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미래의 운송수단 자율주행차의 2단계와 5단계 차이점은 무엇일까



- CES 2018에서 공개한 엔비디아 자비에 시스템 온 칩(Xavier SoC), 자율주행 기술의 발전 가속화
 
AI 컴퓨팅 분야의 세계적인 선도기업 엔비디아(www.nvidia.com)가 엔비디아 자비에 시스템 온 칩(Xavier System-on-a-Chip)을 통해 완전자율주행차의 꿈에 한발 더 다가설 전망이다. 현재의 자율주행차 기술은 혼잡한 시간대의 고속도로나 평행주차 시에 스스로 조종이 가능한 수준으로, 아직 스스로 모든 상황에서 실행이 가능하진 않다. 엔비디아는 지난 8일부터 나흘간 라스베이거스에서 개최된 CES 2018 행사에서 획기적인 SoC인 드라이브 자비에를 공개했다.
 
현재 무인혁명은 단계적으로 진행되고 있으며, 속도가 느린 최초의 증기기관 자동차가 가솔린 방식의 자동차로, 그리고 이제 전기차로 발전한 것과 흡사한 양상이다. 여러 대의 서버를 빼곡히 장착한 채 이미 캘리포니아의 고속도로를 누비고 있는 시제품 차량들이 실제로 누구나 운전할 수 있는 자율주행차로 발전되기 위해서는 더 작은 공간에 더욱 강력한 컴퓨팅 성능을 지원할 수 있어야 한다.
 
이를 실현하는 획기적인 기술 가운데 하나가 바로 엔비디아의 자비에 시스템 온 칩(Xavier System-on-a-Chip)이다. 자비에는 현존하는 가장 복잡한 시스템 온 칩(SoC)으로, 90억 개의 트랜지스터를 장착하고 있으며, 연구개발에만 20억 달러가 투자됐다.
 
그렇다면 이러한 컴퓨팅 파워로 구현할 수 있는 자율주행차의 단계는 어떻게 구분될까? 미국자동차공학회 SAE(Society of Automotive Engineers) 는 완전자율주행차의 실현 과정을 기술적 요소가 제각기 적용되는 기준에 따라 6단계로 분류하고 있다. 실제로, 미국연방고속도로안전관리국(NHTSA)에서 내놓은 이전의 기준은 현재 SAE의 가이드라인으로 대체되고 있다.
 
SAE 기준의 자율주행차 6단계 내용 및 구현 가능 시기를 요약하면 다음과 같다.
 
■레벨 0 – 1970년대 웨건 차량
 
양산차 도입 시기: 1900년-현재
가장 낮은 단계인 레벨 0은 기본적으로 좌석과 운전대만을 의미하며 자동화 요소는 전혀 없다. 자동변속기어는 자율주행을 구분하는 요소에 해당하지 않는다. 레벨 0은 상당히 광범위해서 미국의 코미디 영화 ‘휴가 대소동(National Lampoon’s Vacation)’에 등장하던 1980년대 웨건 차량부터 이후의 현대적인 차량 모두 여기에 포함된다.
 
볼보의 차선이탈 경고나 닛산의 이동사물 감지처럼 시각 및 청각 경고를 지원하는 운전자 보조 시스템 장착 차량도 여기에 해당된다. 신호음과 불빛을 낼 뿐, 자동차 조종 및 속도 제어는 전적으로 운전자에게 달려있기 때문이다.

[사진자료] 레벨 0 자율주행차에 해동하는 1980년대 가족용 패밀리 웨건.jpg

크고, 아름다운, 기본적인 차량의 대명사: 가족용 패밀리 웨건 차량은 물론, 시청각 경고 시스템을 장착한 현대적인 차량까지 모두 레벨 0 자동화에 포함된다.


■레벨 1 – 현재 대중적으로 판매되고 있는 차량
 
양산차 도입 시기: 2007년
현재 대부분의 차량에는 카메라와 센서 등이 포함되어 속도를 제한하는 보조 역할을 하거나 제동 보조 기능이 제공된다. 그 예로, 제동보조기능이 있는 포드의 충돌경고 시스템은 다른 차량에 지나치게 근접하는 경우 운전 중인 차량의 속도를 늦춘다. 닛산의 인텔리전트 크루즈 콘트롤 역시 커브를 돌 때 속도를 제어하고 앞차와의 간격을 조절한다. 하지만, 운전자가 운전대에서 손을 떼면 제대로 된 주행을 기대할 수 없다.
 
■레벨 2 – 현재 일부 고급 차량에서 제공되고 있음
 
양산차 도입 시기: 2014년
오늘날 대부분의 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS)은 레벨 2에 해당한다. 이러한 레벨 2 자동차로는 테슬라의 오토파일럿, 캐딜락의 슈퍼크루즈와 볼보의 파일럿 어시스트 등이 있다. 속도나 조향 가운데 하나를 제어하는 레벨 1차량과 달리, 레벨 2 차량은 동시에 두 기능을 제어할 수 있고 차선의 중앙을 따라 주행하도록 유지하는 ‘레인센터링(lane centering)’ 등의 기능이 포함되기도 한다. 자율주행 모드는 일부 상황에서만 작동하도록 제한되며, 고속도로나 차선 구분이 확실한 도로 외 복잡한 구간에서의 주행은 여전히 운전자가 제어해야 한다.
 
현재 레벨 2 차량이 도로를 누비고 있지만, 레벨 2에는 발전 가능성이 있다. 바로 차량 내외부에 장착된 센서의 입력 정보를 하나로 통합하는 것으로, 이를 통해 자동차는 운전자 및 주변 환경에 보다 지능적으로 대응할 수 있게 된다. 자동차가 스스로 주행하는 것은 아니어도, 운전자와 탑승자의 안전을 위해 조치를 취하는 것이 가능해진다. 엔비디아에서는 이 단계를 슈퍼 레벨 2로 칭하고 있으며, 여기에는 상당한 컴퓨팅 파워가 요구된다.
 
■레벨 3 – 아우디 등 극소수의 브랜드가 시도 중
 
양산차 도입 시기: 2018년
레벨 3 자동차는 사람의 개입 없이 조향, 가속 및 감속, 추월이 가능하다. 또한 사고나 교통 혼잡을 피해 움직일 수도 있다. 레벨 2 자동차에서는 운전자가 운전대를 잡고 있어야 하지만, 레벨 3 시스템에서는 운전자가 운전대와 페달에 손과 발을 올려두지 않아도 된다. 운전자는 자동차가 요청하는 경우, 자동차를 다시 제어할 수 있도록 준비 상태에 있어야 하는 등 아직 특정 상황에서만 가능하다.
 
일부 제조업체는 자율주행에서 운전자 주행으로 전환되는 과정에서 위험할 가능성이 있다고 판단해, 포드와 볼보 등 선도 기업들은 레벨 3를 도입하지 않고 건너뛰겠다는 입장이다. 볼보 CEO 하칸 사무엘손(Hakan Samuelsoon)은 블룸버그와의 인터뷰에서 “연구 결과, 다른 일을 하다가 다시 운전대로 돌아와 자동차 제어를 넘겨 받으려면 2분 이상 소요되는 것으로 나타났다. 즉, 절대로 불가한 일이다” 고 말했다.
 
하지만 아우디는 이에 동의하지 않는다. 독일 자동차 브랜드인 아우디는 아우디의 대표적인 모델인 아우디 A8을 사상 첫 상용 레벨 3 자동차로 출시할 예정이다. 2018년부터 본격적으로 도로 위를 누비게 될 아우디 A8은 최대 시속 60km까지 스스로 주행해, 정체 구간이나 혼잡 시간대에서의 교통 상황도 직접 조율할 수 있으며, 운전자가 주행에 복귀할 수 있도록 10초의 시간을 제공할 수 있다.
 
■레벨 4 – 달리는 사무실 또는 영화관
 
양산차 도입 시기: 2021년
SAE 가이드라인에 따르면, 레벨 4 차량은 ‘운전자가 차량 제어에 개입하라는 요청에 적절히 응하지 못하는 상황’에도 스스로 안전한 주행이 가능해야 한다. 레벨 4 차량은 심지어 비포장도로나 지도에 표시되어 있지 않은 도로처럼 탐색이 어려운 상황에서, 운전자가 차량 제어 요청에 응하지 않는 경우에도 알아서 속도를 줄여 안전한 곳에 정차하거나 주차가능 하다.

[사진자료] 엔비디아 자비에 시스템 온 칩.jpg 

전례 없는 320 딥 러닝 TOPS(초당 테라 연산)과 수많은 딥 뉴럴 네트워크를 동시에 실행할 수 있는 능력을 갖춘 자비에(Xavier) 기반 엔비디아 드라이브 페가수스(NVIDIA DRIVE Pegasus)는 안전한 자율주행에 필요한 모든 것을 제공할 전망이다.

이는 엄청난 컴퓨팅 파워를 필요로 하는 작업이다. 또한, 현재의 자율주행 시범 차량은 대체로 트렁크에 수많은 컴퓨팅 장비를 탑재하고 있다. 물론, 이러한 양상은 곧 변화될것이다. 엔비디아는 소형 패키지에 초당 30조 회의 연산 성능을 제공하는 엔비디아 드라이브 자비에 시스템 온 칩을 통해 레벨 4를 구현한다는 계획이다. (참고자료: “엔비디아, 세계 최강 SoC 엔비디아 드라이브 자비에로 획기적인 인공지능 역량 지원”)
 
사상 첫 레벨 4 차량의 출시는 2021년으로 예정되어 있다. 자율주행 모델에 대한 해당 제조사의 비전이 실현된다면, 이들 차량은 단순한 운송용 차량을 넘어서 움직이는 작은 사무실, 영화관, 또는 호텔의 형태를 띄게 될 것이다.
 
■레벨 5 – 영화 마이너리티 리포트에 등장한 렉서스 2054
 
양산차 도입 시기: 2020년대 중반
레벨 5 차량의 경우, 차량에 원하는 목적지를 말하고 나면 사람의 개입을 완전히 중단해도 된다. 이들 차량은 운전자가 할 수 있는 모든 것을 제한 없이 할 수 있다. 레벨 5 차량은 자동화된 이동 수단으로, 도심 주행부터 비포장도로에 이르기까지 어떠한 상황에서도 주행이 가능하다.
 
레벨 5 차량이 양산되기까지 상당한 기간이 소요되겠지만, 사방이 막힌 공간이나 가상 울타리가 적용된 공간에서는 이와 비슷한 자율주행차가 조만간 모습을 드러낼 지도 모른다. 엄밀히 말하면, 이러한 차량도 레벨 4 자동차이다. 그 사이, 자동차보다는 마치 항공기 일등석 객실같은 내부 인테리어를 갖춘 아우디의 아이콘(Aicon)처럼 다양한 컨셉카들이 등장해 자동차 애호가들에게 영화에서나 보던 자동차의 미래를 보여줄 것이다.
 

leekh@semiconnet.co.kr
(끝)
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