미래 자율주행 자동차가 갖춰야 할 조건들은?

반자율주행 기능을 갖춘 자동차들이 속속 등장하고 있다. 볼보는 최근 출시하는 신차들에 반자율주행 기능을 기본 탑재해 나가고 있다. BMW도 신형 7시즈와 5시리즈에 반자율주행 기능을 넣었다. 메르세데스-벤츠는 신형 S-클래스와 E-클래스에 반자율주행 기술은 물론 자동으로 주차까지 해주는 기능까지 탑재시켰다. 국산 제네시스 브랜드의 최상급 모델 EQ900에도 반자율주행 기술이 적용됐다.

지난 2013년 미국 도로교통안전국(NHTSA)은 스스로 주행하는 자율주행 자동차에 대한 가이드라인을 발표했다. NHTSA에 따르면 자율주행 기능은 레벨 0부터 레벨 4까지 총 5가지 단계로 분류된다.

먼저 레벨 0 단계는 특별한 자동화 시스템 없이 사람에 의해 완벽하게 통제되고 움직이는 자동차를 뜻한다. 레벨 1 단계는 주행 안전장치 정도가 탑재된 자동차를, 레벨 2 단계는 능동형 크루즈 컨트롤이나 차선이탈 경보장치 등이 탑재된 모델이 해당된다. 레벨 3 단계부터 본격적인 자율주행이 가능하며, 마지막 레벨 4 단계는 탑승자가 목적지만 입력하면 자동차 스스로 이동해 도착까지 해내는 수준을 의미한다.

현재 많은 업체들이 개발중인 자율주행 기술은 3단계를 막 넘어선 것으로 알려졌다. 현재 대부분의 자동차 업체들은 2020년까지 자율주행차를 상용화시키겠다는 계획이다. 물론 자율주행 자동차라고 해서 상상속의 UFO와 같은 모습은 갖지 않는다. 지금의 자동차와 크게 다르지 않지만 많은 부분에 대한 자동화가 이뤄진다.

자율주행 자동차가 되기 위한 조건을 갖추기 위해서는 가장 먼저 모든 조작 장치의 전동화가 이뤄져야 한다. 과거에는 조향장치, 가속페달, 변속기 등이 모두 기계적으로 서로 연결돼 있었다. 하지만 최근 출시되는 자동차들은 기계적으로 연결되지 않고 전기 신호만 전달해 모터가 해당 부품을 작동시키는 형태로 변경됐다.

자동차의 앞바퀴를 조작하는 스티어링 시스템은 전기 모터를 사용해야 한다. 신호를 받아 운전대(핸들)를 좌우로 회전시킬 수 있어야 원하는 목적지까지 이동할 수 있기 때문이다. 스스로 차선을 변경하거나 주차를 하기 위해서라도 스티어링 시스템은 독립적으로 작동이 가능해야 한다.

변속기도 스스로 작동할 수 있어야 한다. 변속을 사람이 해주면 자율주행차로의 활용 가치가 떨어지기 때문이다. 또한 상황에 따라 후진이나 주차를 하기 위해서라도 변속기는 전기 신호만으로 P, D, R 등을 오갈 수 있어야 한다. 때문에 최근 출시되고 있는 신차들은 기계적으로 조작하는 변속 방식보다 전기 신호로 조작하는 변속 방식으로 변경되는 추세다.

차량의 가속과 감속도 스스로 해내야 한다. 과거에는 운전자가 페달을 밟아 엔진을 회전시키거나 브레이크를 작동시켜 차를 멈췄지만 이 부분 역시 전자동화가 이뤄졌다. 특히 브레이크 조작에서 차가 난다. 과거에는 모터가 브레이크 페달을 작동시켜 차량에 제동력을 가하는 형태였지만 현재는 각 바퀴의 브레이크를 개별적으로 조작해 안전성능까지 향상시킨다.

자동차의 전후좌우에는 각종 센서들이 추가적으로 장착된다. 여기에는 수십개의 레이더와 초음파 센서, 각종 카메라, 스케너 센서 등까지 탑재된다. 특히 자율주행차에는 기존의 센서들보다 정확도를 높인 레이더인 라이다(LiDar, Light Detection And Ranging)까지 사용한다. 라이다는 레이저를 사용해 주변 사물의 거리, 방향, 속도는 물론 온도와 물질 분포까지 감지한다. 전파를 이용하는 레이더에 비해 측정 각도가 넓고 높은 정확도를 갖는다는 점이 특징이다.

수십개의 센서에서 전달되는 정보를 순식간에 처리해내는 슈퍼컴퓨터도 필요하다. 현재 반자율주행 자동차의 경우 처리해야 하는 데이터의 양은 초당 10기가바이트(Gb)를 넘어설 정도다.

마지막으로 필요한 장치는 보안 시스템이다. 자율주행 자동차가 해킹의 위험에 노출되면 사망사고나 테러와 같은 끔찍한 사고도 얼마든지 발생할 수 있기 때문이다.