<자율주행차의 발전>
자율주행차 4: 자율주행차의 역사(1) 게시물에 이어집니다.
미국에서는 국방고등연구계획국(DARPA)의 ‘ALV(Autonomous Land Vehicle)’ 프로젝트의 일환으로 여러 대학과 연구소에 자율주행 관련 연구에 큰 지원이 이뤄지며 새롭고 다양한 기술의 발전을 이뤘습니다.
앞서 로봇 역사 포스팅에서 설명한 스탠퍼드 연구소(SRI)의 첫 번째 자동 이동식 로봇 ‘쉐이키(Shakey)’도 이 프로젝트의 지원으로 구성된 것으로, 이 시기에 컴퓨터와 라이다(LiDar)를 사용해 자율주행하는 기술에 대한 발전이 크게 이뤄졌는데, HRL(Hughes Research Laboratories)은 오프로드 지도와 센서 기반 길찾기 기능으로 자율주행을 시연하기도 했습니다.
역시 ALV 프로젝트의 지원을 받은 미국 자율주행차 연구의 선구자인 카네기멜론대학(CMU)의 ‘나블라보(Navlab)’도 1984년 자율주행에 대한 연구를 시작했습니다.
1986년 Nabrab은 트럭을 개조하고 자율주행 시스템을 탑재해 사람이 직접 탑승했지만 자율주행 모드로 주행을 시연했습니다. 시속 30km 정도로 속도가 느렸는데 당시 컴퓨팅 성능 상황을 생각하면 상당한 기술이라고 할 수 있겠습니다.
Nabrab은 1995년 ‘손대지 않고 미국 횡단(No Hands Across America)’ 프로젝트를 진행해 피츠버그에서 샌디에이고까지 총 4,585km 거리 중 98.2%의 거리를 자율주행으로 달리는 데 성공했습니다. 이때 사용된 차량은 비디오 이미지를 이용해 전방 도로 상태, 차량을 확인하고 뉴럴 네트워크 기술로 차선을 유지하기 위한 조향 기능을 자동으로 제어했지만 가속과 브레이크는 운전자가 담당해 제어해 현재의 ‘레벨 1’ 수준의 자율주행에 성공했습니다.[i].
<쉐이키, 네브라보1, 손대지 않고 미국 횡단 티셔츠 그림, 출처: Wikipedia, Pittsbough Robotics Network> 대전 엑스포가 있던 1993년에는 한국에서도 자율주행 자동차 도심 구간 주행 시연이 있었습니다. 당시 고려대 산업공학과 한민홍 교수가 아시아자동차의 ‘락스타’를 개조해 만든 자율주행차는 차선변경 기술을 적용할 수 없었지만 카메라를 통해 영상을 수집·분석해 앞차와의 거리를 유지하는 방식으로 서울시내 약 17㎞ 구간을 자율주행에 성공했습니다.
독자 기술로 개발된 이 차량과 기술은 1995년 서울에서 부산까지 경부고속도로를 달렸지만 이후 정부 과제 신청에 탈락하면서 더 이상 공식적인 진전이 없었습니다. 한민홍 교수는 개량을 계속하면서 1998년에는 마티즈를 개량한 다섯 번째 자율주행차 KAV-5(Korea Autonomous Vehicle-5)를 선보이기도 했지만 자율주행차 상용화보다는 ‘주변 상황 감지 및 알람 기능’, 스톱앤고(Stop&Go) 기능 등의 실용화로 방향을 잡은 것 같습니다.
<고려대학교 공대에 전시되어 있는 한민홍 교수의 93년도 자율주행자동차, 출처:고려대학교 박물관> 1996년 이탈리아 파르마대학교의 알베르토 블로기(Alberto Brogi)는 2대의 저가 흑백 캠코더와 입체영상 알고리즘 등을 이용하여 일반 고속도로 차선을 감지하고 자율주행하는 ‘ALGO’ 프로젝트를 진행하였는데 북부 이탈리아에서 6일간 총 1900Km를 평균 시속 90Km로 주행하는데 성공하였습니다. 이 프로젝트는 기존 일반 도로를 이용해 자율주행을 했기 때문에 도로 수정 등 추가 비용이 들지 않는다는 데 큰 의미가 있었습니다.
2000년대 초부터 네덜란드에서는 도로 표면에 내장된 일련의 자기 기준점을 통해 이동하고 위치를 확인하는 ‘파크 셔틀(Park Shuttle)’이라는 자율주행 대중교통 시스템이 설치돼 운영되기 시작했습니다.
비슷한 시기에 미 육군은 군사용 무인자동차량을 개발했는데, ‘데모3(DEMOII)’는 육상 기반 무인차량에서 자율적으로 불리한 지형과 장애물을 회피하는 기능을 시연했고, 특히 군집주행에서 목표 임무 지시에 따라 전체 차량의 이동을 자동으로 제어하는 기능을 선보였습니다.
미국 자율주행자동차 역사를 이야기할 때 빼놓을 수 없는 것이 국방고등연구계획국(DARPA)의 ‘다퍼그랜드 챌린지(The DARPA Grand Challenge)’ 대회입니다. 국방고등연구계획국은 ALV 프로젝트 및 다양한 프로젝트를 통해 자율주행 기술 개발에 막대한 투자를 해왔는데, 이러한 기술개발 투자는 육군 장비를 무인화하는 것을 목적으로 했습니다.
그러한 프로젝트의 일환으로 국방고등연구계획국은 2004년부터 세계 최초의 장거리 무인 자율주행 자동차 대회인 더퍼그랜드 챌린지를 개최했습니다.
2004년 3월 열린 첫 대회는 자율주행차로 모하비 사막 지역에서 240Km 코스를 10시간 이내에 횡단하는 팀에게 백만달러의 상금을 수여하기로 했지만 완주에 성공한 팀은 없었습니다.
2005년 2대회에서는 출전한 23개 팀 중 5대의 차량이 완주했는데 스탠퍼드대와 폭스바겐 등이 연합한 ‘스탠퍼드 레이싱’ 팀이 6시간 54분의 기록으로 우승했습니다.
이때 스탠퍼드대 팀을 이끈 사람이 ‘자율주행차의 아버지’로 불리는 세바스티안 슬란 박사입니다. 슬렌 박사는 이후 구글의 비밀 연구소인 ‘구글X’의 초대 연구소장으로 자율주행자동차 연구를 주도했고, 2012년에는 온라인 교육기관인 ‘유다시티(Udacity)’를 공동 설립했습니다.
제3대회는 2007년에 개최되었는데 사막이 아닌 도시환경 구간에서 교통규칙을 준수하고 합류하는 다른 차량 안에서 주행해야 하는 대회로 대회의 부제도 ‘어반 챌린지(Urban Challenge)’였습니다. 이 대회에서는 두 번째 대회에서 2위와 3위를 차지한 카네기 멜론 대학 팀이 우승했고 스탠퍼드 대학 팀이 2위를 차지했습니다.
이 세 번째 대회에서 3등을 한 팀은 우리에게 로봇 박사로 이름이 알려진 UCLA 데니스 홍 박사가 버지니아텍대학 기계공학과 교수로 있을 때 참가한 ‘빅터 탱고(Victor Tango)’ 팀이었습니다. 데니스 홍 박사와 버지니아 테크 팀은 출전 차량을 개량해 2009년에는 시각장애인이 운전할 수 있는 차량을 개발해 선보였습니다.
<다퍼글랜드 챌린지 2007에서 스탠퍼드팀 차 “Stanley”(파란색)와 버지니아텍대학팀 차 “Victor Tango”(회색)가 교차로에서 만난 장면, 출처: Wikipedia>
2009년 구글이 자율주행차 연구에 착수하겠다고 발표하면서 토요타 프리우스에 각종 레이더와 센서를 부착하고 구글 자율주행차 소프트웨어 ‘구글 쇼퍼(Goolge Chauffeur)’를 탑재한 첫 구글카로 선보인 이후 2010년대는 자율주행차 연구개발과 개발의 전성시대가 됐고 기존 상용차 업체는 물론 IT기업까지 자율주행차 개발에 뛰어들며 큰 발전을 이뤘습니다.
<구글의 2009년 자율주행자동차, 출처: Waymo Web> 2010년 독일 브라운슈바이크 기술대학 제어공학연구소는 독일 도로에서 자율주행 면허를 최초로 취득한 자율주행자동차 ‘레오니에(Leonie)’를 발표하고 공공도로 주행을 시연했습니다.
2011년 미국 네바다주는 자율주행차 운행에 관한 법률을 통과시켰고, 2012년 구글 무인자동차가 운행면허를 받고 시험운행에 들어가는데, 이것이 미국에서 발급된 최초의 자율주행차에 대한 면허였습니다.
2014년에는 최초의 상업용 무인차 판매가 시작되었는데, 그것은 인덕트 테크놀로지스(Induct Technologies)의 ‘나비아(Navia)’로 골프카트와 비슷한 형태의 8인승으로 주행속도는 시속 20Km 정도로 산업단지, 공항, 테마파크 등 제한된 지역의 셔틀용이었습니다.
같은 해 애플이 자율주행차 사업 ‘타이탄 프로젝트’를 비밀리에 추진하기 시작했고, 같은 해 말에는 구글의 프로토타입 자율주행차가 등장하는데 쥐를 닮은 귀여운 외모로 눈길을 끌면서 실내에는 시트와 비상용 정차 버튼 외에는 아무것도 장착되지 않았지만 구글은 2016년 자율주행차 사업부를 웨이모(Waymo)라는 다른 회사로 분사했습니다.
<구글의 2014년 자율주행 자동차 파이어플라이(Fire Fly), 출처: Waymo Web> [i] https://www.cs.cmu.edu/ ~tjochem / nha/nhaa_home_page.html