자율주행자동차(1) : 알아보기 1

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4차산업혁명 일자리

사람들이 영화나 연극에 출연한 배우나 야구경기장에서 특출한 재능을 보이는 야구 선수에게 남다른 매력을 느끼는 것은 자신은 그들처럼 비록 할 수는 없지만 인간으로서의 감정을 공유하기 때문이다. 사람들이 특정 식당이나 바를 자주 찾는 것도 단지 음식이나 음료 때문이 아니라 그들이 베푸는 환대에 더 큰 점수를 주면서 단골이라는 개념을 만든다.

큰 틀에서 보면 산업혁명으로 인한 기술의 발전을 인간의 환대로만 설명할 수 있는 것은 아니다. 사실 인간의 환대도 환대를 주거나 받을 수 있는 자산이 확보되어야 한다. 이런 면에서 어느 때보다 기술 문명이 더 많은 인간의 노동을 대체한다는데 부정할 수만은 없는 일이다. 그것은 기계가 더 많은 자본을 만들어 냈기 때문으로 이는 미래의 진정한 승자는 저가 노동을 제공하는 사람이나 일반 자본을 소유하는 사람이 아님을 의미한다. 이 말은 이미 출발했다는 4차 산업혁명 시대에서 새로운 제품과 서비스, 비즈니스 모델을 창조해낼 수 있는 혁신적인 사람들이 그 행운의 주인공이 될 수 있음을 말해준다.

미래는 노동과 자본보다 더 좋은 아이디어를 제공하는 소수의 사람이 엄청난 보상을 받는다는 것을 말해준다. 그런 면에서 산업혁명으로 인해 어떤 혁신적인 아이디어가 현재 우리 주위에 등장했고 이들이 얼마나 지구촌을 바꾸어줄 것인가는 초미의 관심사가 아닐 수 없다. 이 문제에 관해 정답이 있을 리 없다. 과거에도 수많은 아이디어가 태어났고 앞으로도 수많은 아이디어가 태어날 것이기 때문이다. 이중에서 가장 주목받는 것은 자율주행자동차다.

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<자율주행자동차 입문>

학자들은 인공지능(AI)을 인류의 바퀴의 발명과 같은 파괴적 기술(Disruptive Technology)이라고 비견하기도 한다. 인류의 삶에 거대하고 급속한 변화를 가져오는 기술을 우리는 ‘파괴적 기술’이라 부른다. 인공지능을 바퀴에 비견하는 것은 인공지능이 거의 모든 영역의 4차 산업혁명 분야에 접목할 수 있는 ‘원유’와 같은 성격을 지니고 있기 때문이다.

4차 산업혁명이 본격적으로 진행되는 미래의 이동수단이 바퀴를 사용하더라도 현재와 다르게 변한다는 것은 자연스러운 일이라고 볼 수 있다. 인간이 바퀴를 발명한 지 10,000년이 넘었고, 운송수단으로 활용한 것은 5,000년 전이며, 소와 말이 바퀴를 끌기 시작한 것은 대체로 3,000〜4,000년 전으로 추정한다. 이들 마차를 소멸시킨 것은 자동차다.

19세기 말 런던에선 전기차 택시들이 거리를 돌아다녔다. 시민들은 ‘윙~’ 소리를 내며 달리는 택시들을 ‘벌새(humming bird)’라고 불렀는데 대다수의 전문가들은 ‘마차 택시’보다 절반 이하의 공간을 차지하는 ‘벌새’들이 거리의 여러 가지 문제를 해결해줄 것이라고 생각했다. 파리, 베를린, 뉴욕에서도 전기차 택시들이 손님을 찾아 돌아다녔다. 당대의 예상은 미래의 자동차는 전기자동차가 될 것으로 보았으나 전기차는 서서히 줄더니 가솔린 자동차에게 완전히 자리를 내주었다. 

놀라운 것은 발명왕 에디슨이 만든 최후의 유물이 '전기자동차'라는 점이다.

에디슨은 전기차 제작에 앞서 축전지 개발에 열을 올렸다. 1901년 개발된 알칼리 축전지인 '에디슨전지(Edison’s storage)'를 개발하기 위해 10년간 5만 번의 실험을 거듭했다는 일화는 유명하다. 당시 전기차는 유럽과 미국 일대에서 초창기엔 가솔린 자동차보다 훨씬 인기가 있었다. 1832년 개발된 전기마차로 출발한 전기차는 1865년, 프랑스에서 축전지가 개발되면서 상용화가 시작됐다. 1890년대에는 전기차 택시도 나왔었고, 유명 자동차 브랜드인 포르쉐의 첫 상용차 P1도 전기차였다.

 

에디슨 전기자동차

그러나 발명왕 에디슨도 넘지 못한 전기차의 장벽은 충전시간이었다. 에디슨의 축전지는 그때까지 나온 상용 전기차 중에 가장 훌륭한 힘을 자랑했지만, 배터리 무게만 400kg이 넘는데다 완충시간이 7시간이나 걸렸다.

그런데 이제 자동차는 화석연료 자동차가 아니라 전기자동차가 대세라고 인식한다. 이는 과거에는 상상할 수 없는 기술이 개발되었기 때문이다. 한마디로 엔진이 없는 자동차, 사람이 운전하지 않는 자율주행자동차 등은 그동안의 교통 시스템을 원천적으로 개조할 것을 요구한다. 한마디로 바퀴의 세계가 수동에서 자동으로 바뀌는 것이다.

인공지능(A.I.)이 예상보다 빨리 인간생활에 접목되기 시작하자 많은 사람들이 관심을 보이는 것은 자율주행자동차(무인자동차, Autonomous Vehiclie)다. 앞으로 자동차의 대세를 무인차로 생각하기 때문이다. 세계 각국에서 인간이 운전하지 않아도 되는 자동차들을 개발하는 이유는 세계적으로 자동차 사고 사망자가 연간 130만 명에 달하기 때문이다.

이 가운데 90%는 운전자 과실에 의하므로 이를 ‘0’ %로 줄일 수 있다면 많은 예산을 투입하더라도 커다란 명분과 경제적으로 매우 긍정적인 결과를 가져올 수 있다고 생각한다.

더불어 무인자동차는 연료를 가장 적게 쓰는 소프트웨어를 장착하기 때문에 에너지 비용도 20〜40% 줄일 수 있다. 특히 자동차의 경우 교통 혼잡에 따른 비용이 상상할 수 없을 정도로 엄청나므로 미국 기준으로 약 300조원 이상의 사회적 비용을 절감할 수 있을 것으로 예상한다.

이런 무인자동차의 아이디어는 생각보다 오래전부터 도출되었다.

1920년대에 프란시스 P. 후디나(Francis P. Houdina)가 무선으로 작동하는 자동차를 개발했는데 이 자동차는 완전 자율 주행이 아니라 뒤에 있는 차에서 앞차를 조종한다. 1950년대에 RCA연구소가 실험실 바닥의 패턴에 따라 움직이는 소형 자동차를 개발했고 1960년대 오하이오 주립대학은 도로에 새겨진 전자장치에 의해 주행하는 무인자동차 개발에 도전했으며 1980년대 카네기멜론 대학에서 실험용 자율주행자동차를 개발했는데 신호등이 없는 거리에서 시속 63킬로미터의 속도를 낼 수 있었다.

영화가 미래를 예측해주는 상상력으로 무장되어 있다는 것은 잘 알려진 이야기다.

실제로 ‘007 시리즈’에 많은 첨단 장비들이 등장하는데 이들 중 상당수가 현실화되어 우리들 주변에서 발견된다. 영화 「제5원소」에서 하늘을 나는 택시가 기본이며 「스타워즈」에서는 자동차가 바퀴 없이 도로 위를 떠다닌다. 「백투더 퓨처」에서는 하늘을 나는 스케이드보드 ‘호버 보드(Hoverboard)’가 등장한다.

4차 산업혁명 시대에서는 이들 자동차는 공상의 일은 아니다. 영화 「배트맨」과 텔레비전 시리즈 「전격 Z작전 Knight Rider」에서 자율주행자동차의 전형이 선보인다. 1980년대 출시된 「전격 Z작전」에서 주인공 마이클은 환상적인 자동차 ‘키트’를 타고 도시를 누비면서 범죄자들과 싸운다. 키트는 로봇화된 자동차의 전형으로 자동조종, 자동추적, 충돌 회피 기능을 가지고 있다.

마이클 대신 스스로 자동차를 운전해주는 것은 물론 위험 상황에서 빠져나가는 방법, 가장 좋은 길 안내, 추적하는 범죄자의 신상을 조회해주기도 한다. 특히 시계에다 명령만 내리면 키트가 곧바로 알아듣고 조처를 하는데 이런 장면들이 얼마나 많은 어린이들에게 환상을 불러주었는지 손목시계를 차고 있는 아이들이라면 누구나 한 번씩 시계에다 대고 ‘가자. 키트’라고 말을 걸곤 했다. 키트의 성능은 당대의 어느 SF물에 나오는 자동차의 성능보다 월등하여 엄밀한 의미에서 「배트맨」에 나오는 자동차는 키트에 비해서 한참 아래 수준이다.

 

백투더퓨처 호버버드 한 장면

이들 개념은 이미 시장에 나와 언어로 자동차 시동이 가능하며 도어를 잠글수도 있다. 더욱이 호버보드를 형상화한 아르카 보드(Arca board)가 과학의 발달로 세상에 나왔으며 물위를 떠다니는 수상 호버크래프트도 등장했다. 뒷 바퀴에 장착만 하면 그 어떤 자전거도 ‘하이브리드 자전거’로 변신하는 ‘코펜하겐 힐(Copenhagen Wheel)’도 등장했다. 코펜하겐 힐은 전기모터, 리튬이온 배터리, 제어장치를 구현한 ‘바퀴’로 운동에너지를 전기로 변환시켜준다.

 

코펜하겐빌(바퀴하나로전기자전거됨)

스티븐 스필버그 감독의 영화 「마이너리티 리포트」에서 주인공인 존 앤더튼이 누명을 쓰고 추격자들로부터 도망칠 때 추격자를 따돌리느라 운전에 신경 쓸 겨를이 없으므로 존 앤더튼 대신 자동차 스스로 도로를 질주하는 장면이 나와 관객들의 탄성을 자아냈다. 긴박감을 주기 위해 난폭 운전하는 것이 관객들로부터 좋은 평가를 받았다는 뜻이지만 엄밀한 의미에서 이런 장면은 자율주행자동차로서는 0점이다.

그런데 딥러닝 기법을 사용하든 보다 업그레이드된 기법이 도입되더라도 자율주행 자동차가 달린다는 자체가 매우 어려운 일이다. 기술적인 어려움뿐만 아니라 도로상황과 주행 중에 발생하는 다양한 변수를 예측하고 분석하여 안전과 직결된 문제인 만큼 오차를 최소화해야 하는데 이런 상황에 닥치면 인간이 보다 능력을 발휘할 수 있다고 생각한다.

그러므로 이런 장면은 아무리 기술이 발전해도 현실에서 보지는 못할 것인데 실제로 그런 난폭 운전에 대한 사양을 프로그래머들이 입력시키지 않기 때문이다. 한마디로 자율주행차에게 그런 상황이 닥치면 난폭 운전이 아니라 정지한다는 뜻이다.

 

전격 z작전

여하튼 큰 틀에서 무인자동차는 「전격 Z작전」의 자동차 ‘키트’를 모방하는 것으로 볼 수 있는데 폭스바겐, 포드, 닛산, 현대자동차와 같은 세계 최대의 자동차업체들을 포함하여 구글과 바이두, 애플 같은 거대 IT 기업에서부터 콤마닷AI(comma.ai) 같은 작은 스타트업까지 도전하고 있다.

우선 자율주행자동차가 세계의 이목을 받자 <미국도로교통안전국>이 「첨단 운전자 지원시스템(ADAS)」 가이드라인을 발표했다. 이 가이드라인은 총 5단계로 나뉘어진다.

 

① 1단계 : 자동긴급제동장치(AEB)나 추종주행장치(ACC) 같은 자동 보조 시스템의 도움을 받아 사람이 운전하는 자동차.

② 2단계 : 1단계 기능을 바탕으로 그 위에 여러 가지 기능이 추가된 단계다. 핸들 조작을 일부 자동화할 수 있고, 고속도로에서 차선유지 등을 할 수 있지만, 아직은 운전할 때 운전자의 개입이 필요하다.

③ 3단계 : 1, 2 단계의 기능을 포함하면서도 자동화 시스템이 가능한 자동차를 의미한다. 자동적으로 운전하기 때문에 운전자가 개입할 필요가 없지만, 긴급 상황 발생시, 브레이크나 핸들 조작은 운전자가 책임져야 한다.

④ 4단계 : 4, 5단계를 본격적인 자율주행이라 할 수 있는데 4단계는 모든 주행을 자동주행 시스템이 자율적으로 판단하여 주행한다. 4단계는 사람이 목적지 입력에 관여할 수 있고 수동 조작 옵션을 선택할 수 있다.

⑤ 5단계 : 운전자가 전혀 개입하지 않고, 오로지 자율주행시스템만으로 도로를 주행하는 자동차이다. 즉 운전대에서 완전히 손을 떼고, 액셀러레이터와 브레이크에서도 발을 올리지 않는다.

 

5단계가 궁극적인 자율주행시스템이라 볼 수 있는데 5단계로 진화하려면 자동차 외에도 모든 도로망의 스마트화, 클라우드 서비스 제공 인프라 조성도 병행해야 한다는 전제조건이 붙는다. 이런 가이드라인을 고려할 때 전문가들은 현재의 자율주행 기술 개발 수준이 평균적으로 2단계에서 3단계로 이동 중인 상황으로 진단하고 있다.