를 담당한다. GPS(위성항법장치)와 레이더 등과 연동해 차량의 위치를 정확하게 파악하고 차의 진행 방향과 앞차와의 거리 등을 계산한다.

전방 카메라는 말 그대로 '눈' 역할을 한다. 앞유리 위쪽 중간에 있는 카메라 3개 가운데 좌·우 스테레오 카메라는 신호등 위치, 보행자, 전면 차량 등 카메라 아래쪽의 대상을 파악하고, 중앙 카메라는 신호등 색깔 등 카메라 위쪽에 있는 것들을 인식한다. 좌우에 있는 스테레오 카메라는 사람이 두 눈으로 공간을 측정하는 것과 같이 거리 정보 계산에도 쓰인다. 차량 앞쪽 45도 부채꼴 모양을 최대 100m까지 인식한다. 라이다가 지속적으로 신호를 받아 차량 진행 방향에 있는 사람과 사물의 형태를 파악하면, 실시간으로 카메라가 획득한 정보를 더해 보행자인지, 차량인지 등을 구분하는 방식이다.

정밀지도도 반드시 필요한 요소다. 정밀지도에는 차선뿐만 아니라 신호등과 표지판의 위치, 건물의 형태, 도로의 표시, 가드레일 등 세밀한 정보가 들어 있다. 현대차 권형근 지능형안전연구팀장은 "자율주행차가 라이다, 카메라 등을 통해 얻은 정보와 지도 정보를 비교해 가며 운행을 한다"고 말했다.

자율주행차 장비 중 일부는 이미 기존 차량에도 장착돼 있다. 자동차 전면의 그릴에 설치돼 있는 '전방 레이더 센서'는 전방 차량의 속도와 위치를 감지해 차간 거리를 유지하는 역할을 한다. 차량 뒤쪽 범퍼에 설치돼 있는 2개의 후방 레이더 센서는 뒤쪽이나 옆쪽에서 오는 차를 감지한다. 주행 중인 차량이 차선을 넘어가면 경고음을 울려주는 차선 유지 지원시스템도 카메라와 함께 차선과 보행자 인식에 쓰인다.

◇자율주행 두뇌 역할 DCU

'자율주행차의 두뇌'인 통합제어시스템은 각종 센서를 통해 수집된 정보를 계산해 각종 결정을 내리는 역할을 한다. 라이다, 레이더, 카메라에서 얻어진 각종 교통 정보를 종합적으로 분석해 차의 주행 방향과 속도, 멈춤·출발 등을 결정한다. 사람이 실제로 판단하는 것과 같이 교차로에 진입했을 때 신호가 노란색으로 바뀌면 주행을 하고, 교차로 진입 전이라면 브레이크를 작동시켜 멈추게 하기도 한다. 현대차 관계자는 "이번에 쓰인 DCU는 노트북 크기로 트렁크에 장착했다"며 "장차 양산이 되면 차량 안으로 들어가게 될 것"이라고 말했다.

현대차 권형근 지능형안전연구팀장은 "현재 운전자가 목적지를 입력하면 정해진 경로를 따라 운행하는 수준까지 도달했다"며 "완전 자율주행이 되기 위해선 신호체계 등 도로교통 시스템과 연동도 필요하다"고 말했다.

[그래픽] 각 센서의 인식 범위 / 자율주행 프로세스 기고자 : 조재희
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