완전 자율주행의 한계는 어디?

현재까지의 산업혁명을 이끄는데 필수적인 역할을 해왔던 교통이 제4차 산업혁명에 서는, ICT 기술과 융합함은 물론 그 수단도 다양해지고 있다. 특히 현대 사회의 대부분의 수송을 담당하는 자동차도 전기자동차로 바뀌면서 3만개의 복잡한 부품이 들어가는 복잡한 기계에서 100개 이하의 적은 부품과 유지비 축소라는 기계로 탈바꿈 하고 있다. 그러나 전기차로 바뀌는 것으로의 변화는 환경적인 측면에서는 혁신이라고 볼 수 있지만, 산업적인 측면에서는 혁명이라 부르기는 어렵다.
산업계의 혁명이란, 사람의 행동변화를 유도하여, 경제활동의 기반을 바꾸는 행위이기 때문이다. 전기로 구동하는 차량이라 하더라도 차를 운전하는 주체가 사람의 노동력이라면 단지 바뀌는 것은 ‘엔진’일 뿐이다. 모빌리티 혁명의 핵심은 바로, 인간이 운전하는 노동에서 해방시킬 ‘자율주행’인 것이다. SF영화나 만화에서 상상으로만 나타나던 이 기술도 2020년대 들면서 피부로 느낄 수 있는 수준으로 다가오고 있는 것이다.

자율주행은 무엇인가? 요즘 화제가 되고 있는 자율주행은 무엇일까?
자율주행(自律走行)은 교통수단이 사람의 조작없이 스스로 판단하고 운행하는 체계다. 자율주행에는 크게 두 가지 방식이 있으며, 교통 수단 내에 외부에 있는 서버와 통신하며 서버의 명령에 따라 주행하는 ‘무인운전’ 방식 그리고 교통수단 내부에 탑재된 인공지능 컴퓨터가 스스로 판단하여 주행하는 방식으로 나눌 수 있다. 무인주행 방식은 주로 철도차량에 많이 쓰이는 방식이며, 후자인 인공지능 컴퓨터 방식은 레벨에 따라 다르지만 주로 자동차에 최근 적용되기 시작하고 있다.

2020년 기준, 자율주행의 현 상황 발달한 철도와 항공, 가장 느린 자동차
자율주행이 가장 많이 발달한 교통수단은 2020년 기준 철도이다. 현재 지하철을 일상적으로 이용하는 사람들의 대다수는 자율주행으로 운행하는 지하철을 이용하고 있을 가능성이 높다. 대한민국 기준으로 수도권 전철은 1, 3, 4호선을 제외한 전노선이 ATO와 CBTC 그리고 LTE-R 기반 유인자율주행으로 운행 중이고, 최근 지어진 신분당선과 경전철들은 무인자율주행으로 운행 중이다. 또한 인천, 부산, 광주, 대구, 대전지하철 등 대한민국 광역시의 모든 도시철도 노선(동해선 제외)은 ATO기반의 자율주행으로 운행 중이다.

아울러 항공기와 선박은 자동운항이란 이름으로 상당 부분 자동화가 진행되어 있다. 항공기와 선박의 경우, 좁은 공간에 밀집해 다니는 자동차와는 반대로 다른 항공기나 선박과 킬로미터 단위로 떨어진 상태로 다닌다. 또한 하늘과 바다를 다니기 때문에 방해물이 거의 없으며 정해진 스케줄에 맞춰 운항하기 때문에 충돌사고가 발생할 가능성이 현저하게 낮은 편이다. 하지만 항공기의 이착륙과 선박의 입출항에서만큼은 근접한 항공기와 선박, 구조물 등을 확인해가며 진입해야 하고, 돌발 변수의 발생 가능성도 높기 때문에 여전히 수동으로 진행되고 있다.
위에 반하여 자율주행 발전이 가장 느린 교통수단은 자동차이다. 대부분 정속 주행을 하며 자동차만 다니는 고속도로 같은 곳은 이미 자율주행이 기술적으로 완성단계에 가까운 상황이지만 반면 보행자와 자전거, 모터사이클 등 방해물의 침입이 빈번해 돌발상황이 자주 일어나는 일반 도로에서는 온갖 예외사항에 대한 대비가 필요하다. 여기에 더해서 자동차는 철도나 항공기, 선박의 운행 환경에 비해서 도로 환경의 복잡성은 너무 높고, 차량 밀집도도 다른 교통수단에 비하여 상당하기 때문에 돌발상황이 많기에 인간의 개입이 전혀 필요없는 자동화를 하는 것이 기술적으로 매우 어려운 편이다.

자동차 자율주행 레벨은 무엇인가?
테슬라의 오토파일럿이 한국 내 보급이 시작되면서 자율주행차에 대한 관심이 부쩍 상승한 요즘 미국 자동차 공학회 SAE(Society of Automotive Engineers)에서 정의내리기로는, 사실상 업계 표준으로 활용되는 자율주행 기술 단계별 분류는 아래와 같다.

 

레벨 0
자동화 부재 (No Automation)
운전자가 주행의 모든 것을 통제하고 책임지는 단계다. 운전자가 항시 운전하며, 차량의 시스템은 긴급상황 알림 등 보조 기능만을 수행한다. 주행 제어의 주체는 인간이며, 주행 중 변수 감지와 주행 책임도 인간에게 있다.
레벨 1
운전자 보조 (Driver Assistance)
어뎁티브 크루즈 컨트롤, 차선유지 기능을 통해 운전자를 보조하는 단계가 레벨 1이다. 현재 대부분 차량의 적용되어 있는 수준으로써, 차량의 속도와 차간거리 유지, 차선 유지로 운전자를 보조하는 역할을 수행한다. 주행 제어 주체는 인간이지만, 일정한 조건에서는 시스템이 주체를 하지만, 주행 중에 발상하는 변수의 감지와 주행 책임은 모두 인간에게 있다.

 

 

 

레벨 2
부분 자동화 (Partial Automation)
특정 조건 내에서 일정시간 동안 차량의 조향과 가감속을 차량이 인간과 동시에 제어할 수 있는 단계이며. 테슬라의 오토파일럿 기능이 이 단계에 속한다. 완만한 커브에서의 조향과 앞 차와의 간격을 유지하는 보조 주행이 가능하지만, 주행 중 변수 감지와 주행 책임은 인간에게 있는 레벨이다. 운전자는 항상 주행 상황의 모니터링이 필요하며, 시스템이 인지하지 못하는 상황등에서는 운전자가 즉시 운전에 개입해야 한다.

 

 

 

레벨 3
조건부 자율주행 (Partial Automation)
현재 시판되는 자동차 중 일부 모델에만 적용된 최고단계의 자율주행 레벨이다. 고속도로와 같은 특정 조건의 구간에서 시스템이 주행을 담당하며, 위험 시에만 운전자가 개입한다. 주행 제어와 주행 중 변수 감지는 시스템이 담당하며, 레벨 2와 다르게 상시 모니터링을 요구하지 않는다. 다만, 시스템의 요구 조건을 넘어서는 경우 시스템은 운전자의 즉각 개입을 요청한다.

 

 

 

레벨 4
고등 자율주행 (High Automation)
대부분의 도로에서 자율주행이 가능하며, 주행 제어와 주행 책임이 모두 시스템에 있다. 제한 상황을 제외한 대부분의 도로에서 운전자 개입이 불필요하다. 다만, 악천후와 같은 특정 조건에서는 운전자 개입이 요청될 수 있기에 인간을 통한 주행 제어 장치가 필요한 단계이며, 현재 시판되고 있는 자동차에는 적용되어 있지 않은 단계다.

 

 

 

레벨 5
완전 자율주행 (High Automation)
운전자는 불필요하며, 탑승자만으로 주행이 가능한 단계입니다. 탑승자는 목적지만 입력하며, 시스템이 모든 조건에서 주행을 담당한다. 레벨 5단계에서는 차량의 조향과 가속, 감속을 위한 제어 장치들이 불필요하다.

 

 

자동차 자율주행의 현 상태는?
현재 많은 자동차 기업뿐만 아니라 웨이모, 엔비디아 같은 IT 기업들이 개발중인자율주행 기술이다. 이 기술이 전기차와 혼합이 되면은 미래 모빌리티의 시장 주도권을 잡을 수 있는 가장 중요한 부분이 되기 때문이다

 

웨이모(완전무인서비스 시작)
2020년 기준으로 의외의 업체가 기술 주도권을 잡고 있는데 바로 구글의 자회사이다 미국의 차량공유 업체인 웨이모다. 이 회사가 개발중인 자율주행차는 5단계 수준을 목표로 하였고 약 1000여 대의 차량으로 실제 도로 주행을 하여 주행거리가 3,200만km를 돌파했다. 이러한 데이터를 바탕으로 2020년 10월 운전석에 안전요원이 탑승하지 않은 완전 무인 자율주행 자동차 상업운행을 애리조나주 피닉스에서 공식적으로 시작하였다.

테슬라 (체감가능한 자율주행의 업계리더)
2021년 기준으로 2 단계이지만 자율주행 기능을 탑재한 차량을 가장 많이(120만 대 이상) 판매한 회사가 테슬라다. 특히 테슬라는 자동운전기능을 도입한 이래 판매수가 많기때문에 고객을 통하여 축적한 실제 데이터 수준이 압도적이다. 2020년 1월 자율주행 시스템으로 총주행거리는 48억km가 넘으며, 테슬라의 모든 차량은 네트워크로 연결이 가능하기 때문에 120여만대의 자율주행 하드웨어 차량을 통해서 하루에도 약 881만km의 데이터를 수집을 하고 있기에 데이터의 양에서 타 업체보다 압도적이다. 이러한 데이터를 기반으로 2020년 10월 레벨 3이상으로 알려진 FSD(Full Self Driving, 완전자율주행) 기능의 베타 버전을 안전기록이 우수한 일반인 자사 차량 소유주들에게 배포했다. 이들이 촬영해 업로드한 영상에서 테슬라 FSD가 비보호 좌회전과 우회전, 회전 교차로 통과를 할 수 있다는 것이 확인됐으며, 또한 도로 공사구역을 피해서 운전하고 차선 측면에 자전거가 있을 경우 진행 중이던 차선에서 약간 벗어나서 안전하게 지나치는 모습까지 보여줬다. 완벽한 주행실력을 자랑하는 시스템이지만 아직은 운전자의 주의를 요구하기 때문에 흔히 말하는 완전자율주행인 레벨 5는 아니지만, 최소한 레벨 3 이상 수준에 도달한 것으로 알려졌다.

현대자동차
웨이모나 테슬라등 다른 대형 회사들보다 뒤쳐지긴 했지만, 기술 수준이 높은 것으로 알려져 있다. 2010년대 이 분야의 연구를 시작하여 자사의 프리미엄 브랜드인 제네시스의 차량들을 시작으로 어댑티브 크루즈 컨트롤, 주행조향보조장치 등 준자율주행급 운전보조 기능을 적용하고 있다. 특히 현대는 연구를 시작한 기간보다 자체 개발력이 뛰어나, 2018년 초에는 현대 넥쏘를 서울에서 평창까지 고속도로에서 100~110km/h를 유지하며 완전자율주행으로, 레벨 4 자율주행능력을 보여주었다. 이후 현대차는 미국 자율주행 솔루션 기업 오로라(Aurora)와 협업해서 2021년까지 레벨 4 자율주행차를 스마트 시티, 2025년 일반도로 상용화를 목표로 진행 하고 있다. 아울러 2019년 9월 미국의 자율주행기술 개발 전문기업 앱티브와 자율주행차 합작법인을 50:50의 지분율로 설립하기로 하고 이를 위해 20억 달러를 투자하는 적극성도 보이고 있다.
2021년 현재 이 업체들 외 애플, 엔비디아, 인텔등의 IT기술 기업도 장기 프로젝트 중 하나로 자율주행차 개발을 진행중이며 벤츠, 아우디, 포드, GM 등 기존 자동차 브랜드들도 개발 중이다.

혼다
일본업체중 자율주행에 가장 앞서가는 회사가 혼다다. 혼다는 다른 일본자동차 업계와는 다르게 2단계에 속하는 아답티브 크루즈 컨트롤의 기능을 옵션으로 2000년대 중반부터 전 라인업에 도입했을 정도다. 이러한 혼다의 기술력은 3월 5일 세계최초의 3단계 자율주행 차량으로 알려진 혼다 레전트 한정판을 출시하면서 그동안의 기술 저력을 보여주고 있다. 혼다는 위 차량의 개발을 위하여 지구의 32바퀴에 해당하는 130만km의 주행 테스트를 거쳐 날씨 변화와 노면 상황에 따른 주행 정보 1000만건을 수집했다. 혼다의 자율주행은 기능 작동시 거센 비나 눈에 의한 악천 후 상황이 아니여야 하고, 고속도로 등 차 전용도로에서 정체 등 주행 환경조건이 필요하지만 운전자가 손과 발을 쓰지 않아도 시스템이 액셀러레이터와 브레이크, 핸들을 조작하는 게 가능하다.

빈패스트
전세계 자동차 업체중 역사가 이제 거름마를 시작한 빈패스트도 미래를 위하여 전기차량과 동시에 자율주행기능이 첨가된 스마트 EV자동차 모델인 VF31, VF32, VF33을 2022년 목표로 개발중이다. 본 차량들은 최대 500~550킬로미터의 주행거리와 머신러닝 기반의 자율주행 프로그램을 장착할 예정이다. 특히 미국에서의 판매를 목표로 하고 있기 때문에 2021년 2월 8일 캘리포니아주에서 자율주행시험을 허가를 취득하여 연구개발의 첫 단계를 시작했다는 평가를 받고 있다.

자율자동차는 어떠한 미래를 만들 것인가?
사람이 운전하지 않는 자율주행차의 등장은 기본적으로 운전면허제도의 보완부터 사고 시 보험 책임여부와 인간의 잘못인가, 기계의 잘못이냐? 의 논란이 해결해야 하는 문제들이다. 우리 일상에서 운전이 필요 없어 진다는 이 큰 변화가 앞으로 우리의 삶을 어떻게 바꾸어 놓을지 걱정과 기대가 교차한다.

변화 1. 교통사고 감소
2019년을 기준으로 전 세계적으로 약 100만 명의 운전자실수로 인하여 발생한 교통사고로 아까운 생명을 잃었다. 만약 자율주행이 5단계 수준으로 완성되어 업체들이 주장하는 대로 통계적으로 사람보다 훨씬 안전하다는 사실이 증명 된다면,지금보다 교통사고가 감소될 것으로 추정되며, 특히 사람의 운전이 제한된다는 점은 음주운전, 난폭운전, 뺑소니, 보복운전 등의 사건사고가 자율주행 보급단계에 따라 사라지거나 인간이 직접 운전하는 자동차와 자율주행 자동차가 공존할 경우에도, 관련 범죄의 전과가 있는 사람은 법적으로 운전을 금지하고 자율주행 자동차만 이용하도록 강제가 가능해 진다는 점에서, 도로안전 향상에 긍정적일 것으로 전망된다. 물론 기계의 오류로 인하여 사고가 발생하면 책임소재의 문제가 발생할 수는 있지만, 그러한 점을 고려하더라도 현재 운전 체제보다 더 안전한 세상이 도래할 것이라는 점은 명백하다.

변화 2. 자동차의 개념이 바뀐다.
현재의 내연기관 자동차는 복잡한 물건이다. 엔진을 작동시키기 위하여 3만개의 부품이 들어가고, 아울러 자율주행기능과 안전장치가 한층 강화되면서 반도체도 최소 22개가 들어가기 때문이다. 그러나 전기차로 전환이 되면 자동차의 성격이 달라질 것으로 전망된다. 기존의 승차감과, 운전의 재미를 추구하는 내연기관차는 전자제품이기 보다는 유지비가 많이 드는 특성으로 인하여 자동차는 재산의 가치가 있었다. 그렇지만 전기차와 자율주행이 결합된 미래 세계에서는 자동차는 재산가치의 상품이기 보다는 전자제품의 성격을 강화 될 가능성이 높다. 특히 전기차는 부품수가 줄어들고, 반영구적인 사용이 가능하며, 유지비가 극히 적어진다는 점이 있고 아울러 이러한 전기차의 특성과 5단계 자율주행기술이 결합이 된다면 자동차 자체를 운전하지 않기 때문에 자동차의 성능 및 승차감, 운전 감각보다는 ‘거주성’이 중요시 될 가능성이 높아 질것이라는 예측이 많다.
예를 들어 집에서 회사까지 출근하는 데 1시간이 걸린다고 할 경우, 자율시대 이전에는 그 1시간을 운전하면서 소비하였지만, 완전자율주행 시대에는 일단 일어나자마자 차에 승차하고, 자동차 내부에서 식사, 개인 정비, 업무 준비를 수행할 수있게 된다. 즉 승용차는 이러한 개인의 휴식, 정비를 위한 이동 공간으로서 자리매김하게 되는 것 이고, 이러한 상황에서는 주행성능 보다는 거주성의 확장이 자동차의 부가가치를 높이는 방법이 될 것이라는 전망이 우세하다. 그리고 내연기관 차량에 비하여 제조가 간단해지고 소프트웨어 및 전자장비의 중요성이 높아지므로, 자동차 업계의 진입장벽이 달라질 것으로 예상되어 애플, 삼성, 폭스콘과 같은 전자업체가 자동차시장에 진입할 가능성이 높아 지고 있다.

변화 3. 실업의 본격적인 시작일까?
자율주행이 본격적으로 도입되기 시작하면 운송분야 일자리 수요가 상당량 감소하거나, 심지어 완전히 사라질 것으로 보는 보고서들이 많다. 이러한 이유는 물류비 중 인건비의 비중이 굉장히 높고, 자율주행이라는 기술로 인하여 운전자의 필요성이 점차 낮아지게 되고, 운송, 물류기업에서는 경비 절감 차원에서 고용을 줄여 나갈 것이다. 또한, 사고 및 비상시 책임 소재를 가리는 법이 제정되고 안전성이 확보되는 자율주행 보급 초기 시장에는 운전사라는 직업의 수요가 점점 희박해져 대량 실업이 발생할 것으로 예측하고 있다.

자동차=재산의 등식은 사라진다
지금까지 전기차와 자율주행의 두가지 아이템으로 인식되는 2020년대 최대 변화인 모빌리티 혁명을 알아보았다.
지금까지 전기차와 자율주행의 두가지 아이템으로 인식되는 2020년대 최대 변화인 모빌리티 혁명을 알아보았다. 지난 호에서는 전기차에 관하여 알아보았고, 이번 호에서는 자율주행에 대하여 알아보았다. 이 변화 중 가장 주목해야 할 점은 자동차는 더 이상 화석연료로 움직이는 복잡한 엔진이 달린 기계가 아니게 된다는 점이다. 전기화로 인하여 간단화된 모터로 움직이고, 내부에는 IT기기등의 전자기능으로 무장한 고급 전자제품에 가까워진다는 것이다. 2020년대 모빌리티 혁명에서 자동차는 과연 재산에서 전자제품이 될 것인가? 우리는 더 이상 자동차를 소유하는게 아니라, 버스, 지하철 같은 대중교통으로 인식 하게 될 것인가? 이것이 모빌리티 혁명의 본질적인 변화이다.