IT Insight

자율주행차가 신호등 정보를 통신으로 받게 된다면?

2018.09.06 09:30

5G의 상용화가 다가오면서 통신 기술의 자율주행차 적용에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 커넥티드카와 자율주행차가 합쳐지게 되면, 도로와 신호등에서 정보를 받게 되고, 차량과 차량이 정보를 주고받을 수 있고요. 클라우드에서 차량 상태를 분석하고, 멀티미디어 콘텐츠를 자율주행차에서 즐길 수 있게 되는데요.


이번 시리즈에서는 자율주행차와 통신 기술에 대해서 살펴보고자 합니다. 이번 글에서는 자율주행차와 신호등 정보 사례를 살펴보려고 하는데요. 이미 미국 라스베이거스에서는 통신으로 신호등 정보를 제공하는 시범 서비스를 만나볼 수 있습니다. 보면서 다니던 신호등 정보가 통신으로 제공될 경우, 편리한 점과 고려사항을 정리해 보고자 합니다.


 다보스 포럼 4차 산업혁명 보고서가 전망한 자율주행차와 신호등


다보스 포럼의 4차 산업혁명 보고서에는 ‘2026년 신호등 없는 도시가 처음으로 나타난다.’는 전망이 있습니다. 빨간 불, 파란 불을 시각으로 제공하는 물리적인 신호등이 사라지고요. 대신 통신으로 모든 차량에 신호등 정보를 제공하게 됩니다.


어려운 문제인 신호등 인식의 문제를 통신을 통해서 쉽게 해결할 수 있게 되는데요. 자율주행차가 도시를 편리하게 다닐 수 있게 됩니다. 다보스 포럼 보고서는 동시에 문제점도 제시하고 있는데요. 해킹이나 보안 문제에 대한 해결이 중요하다고 강조하고 있습니다.



자율주행차는 신호등 정보를 어떻게 인식할까요?

현재 대부분 자율주행차는 신호등을 카메라로 인식하고 있습니다. 카메라 인식이 어려우면 인식률이 떨어질 수 있는 문제가 있는데요. 자율주행차가 미국 전역을 시범 주행할 때 가장 어려웠던 점으로 신호등 인식을 종종 들기도 했었습니다.


신호등 내의 불빛 개수도 다르고, 화살표도 인식해야 하는 경우도 있고요. 어떤 도시는 가로로, 어떤 도시는 세로로 있을 수도 있고요. 복잡한 길에서는 여러 신호등이 동시에 카메라에 찍히면서, 어느 신호등이 주행에 맞는지를 판단해야 하는 경우도 있습니다.


구글은 이런 상황을 고려해서 지도 정보에 신호등 정보를 미리 넣는 방법을 제안했습니다. 현재 일반적으로 사용되는 방법인데요. 지도에 미리 신호가 몇 개인지, 가로인지, 세로인지, 카메라 오른쪽 위인지, 왼쪽 위인지 등의 자세한 정보를 미리 넣어 두게 됩니다. 신호등 정보가 필요한 특정 위치에 가게 되면, 신호등 정보를 카메라에서 보다 쉽게 얻을 수 있습니다.


l 지도 정보를 활용한 신호등 인식 (출처: 구글)


하지만, 여전히 카메라 인식이 어려운 경우에 생길 수 있는 문제점은 남아 있습니다. 야간 운행 시의 인식률 저하의 문제, 비나 눈이 올 때, 안개가 끼어 있을 때 등 카메라 인식이 어려운 경우에 자율주행차의 신호등 인식은 어려워질 수 있습니다.


 신호등 정보를 통신으로 받으면 편리한 점은?


신호등 정보를 통신으로 받으면 어떤 점이 편해질까요? 카메라 인식의 오류를 줄일 수 있는 점, 신호가 바뀔 때까지 시간을 알려 주어서 안전 운행에 도움이 되는 점, 정확한 내비게이션이 가능해지고 연비 향상이 가능해지는 점 등을 들 수 있습니다.


먼저, 인식의 오류를 줄일 수 있는데요. 카메라로 인식이 어려울 때도 신호등 정보를 정확하게 받아 볼 수 있는 장점이 있습니다. 또 하나의 장점은 신호등 정보를 통신으로 받게 되면, 신호가 변할 때까지 남은 시간도 알려 줄 수 있습니다.


예를 들어, 사거리에서 파란 불이 언제 빨간 불로 바뀌게 되는지를 알 수 있는데요. 바뀌는 시간이 얼마 남지 않았으면, 정지하고, 시간이 많이 남았으면 빨리 지나가서, 안전 운행이 가능해질 수 있습니다.


또한, 자율주행차가 주행 경로 상의 신호등 정보를 예측할 수 있다면, 주행 시간 예측에도 큰 도움이 되는데요. 빠른 경로 찾기에 큰 도움을 줄 수 있습니다. 더불어, 자율주행차의 구동 시스템을 주행 경로와 교차로 정보에 맞게 최적화하여 연비향상에도 도움을 줄 수 있습니다.


참고로, 주요 내비게이션 업체들은 신호등 정보 개방을 요청하고 있는데요. 지금도 신호등 정보가 내비게이션 업체들에 제공되면, 더욱 정확한 최단 시간 경로 예측이 가능해질 수 있습니다.


l 신호등 정보를 통신으로 받을 경우 주요 장점


 CES 2017 현대와 CES 2018 앱티브-리프트의 사례 비교


세계 최대의 IT 전시회인 CES에서는 매년 자율주행과 관련된 다양한 행사가 펼쳐지는데요. CES 2017과 CES 2018을 대표하는 자율주행 시범 운행 사례에서도 관련 시사점을 살펴볼 수 있습니다.


미국 라스베이거스는 신호등 정보를 통신으로 제공해 주는 시범 서비스를 2016년 말부터 시행하고 있습니다. 아우디와 첫 협력을 했는데요. 아우디는 2016년 말부터 타임 투 그린(Time-to-Green) 기능을 일부 차량에 제공하고 있습니다. 타임 투 그린 서비스는 신호등 정보뿐만 아니라 신호등이 바뀔 때까지 남은 시간을 통신으로 알려 주는 기능입니다.


l 아우디의 타임 투 그린 서비스 (출처: 카앤드라이버)


CES 2017 현대의 자율주행 레벨 4 시범 주행과 CES 2018 앱티브-리프트의 자율주행 레벨 4 시범 주행은 유사한 점이 많이 있습니다. 주차장에서 운전자가 도로로 차량을 운전한 이후에는 목적지에 정차할 때까지 차량이 스스로 경로를 주행하는 ‘고도 자율주행’을 선보였는데요. 차이점으로는, 1년 후 열린 CES 2018 앱티브-리프트의 자율주행 시연은 승차공유 서비스(리프트)와 연동한 점, 20여 개의 다양한 경로를 제공한 점, 그리고 신호등 정보를 통신으로 받은 점을 들 수 있습니다.


l CES 2017과 CES 2018 현대와 앱티브-리프트의 자율주행 4단계 시범 주행


CES 2017 현대의 자율주행 시연에서는 모든 신호등 정보를 카메라 기반의 영상처리로 인식했습니다. 신호등의 위치, 개수 등을 정밀 지도에 미리 넣어 두고요. 주행하면서 필요한 신호등 정보를 카메라로 인식하도록 했습니다. 현대는 CES 2017에서 2일 간 주간, 야간 자율주행을 성공적으로 마쳤습니다.


CES 2018 앱티브-리프트의 자율주행에는 신호등 정보를 통신으로 받았는데요. 차량용 단거리 통신기술인 DSRC(Dedicated Short Range Communication) 기술을 이용했습니다. 라스베가스 신호등에 장착되어 있는 DSRC 통신 모듈과 앱티브 자율주행차의 DSRC 통신 모듈을 이용하는데요.


자율주행차가 통신으로 신호등 정보와 남은 시간을 받을 수 있도록 했습니다. CES 2018p서 앱티브-리프트의 자율주행차량은 폭우가 쏟아진 첫날에도 성공적으로 운행을 마쳐서 화제가 되기도 했습니다. 물론, 통신으로 제공된 신호등 정보도 큰 도움을 주었습니다.


l 앱티브-리프트의 통신 기반 신호등 인식 사례


l 앱티브 자율주행차의 DSRC 기능 장착 (출처: 앱티브)


 문제는 없을까?


그러면 통신으로 생겨나는 문제는 없을까요? 다보스 포럼 보고서에서도 해킹, 사이버 공격, 보안, 정전 문제 등을 큰 이슈로 들었는데요. 이러한 문제들은 자율주행차에 통신을 적용할 경우 해결이 필요한 가장 큰 문제로 볼 수 있습니다.


예를 들어, 신호등 불빛은 빨간색인데, 해킹 때문에 통신으로는 파란색이라고 정보를 보내는 경우, 교차로의 차량에 각각 다른 정보를 보내는 경우, 차량 통신 모듈 고장으로 다른 색으로 인식한 경우, 정전으로 사거리 신호 송신이 멎은 경우 등의 다양한 문제점들이 발생할 수 있습니다.


결국, 통신의 안정성 문제, 해킹 및 사이버 공격에 대한 대비 등을 핵심 이슈로 볼 수 있는데요. 통신 안정성을 위해서는 신호등과 차량의 통신 모듈이 어떠한 경우라도 안정적으로 통신할 방안을 마련하고, 동시에 정전에 대한 대비책을 마련할 필요가 있습니다. 보안을 위해서는 데이터에 대한 보안과 더불어서, 신호등 통신망에 대한 보안을 강화할 필요가 있습니다.


최악의 경우(예를 들어 재난 등으로 인하여 신호등이 꺼졌을 경우 등)에 대한 대비도 필요할 텐데요. 교차로의 자율주행 차량들이 신호등 정보 없이 서로 간의 통신으로 지나갈 수 있도록 하는 알고리즘이 필요할 수도 있습니다.


l 주요 예상 가능 문제점들과 고려사항


 신호등 정보로 보는 자율주행차와 통신


최근 자율주행차의 통신에도 이중화의 필요성이 대두되고 있는데요. 신호등의 경우에는 카메라로 인식한 결과와 통신으로 받은 결과를 비교해서, 신호등 정보 파악의 정확도를 높이는 방안도 고려되고 있습니다. 앞으로, 도시 자율주행 기술이 진화해 가면서, 통신 기술에 대한 활용 더불어, 안정성을 위한 이중화 문제가 같이 고려될 것으로 전망됩니다.


얼마 전 앱티브-리프트는 라스베가스에서 5,000명의 일반 승객이 앱티브-리프트의 자율주행 택시 서비스를 이용했다고 밝혔는데요. 신호등 정보를 통신으로 제공하면서, 도시 내 자율주행의 상용화가 더욱 가까워질 것으로 예상됩니다.


글 l 정구민 교수 l 국민대학교


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