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운전자 보조에서 자율주행으로


글/인피니언 기술부

자율주행의 혜택

갈수록 더 많은 사람들이 도시로 이주하고 있으며, 도로 상에서 운송되는 물류량도 점점 더 늘어나고 있다. 자율주행 자동차와 배달 차량은 도시화와 세계화에 따른 문제들에 대한 해답이다.
자율주행을 종종 ADAS(첨단 운전자 지원 시스템) 라고도 한다. 자율주행은 교통 정체, 연료 소비, 배기가스를 줄이고, 주차 문제로 인한 불편을 없앤다. 완전 자율주행 차량은 운전자가 운전을 하지 않아도 되므로, 그 시간에 휴식을 취하거나 업무를 처리하거나 화상회의를 하거나 온라인 쇼핑을 하거나 신문을 읽는 등 다른 활동을 할 수 있다.
자율주행 차량의 전자 시스템은 반응 시간이 0.1초로 1.4초인 사람보다 훨씬 빠르게 반응할 수 있다. 또한 다른 자동차 및 인프라와의 네트워크로 위험할 수 있는 상황을 훨씬 일찍 감지하고 대비할 수 있다. 맥킨지의 조사에 따르면, 오늘날 약 90퍼센트의 교통 사고가 운전자의 실수로 발생한다. 따라서 자율주행차는 교통 사고를 현저히 줄일 수 있다.
자율주행 6단계 레벨 중 레벨 3 자율주행을 달성한 자동차들이 이미 시장에 출시되고 있다. 레벨 0은 운전자 지원 시스템이 없는 자동차를 말한다.
자율주행 수준이 레벨 1에서 레벨 4로 올라갈수록 지원 시스템이 운전자를 대신하여 더 많은 일을 한다. 레벨 5는 완전 자율주행을 말하는 것으로, 모든 환경 및 상황에서 자동차가 완벽하게 자율 주행 할 수 있다. 이 단계에 이르면 더 이상 운전자가 자동차를 제어할 필요가 없다. 업계 전문가들에 따르면, 2025년 즈음이면 레벨 5에 이르는 최초의 자율주행차가 양산될 수 있을 것이라고 한다.

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자율주행을 위한 핵심 기술

자율주행차가 도로 위에서 길을 찾으며 자율적으로 운전하기 위해서는 기본적인 능력을 갖추어야 한다. 주변 환경을 인식하고 수집된 정보를 기반으로 올바른 판단을 하고 이에 따라 운전해야 한다.


주변 환경 인식

자율주행차에는 주변 환경을 인식할 수 있도록 다양한 센서가 장착되어 있다. 초음파 센서는 주차 시 장애물을 감지한다. 레이더 센서는 먼 거리의 물체를 감지하고 자동차의 움직임과 관련해서 물체의 속도와 위치를 측정한다. 라이다(Lidar) 센서는 보이지 않는 레이저 빛으로 주변을 스캔하고 이것을 고정밀 3D 이미지로 생성한다. 카메라 시스템 형태의 비디오 센서는 물체의 색상이나 기호 같은 중요한 시각적 정보를 제공한다. 이들 각각의 센서 시스템은 각각의 응용 분야에서 뛰어나다. 그러나 센서 퓨전 프로세스에서 서로 다른 센서로부터의 정보를 결합할 때에만 주변에 대한 정확하고 전체적이며 신뢰할 수 있는 이미지를 생성할 수 있다.

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통신하는 자동차

자율주행차의 주변 환경 인식은 다른 자동차나 교통 인프라로부터의 정보를 통해 향상될 수 있다. 특별한 자동차 Wi-Fi부터 5G 모바일 네트워크에 이르는 통신 채널을 통해서 자동차를 네트워크로 연결할 수 있다. V2X(vehicle-to-X)는 자동차가 다른 자동차들, 인프라, 교통 통제 시스템으로부터 교통 정보를 수신하고 이를 제어 목적으로 활용할 수 있도록 한다. 그러면 운전자는 사고, 빙판, 고장으로 서 있는 자동차, 전방의 교통 정체 같은 상황들에 대한 경고를 미리 받을 수 있다. 아직 자동차의 센서 범위 내에 들어오지 않았는데도 말이다.

지능적인 의사 결정

센서가 제공하는 대용량 데이터를 처리하기 위해서는 고성능 마이크로컨트롤러와 프로세서가 필요하다. 다양한 형태의 정보를 실시간으로 처리할 수 있어야 하며 엄격한 안전성 관련 표준 및 요건을 충족해야 한다. 의사결정은 자동차의 안전한 작동을 위해서 매우 중요하기 때문이다. 또한 자동차가 사람을 필요로 하지 않고 지능적으로 동작할 수 있기 위해서는 인공 지능의 역할이 커질 것이다. 머신 러닝 기능은 무인 자동차가 이미 수집된 데이터로부터 새로운 지식을 습득할 수 있도록 하는데, 이로써 계속해서 자신의 지식 기반을 키워나갈 수 있다. 독립적으로 학습할 수 있는 능력이 없다면, 모든 가능한 상황에 논리적인 대응을 하기 위해서 필요한 프로그래밍 작업이 어마어마할 것이다.

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해킹으로부터 보호

자동차의 통신 인터페이스 수가 늘어난다는 것은 사이버 공격을 할 수 있는 게이트 웨이도 늘어난다는 것을 뜻한다. 따라서 자동차 내부 통신뿐만 아니라 자동차와 클라우드(V2X) 사이의 통신 채널을 보호해야 한다. 그러기 위해서는 하드웨어 트러스트 앵커가 필요한데, 이것은 안전한 키 저장과 암호화 용 하드웨어 가속화기로 이루어진다. 이는 마이크로컨트롤러에 통합된 하드웨어 보안 모듈(HSM) 형태나 별도의 보안 모듈 형태로 제공된다.

기능 안전성

안전성 문제는 데이터에만 국한되지 않는다. 시스템 오작동 시 사람이 개입할 수 없다면 기술 자체가 특별히 신뢰할 수 있어야 한다. 이에 따라 자동차를 개발 및 생산할 때 준수해야 할 요건과 절차를 정의한 것이 ISO 26262의 “기능 안전성(functional safety)” 규격이다. 전적으로 자율주행용으로 설계된 반도체가 기능적으로 안전한 자동차를 위한 토대이다. 이러한 반도체는 견고하고 신뢰할 수 있을 뿐만 아니라 데이터를 처리하는 과정에서 스스로를 모니터링한다.

leekh@semiconnet.co.kr
(끝)
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