고정밀 위치정보·실시간 상황 인식으로 셀프드라이빙 실현
유블럭스, GNSS 수신 모듈 cm 단위 위치정보 송수신 가능

새벽녘 귀갓길. 스마트폰으로 호출하는 택시서비스를 이용하기 위해 GPS 기반 지도를 켰다. 현재 위치를 알리고자 지도에 접속했지만 황당한 결과물을 확인했다. 스마트폰의 위치가 도로 맞은편 건물로 잡힌 것이다. 무려 18시간을 같은 공간에 있었는데 수 미터나 떨어진 곳에 있다고 GPS 수신기는 인식했다. 새로고침을 시도해봤지만 결국 현재 위치를 손으로 직접 다시 잡아야 했다. 기자의 실제 경험이다.

우리는 일상 속에서 GPS 수신기를 통한 위치서비스를 무의식적으로 애용하고 있다. 커피·햄버거 등 음식주문에서 대중교통 도착시간 알림, 길찾기에 이르는 수많은 서비스를 이용하고 있지만 위치정보 서비스가 우리의 생명과 연관된 분야가 있다는 점이 의미 있게 다가온다. 바로 자율주행 시장이다.

글로벌 컨설팅 기관 맥킨지는 차량 제조사가 기술 발전과 함께 자동차 시장을 주도해 왔지만 차량에 연결성을 필요로 하는 자율주행 시장의 등장으로 인해 시장 구도가 변화될 것이라 전망했다.

맥킨지는 자사 고객 요구도 조사를 토대로 구매자의 13%는 더 이상 인터넷에 접속할 수 없는 신차는 구매 대상에 두고 있지 않으며 응답자의 25% 이상은 엔진성능이나 연비 등 기계적 요소보다 연결성에 우위를 두고 있다고 발표했다.

글로벌 리서치 기업 테크나비오는 자율차의 연결성은 교통사고 발생률을 낮추는 유망한 해결책이라고 제시하며 실시간으로 연결된 위치정보, 원격진단, 차량 유지 보수 및 진단 등의 기능이 차량사고 예방에 효과적이라 언급했다.

자율주행 자동차는 이제 외부세계와 연결하고 차량 내 경험을 향상시키는 차체 능력 개발에 초점을 맞추고 있다. 차량에 탑재된 센서 또는 인터넷 연결을 통해 소비자 편의성 최적화에 중점을 둔 셈이다.

정확한 위치 인식을 기반으로 만들어지는 디지털 지도는 자율주행의 핵심 역할을 수행하며 자율주행차는 차량과 환경 간 통신을 통해 차량 흐름 속에서 현재 위치를 확인하는 과정을 요구한다.

시시각각 상황이 변하는 도로에서 현재 차량의 위치를 파악하고 도로 전방의 정보까지 제공받으려면 실시간으로 업데이트되는 정밀 지도가 필요하다. 하지만 전 세계 도로망은 3,170km에 달하는 구간으로 초 단위로 업데이트되는 지도를 오차 없이 실시간으로 제공받기에는 무리가 따를 것으로 예상된다.

게다가 기존 GPS 수신기는 오차 범위가 약 20m에 달해 차량의 대략적인 위치만 알 수 있을뿐 도로교통 상황이나 차선 등의 정확한 정보는 알 수 없다. 자율주행차의 핵심 센서로 쓰이는 라이다, 카메라, 레이더 역시 기후조건 등의 제약을 받는다.

수 미터에 달하는 위치정보 오차를 센티미터 단위까지 좁히고 시간적 레이턴시를 줄이는 기술력으로 누적 판매량 5억 개를 돌파한 위치수신기(GNSS 수신 모듈)를 개발한 업체가 있어 직접 만나 차별화된 기술력에 대해 들었다.

무선통신 및 위치추적 모듈·칩 전문기업 유블럭스 한국지사에서 기술지원 분야를 담당하는 박성진 이사다.


- 일반적으로 사람들은 GNSS보다 GPS 수신기가 더 익숙합니다. GPS와 GNSS 근본적으로 무엇이 다른가요?
대부분의 사람들은 GPS란 단어가 더 익숙할 것입니다. GPS를 곧 위치인식서비스로 인식하는 사람들도 많을 텐데요. 사실 GPS는 美 국방성에서 유지·관리하는 위성항법시스템을 뜻하는 고유명사입니다.

이에 반해 GNSS는 GPS를 비롯한 러시아의 글로나스(GLONASS), 중국 베이두(Beidou), 유럽의 갈릴레오(Galileo), 일본 QZSS(Quasi-Zenith Satellite System), 인도의 나빅(NAVIC) 등을 모두 포괄하는 용어입니다.

유블럭스(ublox)도 예전에는 GPS 제품을 고객들에게 선보였는데요. 최근 자율주행 시장이 대두되면서 새로운 위성시스템도 지속 등장하는 추세에 맞춰 GNSS 제품을 출시하게 되었습니다.


- 자율주행 자동차 제작을 위해서는 라이다, 레이더, 카메라 등의 센서가 핵심 장비로 사용되고 있는데요. 자율주행 차량에서 GNSS가 실제적으로 담당하는 역할은 무엇인가요?
자율주행 차량의 대부분은 라이다, 레이더, 카메라 등을 중심으로 구동되고 있습니다. GNSS의 역할은 이러한 센서들의 보조장치로 사용됩니다.

라이다, 레이더, 카메라 등의 장비는 기후적 제약요인에 큰 영향을 받는 한계가 있습니다. 폭설로 인해 눈이 쌓인 도로라든지 차선 구분이 명확하지 못한 도로 등에서는 자율주행 차량의 센서들이 제대로 작동되지 못하는 경우가 많은데요. GNSS는 이를 보완해주는 역할을 수행합니다.

특히 자율주행자동차는 HD Map이라는 방대한 양의 데이터베이스에 기반한 지도를 필요로 하는데요. 차량은 수신된 지도의 정보데이터를 토대로 현재 인식된 지형지물 등을 비교해 현재 차량의 위치 및 도로상황 등을 인지합니다.

만약 고정밀의 위치확인시스템이 있다면 데이터베이스를 생략하더라도 현재 위치를 정확하게 파악할 수 있을 것입니다. 고속도로나 시골길 등에서는 간소화된 데이터만으로도 충분히 차량의 현재 위치를 명확하게 알 수 있기 때문이죠.

자율주행 자동차가 실시간으로 데이터를 송수신한다는 점에 착안해 우리의 GNSS 제품을 Map DB 클라우드에 정보를 전달하는 디바이스로 활용할 가치도 충분하다고 생각합니다. 현재 스마트폰 사용자들이 애플리케이션을 설치해 이용하는 그 자체로 수많은 고객정보가 클라우드에 저장되는 것과 같은 맥락이죠.

자율주행 자동차에서도 3D 데이터를 수집한 후 클라우드에 전송하면 해당 데이터는 현재 차량의 정확한 위치는 물론 시간정보까지 가지게 됩니다. 도로는 고정된 정적인 공간이 아니라 실시간으로 변할 수 있는 동적인 공간이란 점을 고려해보면 GNSS 수신기가 보내는 정보의 가치는 확연히 높다고 할 수 있습니다.


- 현재 자율주행 자동차가 수많은 데이터를 송수신하는 점에 많은 소비자들도 프라이버시 등의 문제를 우려하고 있습니다. 이와 관련한 해킹위협도 수년간 이슈로 제기되고 있는데요. 유블럭스의 GNSS가 실시간으로 정확한 위치정보는 물론 시간데이터까지 제공하면 보안상 큰 문제를 지니고 있지는 않을까요?
시스템이 점차 고도화될수록 해킹 위협도 같이 커질 수밖에 없는 것이 현실입니다. 데이터가 갖는 특성 자체가 완벽하게 해킹을 차단할 수 없기 때문이죠. 데이터가 많아질수록 해커가 공격할 구간도 넓어진다는 의미죠.

GNSS가 갖는 해킹요소는 크게 두 가지로 구분됩니다. 무선통신(Air)과 시스템 내부 해킹입니다. 산업계에서 말하는 해킹에는 재밍(Jamming)과 스푸핑(spoofing) 등이 있습니다. 제조사에서는 이를 근거로 수신기를 설계하고 있는데요. 수신기를 만들 수 있다는 의미는 바꿔 말하면 송신기도 제작 가능하다고 할 수 있습니다.

해커들은 마치 위성이 실제 전파를 송신하는 것처럼 지상에서 위성 송신기를 만들어 신호를 교란하고 있습니다. 이는 수신기에 오차범위를 넓히거나 특정 위치에 오차를 만드는 부작용을 낳죠.

유블럭스는 이같은 해킹을 사전에 예방할 수 있도록 하는 서비스를 제공하고 있습니다. 재밍 신호나 스푸핑 등이 GNSS에 송신되는 경우 잘못된 신호가 들어오고 있다는 사실을 알리는 리포팅 시스템을 갖추고 있습니다.

또한 제품 자체에 보안 업데이트 기능을 넣어 펌웨어 무력화나 인터페이스 침투 등을 사전 차단하고 있습니다. CPU와 GNSS 수신기 간 송수신되는 데이터는 암호화를 통해 관리함으로써 설령 해커가 해킹을 시도하더라도 알아내기 어렵도록 설계하고 있습니다.


- 유블럭스 GNSS의 경우 레이턴시(Latency)가 좋은 경우 3m 정도의 이격거리를 만들고 하이엔드 GNSS(High End GNSS)를 사용하면 sub 미터 단위까지 줄일 수 있다고 알고 있습니다. 여기에 사용된 기술은 무엇입니까?
GNSS 제품에 사용된 기술의 핵심은 정확도(Accuracy)와 보정정보로 구분됩니다. GPS의 가치는 결국 얼마만큼 차량의 현재 위치를 정확하게 파악해느냐 입니다.

현재 많은 소비자들이 사용 중인 스마트폰의 GPS는 저가형 제품으로 수 미터에 달하는 오차범위를 갖고 있습니다. 자율주행 시장에서는 최근 정밀수신기에 대한 논의가 활발합니다. 정밀수신기는 수십 센티미터에서 수 센티미터에 이르는 오차범위에 불과해 각광받습니다.

즉 같은 위성 신호를 사용했는데도 수 미터에서 수 센티미터에 달하는 오차범위를 가질 수 있게 되는 셈이죠.

위성항법시스템은 태생적으로 오차범위를 갖을 수밖에 없는 것이 현실입니다. 우리가 살고 있는 대류권에 위성 정보가 도달하기까지 이온층, 대륙권, 지상 내 멀티패스 등이 오차소스로 작용하며 위성에 있는 원자시계의 오차와 수신기 내부의 오차 등도 존재합니다. 여기에 우리가 현재 수신기를 통해 보는 위치정보는 조금 전 나의 위치값으로 시간적 레이턴시가 발생할 수밖에 없습니다.

오차정보를 줄이기 위해서는 기준국에서부터 보정정보를 받아 수신기 내 오차정보를 줄이는 방법을 활용합니다. 위치항법시스템 시그널에는 코드, 반송파, 내비게이션 데이터 등이 있습니다.

저가형 GPS는 대부분 코드베이스 디바이스입니다. 코드 신호를 이용해 현재 거리를 계산하다보니 오차 범위가 넓어지는 한계가 존재하죠. 유블럭스 GNSS의 경우 반송파를 이용해 모호정수나 미지정수 값을 계산한 후 위성과 차량과의 거리를 센티미터 단위까지 정확하게 계산해 냅니다.


- 유블럭스 GNSS의 특화된 어큐러시는 지상, 지하, 건물 내 주차장 등 위치정보에 관계없이 동일한 정확도를 갖나요?
유블럭스 GNSS의 정확도는 하늘이 온전히 보이는 오픈 스카이(개활지) 내에서의 정확도를 의미합니다. 도심 내부 빌딩 숲에 있는 경우 정확도는 기하급수적으로 낮아지며 실내에서도 창가에서 안쪽으로 들어갈수록 측위 능력이 달라집니다.

이를 극복하고자 유블럭스는 자이로, 엘소미터, 차선펄스, 스피드 펄스 등을 활용해 GNSS의 부족한 면을 보완하고 있습니다. 예를 들어 주차장 진입 시 GNSS로 들어오는 위성 신호가 단절되어도 차량에 장착된 센서를 기반으로 연속 측위를 이어가도록 설계하고 있습니다.


- GNSS 정확도 향상을 위해 부가적 기능을 탑재하게 되면 비용적 저항도 커질 것 같은데 자율주행 차량 양산에 장애요인이 되지는 않을까요?
가격 저항이 커지는 것은 사실입니다. 다만 자율주행을 위한 솔루션으로 GNSS 송수신기를 출시한 만큼 솔루션 가격도 소비자가 수용할 수 있는 적정 수준으로 양산할 계획입니다. 규모의 경제를 실현해 가격 안정성을 꾀하는 셈이죠.

GNSS 기술은 사실 최근에 새로 나온 것이 아니라 이미 20~30년 전에 개발된 것입니다. 그러나 고가의 장비로 분류되다 보니 산업 전반의 다양한 영역에서 사용되기는 어려웠던 것이 현실입니다. 더욱이 적용 분야조차 한정되다 보니 가격도 고가를 계속 유지할 수밖에 없었습니다.

건설현장 중장비, 측지, 자율주행 트랙터 등에서 한정적으로 쓰여오던 정밀측위수신기가 자율주행 시장에 상용화되도록 가격을 현실화할 예정입니다. 최근 자율주행 자동차 시장에서도 정밀수신기를 요구하는 분위기가 커져가는 만큼 GNSS 가격도 소비자가 용인하는 수준으로 낮아질 것으로 기대됩니다.


- 대부분의 GNSS 솔루션은 상용합법위성을 사용하고 있는데요. 유블럭스 GNSS 수신기가 현재 사용하고 있는 위성의 수는 몇 개 정도인가요?
현재 위성 시스템은 복수로 이뤄져 있습니다. GPS, 글로나스, 베이두, 갈릴레오, 베이두, QZSS, 나빅 등의 GNSS는 특정 지역에서 전 세계를 커버하는 것까지 제품별로 다양한 성능을 보유하고있습니다. 이를 모두 합하면 130개가 넘죠.

현재 차량이 위치한 특정위치에서 보이는 위성의 수는 30개 안팎으로 유블럭스 GNSS 수신기는 30여 개의 위성을 모두 잡아내고 있습니다. 사용 가능한 위성 수를 높여 수신기의 위치정보 정확도도 향상시키고 있습니다.

특히 빌딩 숲으로 인해 하늘로 향하는 신호에 많은 장애가 발생하는 도심의 경우 위성 수를 높이는 기술은 정확도를 높이는 데 매우 유리하게 작용합니다.

유블럭스는 제품 개발 단계에서부터 채널, 멀티밴드 확장 등을 비롯해 RF Filter에 이르는 모든 과정을 고려해 설계하고 있습니다. 위성 개수가 많아짐에 따라 발생하는 계산량 증가를 대비해 CPU에 컴퓨팅 파워 등을 종합 고려해 최초 IC 설계에 반영하고 있습니다.


- 최근 SK텔레콤, KT, LG유플러스 등 국내 통신사들은 5G 통신 인프라를 기반으로 V2X 시장에 적극 뛰어들고 있습니다. 차량 내 자율주행은 물론 외부기기와 통신하는 Car to car 서비스까지 준비 중이라 알려졌는데요. 국내 통신사들과 co work하는 부분이 있다면 말씀해 주시겠습니까?
현재 대학연구기관이나 선행연구 업체 등에서는 유블럭스의 GNSS수신기를 많이 사용하고 있습니다. 가격도 정밀측위수신기 시장 내 제품가보다 10분의 1 이상 저렴하기 때문이죠.

국내 통신사들과 아직까지는 직접적으로 B2B를 진행하는 것은 없지만 정밀측위수신기가 필요한 곳에는 언제든지 제품 솔루션은 물론 GNSS 시장·기술 동향까지 컨설팅해 드릴 예정입니다.


- 정부는 지난 10월 15일 오는 2024년까지 레벨4 완전 자율주행 시장 구현을 위해 주요 도로 등 인프라 구축을 완비하고 당초 계획보다 3년 앞당겨 2027년까지 전국 주요도로에 완전 자율주행 차량을 세계 최초로 상용화한다고 발표했습니다. 지난 6일에는 레벨3 자율주행에 관한 안전기준을 세계 최초로 제정하기도 했고요. 정부 로드맵에 따라 유블럭스에서도 구상 중인 중단기 또는 중장기 로드맵이 있다면 설명해 주시겠습니까?
현재 자율주행자동차 시장의 분위기는 정밀수신기에 대한 중요성은 공감하면서도 비용적 저항이나 보정정보 수신 기술 등 현실적 제약으로 인해 예상보다 빠르게 확산되지 못하고 있는 상황입니다.

향후 3~4년을 예측해 봐도 정밀수신기 시장 확장에는 많은 애로사항이 있을 것으로 판단됩니다.

정확한 위치인식을 위해 정밀수신기 만큼 중요한 것이 안테나입니다. 현재 시장에서 양산되는 제품은 싱글밴드(L1) 타입으로 향후에는 주파수 한계를 보완할 멀티밴드(L1, L2, L5)가 탑재돼야 합니다.

유블럭스는 반도체 디자인에서 알고리즘, 연계 서비스에 이르는 모든 기반 기술을 직접 설계하는 기업으로서 멀티밴드 솔루션에 관한 기술도 가장 먼저 제시한 바 있습니다.

가격 상승이나 기술적 제약으로 아직 시장 내 정밀측위수신기 요구는 활발하지 않지만 유럽 자동차 OEM사들의 경우 이미 개발을 시작한 상황입니다. 늦어도 2021년에는 실제 양산차에 정밀측위수신기와 멀티밴드 등을 탑재해 출시할 계획이고요.

LTE나 5G 등 통신망을 통해 자동차가 위치 정보를 송수신할 수 있다면 오차범위를 줄일 수 있고 5G를 기반으로 한 V2X 시장이 상용화되면 오차정확도도 더욱 향상될 것입니다.

유블럭스의 GNSS수신기는 L1밴드를 비롯해 L2, L5에 이르는 주파수를 모두 조합해 설계됩니다. 위성 이온층 오차 측정을 통해 오차범위를 줄이는 기술이죠. 기존에 출시된 차량의 샤크 타입 안테나에도 충분히 탑재 가능한 크기로 소비 전력도 최소화했습니다.


- 자율주행차량 시작은 이제 진정한 승부가 시작된 것으로 보입니다. 자율주행 시장의 성공적인 정착을 위해 필요한 기술적 선결과제가 있다면 무엇이라고 보십니까?
GNSS 수신기가 자율주행 차량 시스템에 기여하는 부분은 정확한 위치 및 속도 정보와 수십 나노세크 수준의 시각정보들입니다.

초 단위로 제공되는 상황정보가 필요한 자율주행시장에서 차량이 원활하게 이동하기 위해서는 정책적 인프라도 수반되야 할 것입니다. 이미 국내에서도 중앙정부는 물론 지방자치단체에서도 자신들의 목적에 맞게 자율주행시장 관련 인프라를 구축·운영하고 있습니다.

자율주행 시장은 세계를 무대로 하는 만큼 해외에서도 보정정보를 받을 수 있도록 관련 인프라를 구축해야 합니다. 차량에서 송수신되는 빅데이터를 국민들이 거부감 없이 받아들여 자율주행 시장이 정착되도록 대민서비스도 활성화돼야 한다고 판단됩니다.


- 자율주행차량 개발자들을 위해 실시간 이동 정밀 측위 모듈을 개발한 기업으로서 조언 한 말씀 해주시겠습니까?
자율주행시장은 거부할 수 없는 세계적 큰 흐름입니다. 그 중 하나가 GNSS입니다. 현재 자율주행차량을 비롯한 위치서비스 시장은 저가형 GPS 수신기에서 정밀측위수신기로 전환되는 과도기를 거치고 있습니다.

정밀측위의 중요성은 인식하면서도 가격적 저항이나 기술적 한계 등으로 기술시장 진입에 어려움을 겪고 계신다면 막연한 두려움과 오해를 떨쳐버리시라고 말씀드리고 싶습니다.

정밀측위수신기 시장은 예상과 달리 고가도 기술장벽이 높은 분야도 아닙니다. 수 센티미터 단위의 정밀측위는 여러분의 책상 위에서도 충분히 구현 가능한 기술입니다.


유블럭스는 자동차, 소비가전, 산업 시장 등을 대상으로 위치추적 및 무선 반도체 솔루션을 제공하는 글로벌 기업이다. 칩, 모듈, 소프트웨어에 이르는 광범위한 포트폴리오를 보유하고 있으며 스위스 탈빌에 본사를 두고 유럽, 아시아, 미주 지역에 글로벌 네트워크를 확보하고 있다.

글로벌 리서치 기관 카운터포인트는 전 세계 커넥티드 차량 수가 2020년 1.3억 대에 이를 것으로 예측했으며 글로벌 시장 조사 기관 리서치 앤 마켓은 2025년 커넥티드카 시장 규모가 약 246조 원에 달할 것으로 전망했다.

트랜스패어런스 마켓 리서치는 오는 2025년에는 전 세계 도로에는 약 60만 대에 이르는 자율주행차가 운행될 것이며 2035년에는 3,000만 대에 육박할 것으로 예상했다. 자율주행차 시장 규모는 2026년 624조 원에 이를 것으로 예측했다.