자동차가 스스로 움직여서 목적지를 찾아간다. 이는 SF영화에나 나올법한 먼 미래의 이야기가 아니다. “이런 자동차가 실제로 운행되려면 아직은 기술적으로 미비하나 멀지 않은 시대에 충분히 탄생할 수 있는 가능성이 있다”고 전문가들은 입을 모은다.  

새해 들어 전 세계 매니아들의 관심이 집중된 미국 라스베가스에서 열린 ‘CES 2015’에는 IT기술과 자동차 스마트카 시스템이 융합된 신 개념의 자동차들이 관람객들의 눈길을 끌면서 무인자동차의 가능성을 보여주었다.  

이중 SPM(Smart Personal Mobility)은 전기자동차에 센서와 AVM(Around View Monitoring, AVM)시스템을 장착한 차량으로 주변 장애물 및 자기 위치 등을 스스로 인식해 시각 장애인과 같은 장애인들을 목적지까지 안전하게 이동시킬 수 있는 것으로 알려졌다.  

SPM의 경우, 차량이 보호자를 인식해 스스로 따라다닐 수 있도록 만들어 편의성을 극대화한 것이 특징이다. 이를 통해 노약자는 물론, 중증 시각 장애인도 일반인처럼 자유롭게 이동할 수 있게 된다.  

이 보다 한 단계 더 업그레이드된 기술이 바로 무인자율주행 자동차(Unmanned Ground Vehicle, UGV)다. 각종 센서, GPS, 레이더, 영상인식 그리고 차량 통합제어시스템 등을 이용해 차량 스스로 운전자 없이 목적지까지 움직인다.  

이 무인차가 운전자의 도움 없이 자율주행을 할 수 있는 비결은 차량 제어기, 레이저를 이용한 거리 탐지 스캐너, 정밀 GPS 위치 센서, 관성 센서 및 진행방향을 측정할 수 있는 방향 센서 등의 정밀 전자기기에서 오는 각종 정보가 이더넷(Ethernet)이라는 통합시스템에 의해 네트워크로 연결되기 때문이다.  

수많은 센서로 무장한 무인차 

최근에는 무인자동차가 교통사고를 줄이고, 교통 효율성을 높이며, 연료를 절약하고, 대리운전을 통해 인간 편의성을 증대시키는 미래의 교통수단으로 관심을 끌고 있다.  

무인자동차의 외양은 일반 자동차와 크게 다르지 않다. 두 자동차의 차이점은 단지 “운전을 누가 하느냐?”에 있다. 따라서 무인자동차의 요소요소에는 각종 장비가 탑재돼있다.  

전문가들은 “무인자동차는 운전자 없이 자율주행을 할 수 있다. 무인차는 스스로 주변 환경을 인식하고, 주행 상황을 판단해 차량을 제어함으로써 스스로 원하는 목적지까지 주행하는 자동차다"고 말한다.  

지난해 구글이 최초로 공개한 무인차 ‘구글카(Google car)’는 위성항법장치(GPS)와 전자지도를 활용해 컴퓨터가 자동으로 목적지까지 운행한다. 카메라와 센서가 주변 상황을 실시간 감지하고, GPS가 운행 경로를 인식하면, 컴퓨터가 자동차를 목적지까지 무사히 갈 수 있도록 제어하는 역할을 한다.  

구글은 “사람이 운전하는 차보다 안전한 자동운전차량 개발을 목표로 구글카를 만들었다”고 밝혔다. 이에 무인차에는 각종 첨단 장비가 무수히 탑재된다.  

차량 내부에 종방향ㆍ횡방향 제어를 위해 여러 개의 액추에이터와 카메라, 레이저 스캐너 등의 센서들이 장착된다. 두 개의 모터가 각각 브레이크와 액셀레이터 페달에 달리고, 차량 속도 제어를 위해서 차량 바퀴에는 엔코더가 장착된다.  

또 차량의 전진과 후진 등 변속 제어를 위해서 변속 레버와 차량의 횡방향 제어를 위해 조향 핸들에 액추에이터가 장착되며, 조향 각도 및 각속도를 측정하기 위해 조향각 센서가 장착된다.  

이외에도 항법 시스템은 무인차가 시작점에서 목적지까지 갈 수 있도록 현재 차량의 위치값을 얻고, 길을 찾아가는 일을 수행하는데 여기에는 GPS가 이용된다. 또 장애물 인식 시스템은 무인차가 주변 환경을 인식하고 장애물과 차선 등을 검출하는 역할을 맡는다.  

그러나 이 모든 기능을 통합하는 시스템이 없다면 무인차는 스스로 길을 찾아서 목적지까지 갈 수 없다.  

무인자동차의 두뇌 ‘이더넷’  

통합 시스템은 주행을 위한 최종 명령을 내리는 기능을 갖고 있다. GPS와 장애물 인식 기능에서 얻은 데이터를 토대로 계산을 해서 목적지까지의 정확한 경로를 찾는다.  

따라서 무인차의 두뇌라고 할 수 있는 중앙 컴퓨터에는 차량의 여기저기에 장착된 카메라, 레이저 스캐너, GPS 등의 각종 센서로부터 보내오는 수많은 데이터가 집중된다.  

이를 위해 각 노드 간의 원활한 통신 네트워크 설계가 중요하고, 최적 경로를 생성하기 위한 경로생성 알고리즘도 있어야 한다. 아울러 컴퓨터의 엄청난 데이터 계산을 위해 최신 코어2듀오 2.16GHz CPU 10개와 분산형 멀티 프로세싱 시스템 프로그램, 기가비트 이더넷 등이 있어야 한다.  

이중 LAN을 위해 개발된 컴퓨터 네트워크 기술인 이더넷은 무인자동차의 기능 중에서 가장 주목받는 분야로 부상하고 있다. 대부분 IEEE 802.3 규약으로 표준화됐고, 현재 가장 널리 사용되는 것으로 알려져 있다.  

무인자동차의 지붕에는 주행 보조 시스템을 위한 요소로 2D/3D 카메라와 적외선 카메라, 레이더 센서 등 다양한 장비가 탑재되는데 이를 통합해서 연결하는 네트워킹 기술이 바로 이더넷이다.  

또 디스플레이 헤드 유닛이나 GPS용 텔레매틱스 수신기 시스템, 차량 간 커뮤니케이션 등의 장비도 이더넷을 통해 연결돼 사용될 수 있다.  

차량 주행 뿐 아니라 차량 내의 모든 전자기기와 센서 등은 이더넷을 통해 하나로 연결, 통합된다. 이더넷의 넓은 대역폭은 차에서 인터넷으로 음악을 듣고, 실시간 내비게이션을 구동시키고, 비디오까지 시청할 수 있는 사양을 만든다.