상위 레벨의 자율주행차 필수조건 정밀지도, 도로인프라 꼽아
국토부 등 관계부처 등 협력 절실, 자율주행 위한 C-ITS 본격화

국내외적으로 자율주행차 개발에 가속도가 붙으면서 도로-차량을 연계한 차량 무선 통신, 즉 V2X(vehicle-to-x)와 자율주행용 정밀지도에 대한 관심이 높아지고 있다. 

흔히 말하는 자율주행자동차는 자동차 스스로 주변환경을 인식, 위험을 판단, 주행경로를 계획하여 운전자 주행조작을 최소화하며 스스로 안전주행이 가능한 인간 친화형 자동차를 말한다. 이에 따라 자율주행차를 단계별로 구분할 때 레벨 0(운전자가 인지, 제어, 책임)에서 레벨 4(자동차가 인지, 제어, 운전자 운전가용성 x)로 나누는데 본격적인 자율주행차는 레벨 2(운전자 인지, 자동차가 제어) 이상을 말한다. 

하지만 자동차 전문가들은 레벨 2에서 레벨3(자동차가 인지, 제어)로 이행하기 위해서는 자동차 자체 뿐만 아니라 지능화된 도로의 역할이 무엇보다 중요하다고 강조한다. 가장 가까운 사례로 지난해 발생했던 구글 자율주행자동차의 사고(캘리포니아 마운틴뷰에서 시험운행)는 차가 우회전하려던 중 도로 배수로 근처 모래주머니를 감지하고 감속하려는 과정에서 발생했다. 시속 3.2Km로 크게 우회하려던 자율자동차는 뒤쪽에서 달려오는 버스가 속도를 줄일 것으로 판단하고 돌다가 접촉사고를 냈다. 

자동차는 우회전시 모래주머니를 감지하고 옆차선으로 크게 우회했지만 버스와 추돌한 것이다. 만일 이 교차로에 V2X 통신 시스템이 설치되어 있었다면 정보를 받은 자동차와 버스가 사고를 내지 않을 수 있었다는 얘기다. 이처럼 도로-차량 연계 V2X 고신뢰 통신은 자율협력주행을 위한 자동차와 도로간 상시 연결, 실시간, 신뢰성 있는 교통 안전 데이터 송수신을 위한 통신 기술을 제공한다. 


▲지도서비스 기업 'Here' 캡처.

V2X 고신뢰 통신은 스마트카 해킹 사고를 방지하는데도 중요한 역할을 한다. 미국에서는 4G LTE망을 활용해 차량에 문제가 생길 때 구조 요청을 보내거아 실시간 길안내 서비스를 제공하는 커넥티드카 시스템을 해킹할 수 있는 단말기를 100달러면 만들 수 있으며, 차량 상태를 진단하고 운행정보를 기록하는 OBD-Ⅱ를 인터넷 접속으로 해킹해 차량 제어장치를 장악하여 휴대폰으로 차량의 브레이크를 조작, 운행 중 전복사고를 발생시킬 가능성을 시연하기도 했다. 

이에 해외에서는 자동차 보안 표준 EVITA (E-safety Vehicle Intrusion Protected Applications)로 차량 내부 네트워크의 보안 요구사항에 대한 우선 순위를 보안 등급으로 정의했으며, V2X의 보안을 위한 Preserve 프로젝트를 시행했다. Preserve (Preparing Secure V2X Communication Systems)는 유럽에서 진행된 차량 보안 프로젝트를 통합하여 V2X 보안, 프라이버시를 보장하는 보안 구조를 제안하고 V2X 실증을 수행한 프로젝트이다. 

국내에서도 차세대 지능형교통시스템(C-ITS) 시스템 사업을 통해 V2X 등 통신표준을 내년초까지 확정할계획이다. 2014년에 시범 사업을 시작한 이래, 작년부터 본격적으로 추진하고 있다. 국토교통부는 지난해 5월 관계부터 합동으로 자율주행상용화 지원방안을 발표한 후 2020년까지 스마트자율협력 주행도로시스템 R&D 개발에 나선다. 


▲NXP반도체의 V2X RoadLINK로 운전자는 모퉁이나 대형 트럭 같은 교통 방해물의 전방을 ‘확인’할 수 있다.(NXP홈페이지)

C-ITS는 차량에 장착된 단말기를 통해 후방 차량, 도로변 기지국과 사고, 지정체 등 도로 상황 정보를 주고 받는 시스템을 말한다. 전용 주파수 대역(5.9GHz)을 사용하여 고속주행시에도 정보 교환이 가능하다. 또한 주행중인 차량으로부터 낙하물, 보행자 등의 안전정보를 후방 차량, 도로 기지국과 실시간 공유한다. 기존 ITS는 검지기, CCTV 등으로부터 교통 정보를 수집하여, VMS를 통해 차량에 제공하는 방식이다. 

이와 같은 교통안전성 향상과 함께, C-ITS는 자율주행차 상용화 지원에 초점을 맞춘다. 자율주행 정보의 정확도 신뢰도를 향상시켜 위치 즉정 오류를 최소화하여 안전한 자율주행을 지원하고 카메라, 레이더 등 차량센서 기능을 보안하여 저렴한 센서 사용이 가능한 환경을 제공, 자율주행차 보급을 확대한다는 계획이다. 

국토교통부 김창기 사무관은 “차량 센서만으로도 자율주행이 가능하나 C-ITS의 도움을 받으면서 차량 센서 정보를 융합하면 자율주행 기술의 조기 실현이 가능하다”며, “2020년 3단게 자율주행 목표 아래, 2017년부터 고속도로 자율주행 선도 사업 및 전국 고속도로 C-ITS를 단게적으로 구축할 계획”이라고 밝혔다. 

하지만, V2X 구현을 위해 필수적인 Wave 칩(차세대 자동차 통신 모뎀) 기술도 미흡한 상황에서 지능형 교통 시스템 실현이 가능하겠냐는 지적도 있다. 현재 전자부품연구원과 ETRI 등이 Wave 칩을 개발하여 양산을 앞두고 있는 상태이지만 세계 수준의 칩 기술에는 못 미친다는 평가다. 국내 기업에서 검증을 통해 칩을 적용하는데도 많이 시간이 필요할 것이라는 얘기다.  

자율주행용 정밀지도 개발 시급

또한 안전하고 정확도 높은 자율주행을 위해서는 자율주행용 정밀지도 개발도 시급하다. 정밀지도는 기존의 일반 내비게이션 맵(수십 m 정확도)에 비해 높은 정확도를 가지는 지도로서 0.5m 정확도를 나타내어야 한다. 정밀지도 정보를 활용한 맵-기반 ADAS 기능을 구현하고 자율주행을 위한 차량 측위 성능을 향상시켜야한다. 맵-기반 ADAS는 도로 기하 정보(곡률/구배 등)를 이용한 ADAS 기능을 향상시켜 주며 카메라, 라이다, 레이더 등의 차량 장착 센서들을 보완하여 인식 기능을 향상한다. 

자율 주행이 가시화됨에 따라 이를 위한 맵 콘텐츠의 다양화가 필요하다. 이와 동시에 정확도와 최신 정보를 확보하는 것이 관건이다. 객체정보 추출 자동화율을 높이는 것이 중요하며 정밀지도 주요속성 품질 개선을 위해 주행경로선 형상 개선 모듈을 적용해야 한다. 

▲Here의 HD Live map은 클라우드 기반의 실시간 맵 기술로 정밀 GPS, 3D 표면 검지 기술 등을 활용한다.

현대엠엔소프트연구소의 서상학 연구소장은 “현재 고속도로 중심의 정밀지도는 자율주행 레벨3까지만 가능한 수준”이라며, “앞으로는 도심에서 도로를 어떻게 만들어야 하는지, 골목길 지도는 또 어떻게 만들어 서비스해야 하는지, 보행자나 자전거 도로의 사람들을 어떻게 디텍팅해야 하는지도 자율주행용 정밀지도에 포함해야 하는 숙제가 남아 있다”고 말했다. 

이와 관련한 정부사업으로 전자통신연구소(ETRI)는 클라우드 기반의 점진적 진화형 정밀맵 생성 및 주행상황인지 SW 기술 개발을 진행하고 있으며 자율협력주행 도로시스템 개발 연구단에서 ‘스마트 자율협력주행 도로시스템 개발’을 추진하고 있다. 이 사업은 정밀전자지도 기반 동적정보시스템과 GPS 보정정보 제공시스템, 멀티모달 V2X 통신 시스템 개발이 포함된다. 

일례로, 스마트 자율협력주행 도로시스템 개발에는 위치 기반 정보로 유명한 지도서비스 기업 ‘Here’의 HD Live map과 같은 기술을 적용하는 방안도 추진된다. HD Live map은 클라우드 기반의 실시간 맵 기술로 정밀 GPS, 3D 표면 검지 기술 등을 활용하여 자율협력주행 기술을 지원한다. 실시간 도로 상황정보가 융합된 국내형 Live map 구축을 통해 운전자 및 도로 운영자의 편의를 높인다는 계획이다. 

자동차부품연구원의 노형주 팀장은 “IEEE는 2040년경 자율주행자동차가 전세계 차량의 75%를 차지할 것으로 전망했는데 자율주행차는 자동차 뿐만 아니라, 도로 인프라가 기반이 되어야 하기 때문에 완전한 개념의 자율주행차는 그 이후에 가능할 것”이라고 말했다.