산업기술/제조/경영

Nikkei Business_2018.1.8 (p64~66)

Techno Trend
자율주행의 기반, 고정밀도 3차원 지도
기계가 보는 ‘새로운 차원의 지도’

자율주행의 기반이 되는 고정밀도인 ‘3차원 지도’의 정비가 엄청난 속도로 진행된다. 스테레오 카메라와 LiDAR(Light Detection and Ranging), GPS 등을 조합하여 오차는 10cm이내로 단축시켰다. 이번 호부터 시작하는 새로운 연재에서는 테크놀로지가 사회에 가져오는 ‘트랜드’를 파헤쳐 보도록 하겠다.

검은 배경에 빨강, 파랑, 노랑색의 선. 진행방향으로 눈을 향하자, 여러 개의 선이 입체적으로 교차하고 있는 모습을 알 수 있다. 아래에 보이는 화면은 자율주행차가 ‘보기’위한 ‘고정밀도 3차원 지도’이다. 제작하는 것은 산업혁신기구와 자동차 업체 10개사 등이 출자한 ‘다이나믹 맵 기반(DMP)’. 약 3만km에 달하는 국내 고속도로∙자동차 전용도로 전선의 3차원 지도를 2018년 안에 정비한다는 계획이다.

인간은 감각과 상상력을 가동시켜 자신이 서있는 위치 및 방향을 판단할 수 있어, ‘2차원’의 지도만으로도 충분하다. 지도회사는 원래 국토지리원의 측량 데이터와 위성사진 등을 조합하여 2차원 지도를 만들고 있었다.

그러나 자율주행 등의 기계에서는 ‘정밀도’가 턱없이 부족하다. 자동차가 스스로의 위치를 정확하게 파악하여 사고를 일으키지 않게 차체를 제어하는 것은 “고정밀도 3차원 지도 없이는 곤란하다”라고 젠린(ZENRIN)의 다케가와(竹川) ADAS 사업추진실 실장은 설명한다.

차체를 자동제어하기 위해서는 언덕의 경사 및 커브의 휘어진 각도 등의 수치가 반드시 필요하다. 이런 수치를 차재 센서의 데이터를 기반으로 계산하기 위해서는 높은 처리 능력과 시간이 필요하다. 따라서 미리 계측한 수치를 기록한 3차원 지도를 준비하는 것이 합리적이라고 할 수 있다.

업계 관계자는 “정부는 도쿄올림픽이 개최되는 2020년까지 자율주행차를 실현하고 싶어 한다”라고 말한다. 그러기 위해서는 한시라도 빨리 3차원 지도의 정비가 필요하다. 그러나 자동차 업체 및 지도회사가 개별로 시행하면 시간과 비용이 커지게 된다. 그래서 탄생한 것이 앞에서 서술한 DMP였다. 그렇다면, 3차원 지도는 어떻게 만들어지는 것일까? DMP의 작업을 기반으로 해설해 나가도록 하겠다.

계측에 사용하는 것은 미쓰비시(三菱)전기가 개발한 전용차량 ‘모바일 맵핑 시스템(MMS; Mobile Mapping System)’ 이다. 복수의 GPS위성과 지상에 고정된 전자 기준점을 사용해 오차를 수정. 도로를 주행하면서 정확한 위치정보를 기록할 수 있다. 미쓰비시전기에 따르면 한번 주행하는 것만으로 오차 10cm이내의 정밀도로 주행 경로를 알 수 있다고 한다.

-- 주역은 ‘카메라’ 와 ‘LiDAR’ --
주행 중에는 2개의 렌즈 방향을 미묘하게 바꾼 ‘스테레오 카메라’로 주변상황을 촬영한다. 백선이나 진입금지, 추월금지 표식과 같이 운전자가 눈으로 이해하고 있는 도로교통법에 관한 안내표시를 데이터화 하기 위해서이다. 촬영한 화상을 기반으로 교통 법규의 데이터를 3차원 지도에 추가해나간다.

지형의 명확한 측량을 담당하는 것은 ‘레이저 라이다(LiDAR)’로 불리는 센서이다. 얇은 레이저 상태의 전파를 1초간 몇 십만 개나 조사(照射)하여 반사 전파에서 물체까지의 거리를 계측. 수 cm의 오차 없이 정확하게 도로의 폭이나 장해물의 형태, 커브의 휘어진 각도 등을 측정한다. LiDAR가 상대속도를 계측함으로써 주위의 물체가 벽인지 주행하는 자동차인지를 인식할 수 있다. 불필요한 정보를 특정하여 지도 데이터에서 삭제하게 되면 정밀도는 더욱 높아지게 된다.

MMS를 사용하는 것으로 차량위치를 10cm 단위로 특정할 수 있다. 그것을 기준으로 주위의 도로교통관련의 화상과 장해물까지의 정확한 거리를 디지털 데이터로서 기록. 그것들을 조합함으로써 정확한 3차원 지도를 만드는데 필요한 데이터가 모이는 구조이다.

실제의 계측은 DMP가 파스코 등의 측량회사에 의뢰. 측정한 데이터는 젠린과 같은 지도회사가 3차원 지도로 가공하여 “자동차 업체가 공유하여 사용하는 지도 데이터의 기반을 정비한다”(DMP의 야마모토 업무 추진부장). 도요타자동차 및 닛산 자동차 등은 지도 데이터의 정비 비용을 줄임으로써 다른 경쟁영역에 집중할 수 있다.

구미(歐美)에서 DMP에 상당하는 역할을 맡고 있는 것이 아우디, BMW, 다임러 등의 독일 자동차업체 3사가 출자한 대형 지도회사인 ‘히어(HERE)’와 네덜란드의 ‘톰톰(TomTom) 등이다.

양사는 측량부터 3차원 지도의 제작, 자동차 업체에 전송하는 것까지를 자체에서 하고 있다. 히어의 문 APAC 오토모티브 세일즈 부사장은 “구미(歐美)업체도 2020~2021년경에 자율주행을 실현하고 싶어 한다”라고 말한다. 3차원 지도의 영역에서도 머지않아 패권 경쟁이 치열해질 전망이다.

3차원 지도는 한번 만들었다고 끝나는 것이 아니다. 자율주행의 보급에는 저렴하면서도 실시간으로 갱신을 지속시킬 필요가 있다. 일본에서는 1년간 7만건의 도로 공사가 이뤄지고 있다. 그 전부를 전용차량으로 파악하여 차선 규제 등의 정보를 지도에 반영시키는 것은 불가능하다. 갱신 작업에는 기존과는 다른 방법이 요구되고 있다.

-- 5G 휴대전화의 인프라 구축도 --
독일 보쉬는 자동 브레이크 등 운전지원 시스템용의 라이다를 사용하여 사고정보 등을 실시간으로 수집하는 서비스를 2020년경에 시작할 방침이다. 고바야시(小林) 샤시 시스템 컨트롤사업부 매니저는 혼다의 시빅이나 독일 폭스바겐의 골프 등 “많은 자동차가 탑재하고 있는 센서를 사용하기 때문에 설비 투자를 하지 않고도 지도의 실시간 정보를 수집할 수 있다”라고 말한다.

파이노니아는 자율주행차에서의 배치가 진행될 것으로 보이는 LiDAR의 활용을 계획하고 있다. 1대당 약 100만엔의 LiDAR시장에 현재 개발을 진행하고 있는 1만엔 이하의 신제품을 2020년경에 선보일 방침이다. “모든 자율주행차를 계측차량으로서 사용한다”라고 고가와(小川) 경영기획부 성장전략 담당부장은 말한다. 자율주행차가 늘어날수록 최신 정보가 늘어나는 셈이다.

3차원 지도를 필요로 하는 곳은 자율주행의 분야만이 아니다. 재해 시의 피난경로의 책정 및 방재 공사에서의 활용을 위해 지도를 제공하는 곳이 NTT 데이터이다. 도로가 없어 차량이 달릴 수 없는 지역에서도 위성화상만으로 3차원 지도를 만들 수 있다는 것이 특징이다.

2010년경에는 고저의 오차가 5m 이내의 정밀도로 지형을 계측했다고 한다. 그러나 화상인식 소프트웨어의 개량 등에 의해 2017년에는 오차가 30cm정도로 개선. 계측이 어려운 빌딩이 밀집된 지역에서도 고정밀도의 3차원 지도를 만들 수 있게 되었다. “드론의 비행 제어용 지도제작에도 사용할 수 있다”라고 NTT데이터 제1 공공사업본부의 쓰쓰이(筒井) 과장은 힘주어 말했다. 터널 안 등의 계측은 힘들지만, 광범위한 지도를 저가로 정비할 수 있다는 장점이 있다.

고정밀도의 3차원 지도는 커다란 비즈니스 찬스 또한 앞두고 있다. 국내에서 2020년경에 시작될 제5세대(5G) 휴대전화의 인프라 정비가 그것이다. 5G의 전파는 장해물의 영향을 받기 쉽다. 기지국을 정비하기 위해서는 “건물의 모양과 재질, 가로수 1그루, 1그루의 높이가 알 수 있는 3차원 지도로 시뮬레이션 해야 할 필요가 있다”라고 쓰쓰이 과장은 말한다.

지연이 적은 5G통신은 자율주행 및 드론 등 자립형기기의 보급에는 필요 불가결하다. 3차원 지도의 정비는 사회를 크게 바꾸는 2가지의 기술 진화를 크게 뒷받침하게 될 것이다.

 -- 끝 --