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자율주행 ②
어떻게 판단 · 제어하는가2014/12/26by 현대·기아

자동차 주행환경에는 예기치 않은 변수가 많습니다
어떻게 판단할지, 어떻게 제어하는지는 자율주행의 핵심기술입니다

 방진복을 입은 연구원 피규어가 반도체위에 놓여있습니다
ㅣ 판단과 제어는 자율주행의 핵심기술입니다


자동차 주행환경은 예기치 않은 변수가 많고, 순간적으로 빠른 판단을 요하는 상황이 자주 발생합니다. 때문에 인지 기술을 통해 수집한 정보를 얼마나 빨리, 정확하게 판단하느냐가 운명을 가르기도 합니다. 또, 방대한 정보와 정확한 판단이 선행됐지만, 이를 상황에 맞게 제대로 구현하지 못한다면 무용지물이 될 수밖에 없습니다. 때문에 인지와 판단 과정을 거쳐 의도한대로 차량을 제어하는 제어 기술은 자율주행을 완성하는 화룡점정과도 같습니다.



어떻게 판단하는가?

여러방향의 화살표가 그려진 길위에 서있는 모습입니다
ㅣ 판단 부문은 인지와 밀접하게 연관되는 만큼 두 기술의 조화에 따라 자율주행 완성도가 좌우됩니다

자율주행의 브레인

보고 듣고 말하고 자고 먹는 등 사람의 모든 행동을 주관하는 두뇌는 우리 몸의 본부와 같습니다. 때문에 인지된 각종 정보를 종합하고 상황을 고려해 판단하는 기술 역시 두뇌에 비유되곤 합니다. 인지센서를 통해 수집된 각종 정보를 바탕으로 주행환경과 목표지점에 적합한 주행전략을 수립하는 게 판단 기술이기 때문입니다. 특히 판단 부문은 인지와 밀접하게 연관되는 만큼 두 기술이 얼마나 잘 협업을 이루고 조화를 이루느냐에 따라 전체 자율주행의 완성도가 좌우됩니다. 이런 판단 기술의 주요 구성품들은 인간공학적설계(HMI, Human Machine Interface), 사고기록장치(EDR, Event Data Recorder), DCU(DomainControl Unit) 등으로, 인지와는 달리 차량 내부에 탑재돼 눈으로 확인하기는 어렵습니다.


좋은 답을 찾는 과정

판단 기술 분야는 경로 생성 기술로 엄청나게 많은 솔루션이 도출됩니다
l 판단 기술 분야는 경로 생성 기술로 엄청나게 많은 솔루션이 도출됩니다

일반적으로 판단 기술 분야는 경로 생성 기술로 알려져 있다. 각종 센서들로부터 입수된 많은 정보를 바탕으로 주행을 시작한다고 가정할 때, 그 경로 안에 만일 보행자나 장애물이 있다면 그것을 피해갈 것인지, 그냥 가도 되는 것인지, 안전하거나 혹은 위험한 것인지 등 그야말로 엄청나게 많은 솔루션이 도출될 수 있습니다. 인생에 답이 없듯, 여기에도 정답은 없습니다. 어떤 선택을 하느냐에 따라 답은 셀 수 없이 많아지기 때문입니다. 물론, 빠른 길인가, 더 안전한 길인가 하는 명제처럼 좋은 답과 나쁜 답은 있을 수 있는데 엔지니어들은 이것을 ‘최적화’라고 표현합니다. 다시 말해 최적의 경로를 찾아내는 과정, 그것이 판단 기술의 핵심인 것입니다. 판단 기술과 관련해 10번이 넘는 대회를 경험하면서 참가 학생들의 마인드나 기술 수준은 상당히 높아졌지만, 아직까지 최적의 경로를 검증할만큼 진보한 것은 아닙니다. 때문에 이번 공모전에서는 교차로 진입이나 방향 지시 표지판을 이해해 그 내용을 정확히 수행하는지 등의 미션을 통해 기본적인 판단 기능 수준을 평가할 방침입니다.



공모전, 내 인생을 바꾼 그 특별한 기억

공모전 시즌이 돌아오니 10회 대회 때 참가해 우승했던 기억이 납니다. 이제는 후배들에게 기술자문에, 조언도 해주고 있으니 감회가 새롭고 마음이 벅차네요. 사실 공모전은 제 인생을 바꾼 결정적 사건 중 하나였습니다. 보통 엔지니어링을 공부하다 보면 전문적인 기술 분야를 꿈꾸기 마련인데, 공모전을 통해 완성차 제작과 관련한 모든분야를 접하고, 각 파트와 협업·조율하는 과정에서 소통하는 법도 배우고 나니 제 사고가 얼마나 좁았었는지 깨달을 수 있었습니다. 공모전을 통한 값진 경험이 저를 오늘 이 자리에 서게 한 것이죠. 후배들도 이렇게 좋은 기회를 꼭 경험해 세상을 더 넓게 보라고 말하고 싶습니다. 저도 초심을 잃지 않고 많은 사람들이 공감할 수 있는 실용적인 자율주행자동차를 만들기 위해 노력할 테니까요.

-현대자동차 연구원 수기-
 





어떻게 제어하는가?

복잡한 기어와 벨트, 톱니바퀴들
ㅣ 제어는 우리 몸의 팔이나 다리 역할로 자율주행의 마지막 단계입니다

움직임을 관장하는 팔과 다리, Actuators

눈, 귀와 같은 감각기관을 통해 얻은 정보를 두뇌에서 판단하고 나면 다음 단계는 ‘액션’입니다. 때문에 우리 몸에서 액션을 담당하는 팔이나 다리, 신경계 등은 자율주행 과정 중 제어에 비유되곤 합니다. 다시 말해 제어란 인지된 정보를 바탕으로 그 의미를 판단한 후 이를 실제로 구현하는 기술. 멈추고, 피하고, 회전하는 등 구체적인 자동차의 움직임으로 이어지기 때문에 자율주행의 마지막 단계라고 할 수 있습니다. 그런 맥락에서 주요 부품들 역시 우리 몸속의 신경과 근육처럼 차를 뜯기 전까지는 확인하기 어렵습니다. 파워트레인(Powertrain), 브레이크(Brake), 스티어링(Steering), 서스펜션(Suspension) 등의 액추에이터(Actuator)가 그것. 자연히 이들을 관장하는 스마트 크루즈 컨트롤(SCC, Smart Cruise Control)이나 차선 유지 지원 시스템(LKAS, Lane Keeping Assist System) 등은 제어 기술의 구현 정도를 가늠해보게 하는 척도가 됩니다.

그런데 한 가지 재미있는 점은 우리가 흔히 생각하는 제어의 영역이 두뇌를 통해 얻는 정보를 답습하는 수준이라는 사실. 하지만 제어는 이뿐만 아니라 인지나 판단 과정에서 잘못된 정보가 인식됐을 때 이를 스스로 빨리 안정화시키는 것도 핵심 부분입니다.


제어의 대표 기술, 조향과 가감속

제어에는 조향과 차량을 달리거나 멈추게 하는 가감속기술이 있습니다
ㅣ 제어에는 조향과 차량을 달리거나 멈추게 하는 가감속기술이 있습니다

차량을 움직이는 제어에는 크게 조향과 가감속기술이 있습니다. 쉽게 말해 조향은 운전자의 임의대로 스티어링 방향을 조작하는 것. 가감속은 가속페달과 제동페달을 통해 차량을 달리게, 혹은 멈추게 하는 기술을 말합니다. 과거 운전자가 조작하는 기계적인 힘으로 동작하던 조향과 가감속 제어는, 최근 차량 내부 통신 규격인 CAN 통신을 이용해 각각 MDPS 모터, 혹은 엔진제어기를 조절하는 방식으로 변화하고 있습니다. 차량의 각 부품끼리 데이터를 주고받고, 서로의 움직임을 제어하는 언어인 이 통신 규격은 각 자동차 회사마다 고유의 규칙이 있으며 저마다의 노하우가 담겨 있습니다.

이번 공모전에 참가한 대학들은 완성차 연구원들 고유의 차량 내부 통신언어를 이용하는 대신, 직접 와이어와 피스톤 등을 통해 스티어링과 가감속 페달을 제어하는 방식을 사용합니다. 자율주행자동차라는 테마로 치러지는 3번째 대회인 만큼, 제어 부문에서 튜닝이나 자동차 개조 등 학생들의 제어기 제작 수준이 이미 상당해졌지만, 차가 흔들리거나 다른 방향으로 주행할 때 실제 운전자가 조작하는 것처럼 최대한 빨리 안정화시키는 등의 기술력은 아직 부족해 이 부분을 어떻게 해결하는가가 제어 관련 검증 포인트가 될 것으로 판단됩니다. 



자율주행의 핵심은 ‘안전’이다

공모전에 참가한 학생들을 보면 동질감이 느껴져 마음 한편 흐뭇해지곤 합니다. 사실 저도 1회 대회 출신이거든요. 물론 기술력은 그때와 비교해 엄청나게 차이가 나지만 말입니다. 하지만 제 위치가 참가 학생에서 연구원으로 바뀌었건, 또 기술력이 그때와 상당한 차이를 보이건 간에 공모전을 통해 느끼는 분명한 한 가지는 자율주행자동차야말로 ‘안전’을 위해 탄생한 자동차라는 사실입니다. 소비자들은 직접 운전하지 않아도 되니 그저 편하다고 생각하지만, 목적지까지 나를 안전하게 데려다 주는 기술, 이것이야말로 자율주행의 핵심입니다. 편의가 아닌, 안전. 제가, 또 우리가 미래자동차를 꿈꾸며 마음에 새겨야 할 포인트일 것입니다.

처음 만든다는 그 자부심

저는 10회 대회 때 데모카를 제작하면서 공모전을 함께 준비하는 행운을 얻었습니다. 당시 차량을 받아 개조를 하기 시작했는데, 주어진 시간이 겨우 두 달뿐이었습니다. 그야말로 막막함, 그 자체였죠. 하지만 이론상으로 알던 다양한 지식을 실전에서 직접 실현해 볼 수 있어 무척 재미있었습니다. 비록 데모카였지만, 회사는 물론 국내에서도 처음 만든 자율주행자동차였기에 자부심이 컸습니다. 지금은 자문책을 담당하다 보니 그때의 설렘은 다소 줄어들었을지 몰라도 자율주행자동차에 대한 열정만큼은 여전히 뜨겁습니다. 그리고 그 열정을 이제는 안전한 주행이나 격정적인 드라이빙 감각 등 저마다 다른 고객의 니즈를 반영한 맞춤 차량을 만들기 위해 모두 쏟아 부을 생각입니다.

-현대자동차 연구원 수기-
 



 
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