인공지능 스마트카를 위한 센서 기술 및 응용전망

조 남 규_ 전자부품연구원 스마트센서연구센터 책임연구원

1. 스마트 자동차란 ?

스마트 자동차는 최신 전자·제어, 정보통신, 센서 기술을 자동차에 적용하여 운전자에게 고도의 안전과 편의를 제공하는 자동차로 자동차가 통신망에 연결되어 정보를 운전자와 차량에 제공하는 커넥티드카(Connected Car) 개념과 자동차 구동계를 제어하여 운행하는 자율주행자동차(Autonomous Car) 개념으로 구분할 있으며 차량 내부의 작동상태, 차체의 거동 상태, 주변 환경 정보를 수집하는 센서, 차량 자체의 내부 통신 및 전자제어 시스템과 차량 외부 통신 시스템, 통신기반 시설 인프라가 주요 구성요소로 구성된다.
스마트 자동차를 구현하는 기술은 목적에 따라 차량 안전을 위한 운용 및 모니터링 시스템을 포함하는 차량 안전기술과 운전자의 편의를 위한 서비스를 제공하는 차량 편의 기술로 분류할 수 있다.

그림 1. 스마트 자동차 및 주요 구성요소

2. 스마트 자동차 기술

스마트 자동차 기술은 크게 안전과 편의 측면으로 나눌 수 있으며, 궁극적으로는 자율주행 기술로 발전해 나아갈 것으로 전망된다.
• 스마트 안전 측면 : 차량 결함, 사고예방 및 회피, 충돌 등 위험상황으로부터 운전자 및 탑승자를 보호하여 교통사고 및 피해를 획기적으로 경감하는 기술
• 스마트 편의 측면 : 자동차에 흥미를 부여하고 운전자 편의를 극대화하여, 자동차를 가정, 사무실에 이은 제3의 주거공간으로 활용하는 기술(스마트카 표준화동향, KATS, 2013)
• 자율주행 : 차량에 설치된 센서, 카메라 등으로 교통신호, 차선, 장애물 등에 대한 정보를 수집하고 이를 차량에 내장된 컴퓨터가 수집해 주변 상황에 맞게 차량을 운행하는 기술

그림 2. 스마트 자동차용 주요 센서 및 배치도

(1) 자동차 안전기술
자동차 안전기술은 자동차와 도로, 기후, 장애물 등의 주변상황을 인식하여 자동차를 능동적으로 제어함으로써 안전도를 높이는 기술을 말하며, V2X(Vehicle to Vehicle, Vehicle to Infrastructure, Vehicle to Nomadic 등) 통신 기술과의 융합으로 교통사고를 획기적으로 저감시킬 것으로 기대 된다.

(2) 자동차 편의 기술
자동차 편의 기술에는 HMI(Human Machine Interface) 시스템, 모니터링, 운전 지원 단말, 무선 통신 등의 기술이 있으며, 일부 기능은 현재 상용화 중이다. 기존의 도난/사고 등 안전 기능에서 모바일과의 연동, 네트워크 업그레이드를 통한 통합 서비스가 시작되었다. 운전 중 사용하더라도 안전에 문제가 없도록 음성 컨트롤에 초점을 맞추고 있으며 디스플레이 방식 역시 HUD(Head Up Display) 등 운전에 방해를 주지 않는 방법에 관한 연구가 한창이다. GSMA에 따르면 2018년 전 세계 커넥티드 카 시장규모는 400억 유로로 성장할 것이라 예측하였다. 엔터테인먼트 같은 정보 서비스 분야는 245억 유로로 가장 큰 비중을 차지하고, 하드웨어 69억, 텔레매틱스 45억, 통신은 40억 유로에 이를 것으로 전망하였다.
한편 스마트폰의 앞선 IT 기술을 차량용 인포테인먼트 기술에 접목하려는 움직임을 보이고 있는데, 이 중 대표적인 기술이 MirrorLink이다. MirrorLink 솔루션은 CCC(Car Connectivity Consortium)에서 발표한 국제 표준의 스마트 자동차 인포테인먼트 시스템 연결 솔루션으로 현재 1.2 버전까지 발표되었다. 스마트폰을 자동차의 IVI(In-Vehicle Infotainment) 장치와 연동하여 동일한 사용자 경험을 주는 서비스로, ABI Research에 따르면, 2018년까지 전 세계적으로 스마트폰과 연동하는 IVI 장치가 3천 5백만 대로 성장할 것으로 보이며 43.6%, iOS in the Car가 49.8%를 차지할 것으로 예상하고 있다.

(3) 자율주행 기술
자율주행 자동차는 크게 센서, 프로세서, 알고리즘, 액추에이터 등으로 구성된다. 자율주행은 센서를 통해 차량 주변의 환경에 대한 데이터를 수집한 후, 이렇게 수집된 데이터를 프로세서가 받아 미리 정의된 알고리즘을 통해 그 결과를 해석하여 주행에 관한 의사결정을 내린 후, 액추에이터를 통해 실행된다. 이러한 일련의 과정 중 가장 중요한 것은 센서를 통해 수집된 대량의 데이터를 바탕으로 조향, 속도, 정지에 관한 의사결정을 내리는 소프트웨어 알고리즘이다. 무인자동차 부분에서 가장 앞서 있다고 평가 받는 구글이 끊임없이 무인자동차의 운행을 통하여 정보를 수집하는 것 역시 더욱 더 완벽한 알고리즘을 만들어 내는 것이 목적이기 때문이다. 레이더, 초음파, 카메라 등을 활용한 센서 기반의 안전 기술에서 V2X(Vehicle to X, 인프라 연계 교통정보 통합)로 발전해 나아가고 있다.

○  스마트 자동차 시장 전망
-소비자 수요 증가와 정부 규제 강화에 따라 스마트 자동차 시장은 급속히 확대되는 추세에 있는 세계 스마트 자동차 시장은 2010년 394억 달러에서 2019년 783억 달러로 성장할 것으로 보이며 국내 스마트 자동차 시장은 21억 달러에서 37억 달러로 급격히 성장할 것으로 예상된다.

○ 스마트 자동차 추세 중에서 안전기술의 도입에 따른 전 세계 교통사고 사망자 수를 살펴보면 다음 그림과 같이 벨트, ABS, Airbag, ESP, ACC 등 주요 안전 관련 전장시스템의 적용과 더불어 1965년 기준으로 백만마일 운행당 550명 정도에서 2010년에는 100명 수준으로 사망자 수가 급격히 줄어들고 있는 것을 볼 수 있다.

자세한 내용은 본지 7월호에서 확인하실 수 있습니다.