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터널 지날 때 창문 닫아주는 차, 어떻게 가능할까

2020.04.13 현대엠엔소프트 블로그


 

터널 지날 때, 차가 스스로 창문을 닫는다?
지도 데이터가 만드는 스마트한 운전자 경험


지난 3월 30일, 제네시스 3세대 G80이 많은 기대감 속에 드디어 실물을 공개했다. 제네시스의 새로운 디자인 정체성을 완성했다는 평가와 함께, ‘최고의 신형 럭셔리 세단’이라는 찬사를 얻으며 호평을 받고 있다. 또 디자인뿐 아니라, 고속도로 주행 보조 II (HDA II), 스마트 크루즈 컨트롤 등 각종 최신 기능들을 탑재했다는 소식으로 소비자들의 기대는 더욱 커지는 중이다.


| 제네시스 The All-new G80. (이미지 출처 : HMG 저널)



이처럼 신차가 출시되면, 관심을 크게 모으는 것이 바로 운전자의 피로를 덜어주는 편의 기능이다. 자동차가 점점 똑똑해지는 시대에, 다양한 편의 기능들이 이제는 선택이 아닌 필수가 되는 추세. 이 가운데, 2018년 더 K9을 시작으로 최근 출시된 신형 G80에 이르기까지, 현대자동차그룹의 새로운 모델들에 공통적으로 탑재되어 있는 신통한 기능이 눈길을 끈다. 바로 ‘터널모드 자동 내기전환’이 그것이다.


터널모드 자동 내기전환은 차량의 GPS 데이터와 내비게이션 지도 데이터를 기반으로, 주행 경로상 전방에 터널 또는 지하차도가 있을 경우 진입 전에 자동차의 창문을 닫고 공조 장치를 내기전환 모드로 전환해 바깥 공기를 차단하는 기능이다. 쉽게 말해 터널이나 악취가 심한 지역에서는 자동차가 알아서 열린 창문을 닫아주는 것. 어떻게 자동차 스스로가 터널을 지나는 것을 감지하고, 저절로 창문을 닫아주는 것일까?



| 터널 연동 자동 제어 기능을 최초로 도입했던 2018년 THE K9. (이미지 출처 : 기아자동차 공식 블로그 PLAY KIA)



터널모드, 어떻게 구현되나


터널모드가 구현되는 과정을 살펴보면 다음과 같다. 차량 내비게이션에는 터널 지역 DB가 탑재되어 있어, 이 정보를 바탕으로 주행 경로 전방에 '터널'이 있는 것을 미리 파악한다. 동시에 GPS를 통해 차량 위치를 감지한다. 차량이 터널에 진입하고 있는데, 창문이 열려 있거나 공조 장치가 외기 순환으로 설정되어 있다면, 창문을 닫거나 외기 순환을 내기 순환으로 전환할 수 있도록 신호를 보낸다. 이 송출 신호를 받아, 운전자의 별도 조작 없이도 자동차가 창문을 저절로 닫아주거나, 내기 순환으로 모드를 전환한다.


이 일련의 과정에서 핵심적인 역할을 하는 것은, 주행 경로상에 터널이 있음을 알게 해 주는 지도 DB다. 이 기능은 국내의 모든 고속도로와 도시 고속도로, 자동차 전용도로에 존재하는 터널 지역에 대한 정보가 데이터로 구축되어 있기 때문에 가능하다. 차가 터널에 진입할 때 스스로 창문을 닫을 수 있었던 비밀은, 지도에 있었던 셈이다.





운전자를 보조하는, ADAS


운전자의 편의를 위한 기능은 이뿐만이 아니다. 터널모드 기능과 같이 단순히 운전자의 조작 수고를 덜어주는 단계를 넘어, 이제는 차량이 운전을 보조하는 수준에 이르렀다. 이런 기능을 통틀어, 첨단 운전자 보조 시스템(Advanced Driver Assistance Systems), 일반적으로 ADAS라고 부른다.


대표적인 ADAS 기술로는 고속도로 주행 지원 시스템(HDA: Highway Driving Assist)이 있다. 고속도로라는 특정한 환경에서 주행하고 있다면, 자동차가 스스로 앞차와의 거리를 유지하고, 차선을 지키면서 주행하여 운전자의 피로를 덜어준다. 또 HDA보다 향상된 HDA II는, 끼어드는 차량에 대응하여 속도를 줄이거나, 스스로 차선을 변경하는 기능까지도 지원한다.


ADAS는 인지와 판단, 제어로 구분되는 일련의 기술들이 집약된 결과다.  앞서 설명한 터널모드와 비교하면, 지도 외에도 차량 센서 등 훨씬 복잡한 기술들이 동원된다.하지만 공통점이 있다면, ADAS를 구현하기 위해 필요한 핵심 기술 역시 ‘지도’라는 점이다. HDA는 지도 데이터를 통해 더욱 안정성 있게 구현될 수 있기 때문이다.


스마트 크루즈 컨트롤(SCC: Smart Cruise Control)도 대표적인 ADAS 기술 중 하나다. 차가 일정 속도를 유지하며 주행하되, 센서를 통해 앞차와의 거리를 파악, 차간 거리를 유지하기 위해 스스로 속도를 변경한다. 여기서 한 단계 더 나아간 내비게이션 기반 스마트 크루즈 컨트롤(NSCC: Navigation-based Smart Cruise Control)은, 기존의 센서 기술에 지도 정보를 활용해 더 스마트한 경험을 선사한다. 도로의 제한속도에 맞춰 차량 스스로 속도를 조절하고, 커브가 나오면 부드럽게 주행할 수 있도록 감속한다. 이미 지도에 도로의 제한속도 정보나, 도로의 곡률 정보가 포함되어 있기에 가능한 것이다.



운전자가 필요 없는, 자율주행


ADAS가 운전자를 보조하고 지원하는 기술이라면, 그보다 한발 더 나아가 운전자를 완전히 대체하고자 하는 것이 바로 자율주행이다. 이제 자동차는, 운전을 도와주는 단계를 지나, 알아서 스스로 운전을 책임지는 단계를 넘보고 있다.


자율주행이 점점 현실로 다가오면서, 자율주행을 정의하기 위한 기준들이 다양하게 등장하고 있다. 그 가운데 국제적 표준으로 통용되는 것은 미국자동차공학회(SAE)의 분류다. 어떤 자율주행 기술도 적용되어 있지 않은 레벨 0부터, 운전자가 완전히 대체된 최종 단계의 레벨 5까지, 자율주행을 총 6개의 단계로 구분한다. 이 기준에 따르면 현재 시판 중인 자동차들의 자율주행은 레벨 2에서 2.5 수준으로 보고 있다. 또 빠르면 올해, 늦어도 내년에는 레벨 3의 자동차가 선보이기 위해, 시동을 거는 중이다.


많은 모빌리티 기업들이 미래차 시장을 주도하기 위해, 자율주행 기술 경쟁력 확보에 사활을 걸고 있다. 이 치열한 경쟁의 승부를 가를 것이라 평가 받는 기술이 ‘정밀지도’다. 독일의 비엠더블유(BMW)•아우디(Audi)•다임러(Daimler) 컨소시엄은 노키아로부터 지도기업 히어(Here)를 인수했고, 국내에서는 현대자동차그룹의 현대엠엔소프트가 지난해 4월, 국내 자동차 전용도로의 정밀지도를 최초로 구축했다. 지도기술이 자율주행차 시장의 핵심적인 변수로 떠오르고 있는 이유는 무엇일까.


§ 레벨 3의 자동차?


최근 자율주행과 관련해 '레벨 3 자율주행차가 출시된다', '레벨 2의 기술이 상용화되었다'라는 표현을 자주 들을 수 있다. 이 레벨, 무엇을 의미하는 것일까.


쉽게 설명하면 이는 자율주행의 수준에 대한 정의다. 운전자가 개입하는 정도에 따라 자율주행의 발전 단계를 구분하는데, 미국자동차공학회(SAE)의 기준이 세계적으로 통용된다.


레벨 0은 자동화된 주행 기능이 없는 상태로, 전통적인 의미의 주행에 해당한다. 레벨 1은 운전자가 통제권을 갖되, 시스템이 조향 또는 감&2;가속 등의 일부 기능을 보조한다. 레벨 2가 되면, 특정 상황에서 시스템이 주행을 대신한다. 고속도로 환경에서는 시스템이 주행을 맡는 HDA와 같은 기능이 여기에 해당한다. 레벨 2의 기술은 대부분의 자동차에 적용되어 있을 정도로, 이미 상용화된 수준이라고 볼 수 있다. 하지만 레벨 2 단계까지는, 운전자가 주행 상황을 주시해야 한다.


레벨 3의 단계부터 시스템이 주행의 주도권을 갖는다. 운전자는 주행 상황을 지속적으로 주시할 필요는 없으나, 시스템이 요청할 경우 운전 기능을 넘겨받을 준비가 되어 있어야 한다. 레벨 4부터는 운전자의 감시가 필요 없으며, 정해진 지역 내에서는 시스템이 주행을 통제한다. 레벨 5는 어떤 환경에서도 운전자가 필요 없는, 완전한 자율주행의 단계다.



자율주행에 지도 솔루션이 중요한 이유


길 찾기에만 필요한 줄 알았던 지도가 어떻게 자율주행의 핵심 기술이 되었을까? 이 점을 이해하기 위해서는 우선 지도의 차이를 알아야 한다. 자율주행에 쓰이는 지도는 우리가 알고 있는 보통의 지도와는 다른 지도다. 자율주행용 정밀지도(HD Map)라고 불리는 이 지도에는 일반 지도와는 다른, 아주 세세한 정보들까지 포함되어 있다. 


스마트폰이나 내비게이션에서 볼 수 있는, 우리에게 가장 익숙한 지도는 항법지도다. 이 지도는 도로 단위의 정보를 다룬다. 우리가 어떤 목적지에 도달하는 최적의 경로를 제공하기 위한 지도로, 도로 위 장소나 특정 지역의 정보를 담고 있다. 터널모드 내기 전환 기능에 쓰이는 지도 또한 바로 이 항법지도다.


반면, 정밀지도는 차선 단위의 정보까지도 구분해내는 지도다. 차선을 비롯해 신호등, 표지판, 가드레일 등, 세세한 수준의 도로 위 객체 정보를 모두 포함한다. 정밀도 또한 훨씬 뛰어나, 오차범위가 20cm 이내일 정도로 매우 정확하다.


| 차선, 신호등, 표지판 등 디테일한 정보를 포함하고 있는 자율주행용 정밀지도. (이미지 출처: 현대엠엔소프트)



센서 외에 지도가 필요한 이유는 무엇일까? 한마디로, 센서만으로는 완벽한 인지가 어렵기 때문이다. 현재까지 자율주행 구현을 위해 사용되는 모든 센서에는 장점과 단점이 있어, 오차가 발생할 수 있다는 한계가 있다. 테슬라의 오토파일럿 차량 사고의 경우, 태양 역광 때문에 센서가 가드레일을 인식하지 못해 벌어진 것으로 분석된다. 이런 경우, 가드레일 정보를 담은 정밀지도를 통해 인지 능력을 보완하는 것이 필요하다. 정밀지도가 핵심 기술로 떠오르는 이유다.


현재까지는 여러 센서만으로는 자율주행차의 인지 능력에 한계가 있다. 때문에 정밀지도 데이터를 통해, 센서로부터 수집한 정보를 보완하며 자율차의 주행 안정성을 높여야 하는 것이다. 테슬라의 사례처럼, 인지 과정에서의 아주 사소한 오차도 곧 대형사고로 이어질 수 있는 불씨가 되기에, 센서의 한계를 보완하는 정밀지도 솔루션은 앞으로 더 중요해질 전망이다.


가까운 미래, 자율주행


이미 우리 주변에는 자율주행이 가깝게 와 있다. 올해 7월부터 국토부는 레벨3 자동차의 판매를 허용하고, 법안과 안전기준을 마련하기로 했다. 현대자동차는 내년부터 자율주행 레벨 3단계 수준의 기술인 HDP(Highway Driving Pilot)를 탑재할 예정이다. HDP가 탑재된 자동차는, 운전자의 조작 없이도 차량 스스로 차선을 변경해 알맞은 도로를 찾아갈 수 있다.


이처럼 향후 1~2년 안에 레벨 3의 자율주행 기술이 상용화될 전망이며, 완전한 자율주행이 실현되는 것도 이제 먼 미래의 이야기가 아니다. 현대자동차는 2022년에 자율주행 5단계 수준의 완전 자율 주행 플랫폼을 개발하고 2024년에는 완전자율주행 자동차 양산에 들어간다는 계획을 발표하기도 했다. 빠르면 5년 안에, 우리의 드라이빙 라이프를 완전히 바꾸어 놓을 변화가 시작되고 있다. 그리고 자율주행용 정밀지도는, 그 변화를 실현하는 핵심 변수가 될 것이다.


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