인프라 기반의 자율차와 비전기반의 접근 - 토토 바카라의 역사(상)

정해진 경로를 따라 움직이는 모바일 로봇인 AGV(Automated Guided Vehicle)는 이미 1950년대부터 산업용으로 개발되고 상용화 되었다. 정해진 경로 없이 주위 환경을 인식해서 스스로 경로를 설정하고 이동하는 자율 이동 로봇, AMR(Autonomous Mobile Robot) 역시 비슷한 시기부터 개발되어 왔으나, 주로 연구실에서의 학문적 차원의 개발이었고, 80년대 후반이 되어서야 상용화가 이루어졌다.

AMR의 또 다른 응용 분야였던 무인 자율토토 바카라 차량이 도로나 오프로드 환경에서 시연을 보일 수 있게 된 것도 80년대 후반의 일이었다.

자율주행 차량이 로봇인가하는 질문에는 다양한 의견이 있을 수 있겠지만, 모바일 로봇이 스스로 이동할 수 있는 능력을 갖고 작업을 수행하는 기계의 총칭이라고 본다면, 자율주행 차량은 이런 모바일 로봇의 특성을 모두 갖추고 있다. 즉, 자율주행 차량은 환경을 인지하고, 자신의 위치를 파악하며, 목표를 향해 스스로 움직이고, 주변 상황에 맞춰 판단하고 행동하는 모바일 로봇의 기본적인 정의와 기술을 만족시키고 있다.

다만, 작동하는 환경이 비정형적인 일반 환경이 아닌 교통 법규와 예측 불가능한 다른 참여자들이 존재하는 복잡하고 역동적인 도로 환경이라는 점, 그리고 인간의 생명과 직결되는 안전성이 최우선적으로 요구된다는 점에서 차이가 있다. 그래서 자율주행 차량은 도로 환경이라는 특정 환경에서 운전이라는 고도의 자율 작업을 수행하도록 특화된 모바일 로봇으로 볼 수 있으며, 기술적으로 AMR의 핵심 기술 구성 요소를 대부분 포함하고, 도로 주행이라는 특성에 맞춰 발전된 기술이 추가되어 있다.

그래서 이번 회와 다음 회의 모바일 로봇 부분에서는, 모바일 로봇으로서의 자율토토 바카라 차량의 역사를 알아본다.

모바일 로봇의 경우 로봇 자체의 자율화를 중심으로 개발되어 왔다면, 자율주행 차량은 초기에 센싱 및 인지 기술이 미약했기 때문에, 주로 도로 인프라에 센서와 통신 장비를 설치해 차량의 자율주행을 지원하는 방식에 대한 연구가 활발했다. 이후 라이다, 고해상도 카메라, 레이더 센서 기술의 발전과 함께 인공지능, 특히 딥러닝 기반의 인지 기술이 등장하면서, 센싱 및 인지 능력이 크게 향상된 모바일 로봇 기술의 발전에 힘입어 차량 자체의 자율화를 중심으로 획기적인 발전을 해왔다.

향후, 완전한 자율주행에 도달하고 교통 시스템 전체의 효율성과 안전성을 극대화하기 위해서는 차량 자체의 자율주행 기능과 외부 인프라 및 다른 교통 참여자와의 통신이 반드시 융합되어야 할 것이다.

자동차의 역사는 1878년에 현대적 자동차 개념의 증기 자동차가 개발되고, 1881년에 전기 자동차가 개발된 후, 1886년에 내연기관 자동차가 만들어져 150여년이 다 되어간다. 그 가운데, 자율주행 기술의 역사도 의외로 그 절반인 70여년이 다 되어간다. 최초의 무인 자동차는 1925년 미국의 전파 기술자 프랜시스 후디나(Francis Houdina)가 개발한 ‘American Wonder’로 차량에 전파송신기와 회로차단기를 설치해 운전자 없이 뉴욕의 브로드웨이와 5번가를 누볐다. 사실 이 차는 뒤에서 따라가는 차에서 원격조종 방식으로 무선신호를 보내는, 현재의 RC카와 비슷한 개념이었지만, 도로를 누빈 최초의 무인 자동차였다.

오늘날과 같은 자율토토 바카라 자동차의 개념은 1939년 뉴욕세계박람회에서 처음 등장했다. 박람회에서 GM이 후원한 전시관 ‘퓨처라마(Futurama)’에서는 1960년대의 미래 도시상을 묘사하고 보여주었는데, 전자기장 회로가 공급되도록 전기선이 매설된 전용 도로와 무선으로 교통 흐름을 제어하는 자동차 등 현재의 자율토토 바카라 자동차의 개념과 비슷한 모습이 전시되었다.

퓨처라마를 디자인했던 노먼 벨 게디스(Norman Bel Geddes)는 1940년 발간된 그의 책을 통해, 미래의 운송과 물류 그리고 이를 위한 첨단 고속도로에 대해 의견을 피력했는데, 특히 그는 1960년대가 되면 자동차의 운행에서 사람은 배제될 것이라고 예측했다.

2차 세계대전을 전후로 이루어진 토토 바카라 연구는 주로 전자기장 회로가 매설된 전용 도로와 자동차가 통신하면서 운행하는 방식에 집중되었다. 이는 AGV와 비슷한 작동 원리였다. 1958년에는 RCA와 GM의 협력으로 조향 장치, 가속, 제동 장치와 시각, 청각 경고 시스템 및 무선 수신기가 장착된 자동차가 개발되어, 전기회로를 매설한 네브라스카주의 도로에서 주행 시연에 성공했는데, 이것이 미국 최초의 토토 바카라로 알려져 있다.

또 GM은 1966년에 차량의 주행 방향 안내부터 현재 도로 상황 및 교통사고 보고까지 모든 정보를 제공하고자 하는 시스템 ‘DAIR(Driver Aid, Information and Routing)’ 개발 계획을 수립했다. 시대를 너무 앞서갔던 그 기술은 상용화되지 못했고, 30년 뒤인 1996년에 GM의 ‘온스타(OnStar)’ 서비스로 그 명맥을 이어 갔다.

1961년에는 고속 자율주행 호버가 소개되고, 60년대에는 영국에서도 무인차량이 매설 케이블 도로에서 시속 130Km로 주행하는 것에 성공하기도 했지만, 이러한 연구는 계속되지 못했다. 이때까지의 연구는 인프라 중심의 자율주행 지원으로, 자율주행이라는 비전을 제시하고 기술적 가능성을 제시했지만, 복잡한 인프라 구축 비용과 유지 보수 문제, 그리고 인프라가 없는 곳에서의 자율주행의 한계라는 명확한 단점을 가지고 있었다. 특히 모든 도로에 전자기장 회로를 매설하는 것은 천문학적 비용이 투입되어야 하므로 실현 가능성을 낮았다.

스탠포드 카트가 야외 도로에서 흰색선을 따라 주행한 것은 1971년이었는데, 1977년에는 일본 쓰쿠바 기계공학 연구소가 머신비전 기술을 활용해, 도로면에 기록된 흰색 표식을 따라 시속 32km로 주행하는 컴퓨터 기반의 무인 자율주행차를 시연했다. 이런 기술은 이후 AGV나 모바일 로봇으로 발전했지만, 또 한편 자율주행차의 기능중의 하나인 차선유지 기능으로도 발전했다.

유럽에서도 자율주행자에 대한 연구가 있었는데, 80년대 초, 독일 뮌헨연방대학의 에른스트 딕만(Ernst Dickmanns) 교수팀이 비전 기반 로봇 가이드 시스템을 개발해, 폐쇄된 도시거리에서 평균 시속 63킬로미터로 운전자 없이 주행하는 실험을 했다. 1987년부터는 유럽의회(EC)의 후원과 막대한 자금 지원 하에 ‘유레카/프로메테우스’ 프로젝트가 진행되었는데, 이는 유럽의 주요국가와 주요 자동차 브랜드가 대거 참여해 1995년까지 이어져, 토토 바카라 관련 연구로서는 역대 최고의 비용이 투입된 프로젝트였다.

이 프로젝트를 통해 기존의 매설 케이블에 의한 자율토토 바카라 지원은 딕만 교수가 제안한 비전 시스템의 접근으로 대체되고 활발히 연구되었다. 유레카/프로메테우스의 지원으로 딕만 교수는 1994년에 벤츠 차량을 개조한 반자율토토 바카라의 차량 ‘뱀프(VaMP)’와 ‘비타-2(VITA-2)’를 선보였다. 이 차들은 파리의 샤를 드골 공항 근처의 교통량이 많은 3차선 고속도로에서 최고 시속 130km의 속도로 1000km 이상 토토 바카라했는데, 속도에 따라 차간 거리를 유지하고 자율토토 바카라으로 차선을 변경하는 등 현재의 보편화된 반자율 ADAS 기능들을 선보였다.

1995년에는 독일 뮌헨에서 출발해 덴마크의 오덴세까지 총 1758km의 거리를 운전자 없이 토토 바카라하는데 성공했으며 특히, 독일 아우토반에서는 최고 시속 175km로 달리기도 했다.

미국에서는 앞서 모바일 로봇의 역사에서 설명했듯 DARPA의 지원으로 모바일 로봇 연구가 이루어지면서 새롭고 다양한 기술의 발전을 이뤘다. 최초의 AMR ‘셰이키(Shakey)’나 ALV 프로젝트 등이 대표적이며, ALV의 일환으로 휴즈 연구소는 오프로드 지도와 센서 기반의 길 찾기 기능을 개발해 자율주행을 시연하기도 했다. 역시 ALV 프로젝트의 지원을 받은 카네기 멜론 대학의 내브랩도 1984년에 자율주행에 관한 연구를 시작해 1986년에는 트럭을 개조한 차량으로 자율주행 모드를 시연했다. 시속 30km 정도의 수준으로 속도가 느렸지만, 당시 컴퓨팅 성능의 상황을 고려할 때 상당한 기술이었다.

내브랩은 1995년에 “손 안대고 미국 횡단(No Hands Across America)” 프로젝트를 진행하며 피츠버그에서 샌디에고 이르는 총 4585km의 거리 중 98.2%의 거리를 자율주행으로 달리는 데 성공하기도 했다. 이때 차량은 비디오 이미지로 전방 도로의 상태, 차량을 확인하고 신경망 기술로 차선을 유지하기 위한 조향 기능은 자동으로 제어했지만, 가속과 제동은 운전자가 맡아서 제어를 한, 현재 기준 레벨 1 수준의 자율주행차였다.

대전엑스포가 있던 1993년에는 한국에서도 자율주행차의 도심 구간 주행 시연이 있었다. 당시 고려대 산업공학과 한민홍 교수가 아시아자동차의 ‘록스타’를 개조해 만든 자율주행차는 차선변경 기술은 적용하지 못했지만, 카메라를 통해 영상을 수집하고 분석해 앞차와의 거리를 유지하는 방식으로 서울 시내 약 17㎞ 구간을 자율주행에 성공했다. 자체 기술로 개발된 이 차량과 기술로 1995년에는 서울에서 부산까지 경부고속도로를 달렸지만, 이후 정부과제 신청에 탈락하면서 더 이상 개발의 진전이 이루어 지지는 않았다.

1996년 이탈리아의 파르마 대학의 알베르토 브로기(Alberto Broggi)는 두대의 저가 흑백 비디오 카메라와 입체 영상 알고리즘을 이용해 일반 고속도로의 차선을 감지해 자율주행 하는 ‘ALGO’ 프로젝트를 진행했는데, 북부 이탈리아에서 6일간 총 1900Km를 평균 시속 90Km로 주행하는데 성공했다. 이는 기존의 일반 도로에서의 자율주행으로, 도로 수정 등의 추가 비용이 들지 않는 것에 큰 의미가 있었다.

미국의 토토 바카라 역사를 이야기할 때 절대 빼놓을 수 없는 것이 DARPA의 ‘그랜드 챌린지’(The DARPA Grand Challenge) 대회이다. 이 대회와 이후의 토토 바카라 역사는 다음 주의 모바일 로봇에서 계속 설명한다.

<필자:문병성moonux@gmail.com

필자인문병성은금성산전,한국휴렛패커드,애질런트테크놀로지스,에어로플렉스등자동화업계와통신업계에30년이상종사했으며,최근에는로봇과인공지능등신기술의역사와흐름에관심을갖고관련글을매체에기고하고있다.