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Nikkei Computer_2019.7.25 특집 요약 (p40~49)

특화된 용도로 활약하는 자율주행차
선두주자의 구체적 활동 소개

자율주행이 활약하는 무대는 도시나 교외의 공공도로만이 아니다. 외딴 곳이나 농지, 상업시설 그리고 원자력 발전소 구내 ---. 다양한 필드에서 실용화를 위한 도전이 시작되었다. 자가용차보다 한발 먼저 자율주행 기술의 진가를 발휘할 수 있는 것은 특화된 용도로 특정 영역에서 ‘활약하는 차’이다. 도쿄전력 홀딩스(HD) 및 JR동일본, 이세키(井関)농기, 쿠보타, 미쓰비시지쇼(三菱地所), 소테쓰(相鉄)그룹 등에 대한 기술 개발의 최신 프로젝트를 취재했다.

사람이 조작하지 않아도 자율적으로 주행하는 자율주행차. 국내에서 실증실험이 활발하게 추진되고 있는 가운데, 기술이나 법률과의 벽에 부딪혀 실용화에 도달한 사례는 거의 찾기 힘들다.

실은 2019년 7월 시점에서 국내 유일의 실용화된 사례가 있다. 도쿄전력 HD의 후쿠시마(福島) 제1원자력발전소 구내를 주행하는 자율주행 버스 ‘하마카제e’이다.

해당 원자력발전소에서는 폐로 준비를 위한 작업이 진행되고 있으며 매일 4,000명이 넘는 작업자가 근무하고 있다. 도쿄전력 HD는 2018년 10월부터 프랑스 벤처기업 ‘나비야’가 제조한 자율주행버스 ‘ARMA(아르마)’를 3대 도입. 작업자의 이동 수단으로 운행되고 있다.

발전소 구내의 출입구와 작업 거점 사이의 편도 약 1km 구간을 하루에 12편, 매일같이 정기 운행을 하고 있다. 정기 운행편이 아닌 것도 포함해 2019년 5월까지의 총 운송인원은 약 1,800명이며 총 주행 거리는 약 3,700 km에 달한다.

“폐로 작업을 위해 사람의 왕래가 많은 구내의 이동을 효율화해 작업자의 편리성을 높이고 싶다”. 도쿄전력 HD의 폐로추진실 경영자원관리그룹의 호소다(細田) 과장은 자율주행버스의 도입 목적에 대해 이렇게 설명한다.

주행 루트는 모두 원자력발전소의 사유 도로이며 도로교통법 등의 법령의 규제를 받지 않는다. 그렇다고는 하지만 주행 루트는 버스 및 작업 차량이 오가며 교통량 또한 적지 않다. 신호등이 있는 교차점이 2곳 있으며 보행자도 있다. 어린이가 뛰어드는 일이 없는 등 비교적 통제가 잘된 교통 환경이라고는 하지만 일반 도로에 가까운 상황이라고 볼 수 있다.

-- ‘활약하는 차’가 자율주행을 성장시킨다 --
개인용 승용차만이 자율주행의 무대는 아니다. 오히려 다양한 업무에 사용되는 ‘활약하는 차’야 말로 자율주행의 실용화에서 앞서가고 있다.

원자력발전소, 과소지역, 상업시설 등 일반적인 공공도로와는 다른 장소에서 실용화를 위한 검토가 추진되고 있다. 용도가 한정되어 있기 때문에 실용화 계획을 세우기 쉬우며 앞으로의 자율주행 사회를 응시한 ‘부화기’ 역할을 해내고 있다. 다양한 필드에서 자율주행 기술에 도전하는 선두주자의 구체적인 활동에 대해 소개하겠다.

● 사람을 운반한다 → 도쿄전력 HD, 미치노리 HD, JR동일본
GPS를 비롯해 자기(磁氣)마커도 활용

실용화에서 앞서고 있는 도쿄전력 HD의 하마카제e. 그 기술을 뒷받침하는 것은 정밀한 지도 데이터와 센서 데이터이다.

하마카세e에는 발전소 구내의 사유도로의 3차원 지도 데이터가 처음부터 입력되어 있다. 주행 시에는 위성의 전파로 측위하는 GPS와 지상에 설치한 기지국의 전파로 측위하는 RTK(Real Time Kinematic) 기술을 겸용하는 방법인 ‘RTK-GPS’에 의해 자체 차량의 위치를 파악해 지도 데이터와 대조하면서 주행한다.

또한 LiDAR(라이더) 센서도 탑재하고 있어 마주 오는 차량이나 보행자, 장애물 등을 감지하고 있다. LiDAR는 레이저광을 조사(照射)해 그 반사광으로부터 물체를 감지하는 센서이다.

하마카세e에는 ‘오퍼레이터’가 동승해 핸들을 잡는 것이 아니라 게임 패드형의 컨트롤러를 잡는다. 차량이 장애물 등을 감지해 자동으로 정지한 경우, 오퍼레이터가 컨트롤러로 회피 조작을 한다. 현재의 기술로는 신호등의 색을 오류 없이 판별하는 것이 어려워, 청신호나 적신호에도 모두 자동으로 정지한다. 따라서 오퍼레이터가 청신호로 바뀌면 주위의 안전을 확인한 뒤에 발진 버튼을 누른다.

-- 실용화 9개월만에 보이기 시작한 현실 --
자율주행의 실제 운용에 발 빠르게 나선 도쿄전력이지만 해결해야 할 과제는 산적해 있다. 도쿄전력은 장기간에 걸쳐 운행한 결과, 자율주행의 ‘이상과 현실’을 깨달았다고 한다.

도쿄전력은 원래 하마카세e 도입 목적 중 하나로 버스운전사의 피복 방사선량 저감을 내세웠다. 그러나 현 상태에서는 오퍼레이터가 동승하고 있어 원하던 결과로 이어지지 않고 있다.

현재로서는 오퍼레이터를 무인화하는 목표는 세우지 않고 있다. 많을 때에는 자율주행 버스 1편당 여러 번 비정상적으로 정지하며 비나 눈이 오는 날에는 평상시보다 자주 정지하는 경우가 있다. 이에 대응하기 위해 오퍼레이터의 동승은 필요하다. “당초에는 2020년경에 오퍼레이터가 없는 무인 자율주행이 가능할 것이라는 의견도 있었으나, 1~2년 안에는 무리라고 생각한다”라고 호소다 과장은 솔직히 털어놓는다. 원자력발전소 구내에서는 법 규제에 의해 카메라 영상을 부지 밖으로 내보면 안되기 때문에 원격 조작도 쉽지 않다. 안전을 감안해 최고 속도를 시속 14km로 낮추고 있어 수송력 또한 과제가 되고 있다.

도쿄전력 HD는 이런 상황을 감안해 하마카세e의 성급한 무인화 및 증차는 고려하지 않고 있다고 한다. 당장은 구내 작업자의 이동 상황을 시간대 별로 상세하게 분석해 주행 루트 및 운행 시간표 설정을 연구하는 활동을 전개하면서 자율주행의 기술이 향상되기를 기다릴 방침이다.

-- 자율주행 카트를 과소지역의 이동수단으로 –

-- 유도선의 설치 비용이 과제 --
-- JR동일본은 철도와 버스를 자율주행으로 --

● 농작물을 살린다 → 구보타, 이세키(井関)농기
이미 보급기, 고령화 문제의 해결로

트랙터나 이앙기, 콤바인 등 농기계 분야에서도 실용화를 향한 기술 개발이 급속도로 추진되고 있다.

그 배경에 있는 것이 심각한 일손 부족이다. 농림수산성의 농업구조동태조사에 따르면, 2019년의 농업 취업인구는 168만명. 최근 5년간 58만명이 감소하고 있다. 평균 연령도 2018년 시점에서 66.87세로 고령화가 진행되고 있다.

자율주행에 대응한 농기계가 있다면 ‘학교를 갓 졸업하고 농기계의 운전 경험이 없는 젊은이라도 작업을 맡아서 할 수 있다”(구보타의 니시(西) 트랙터기술제1부개발실장).

농림수산성은 농기계의 자율주행에 대해 레벨1(탑승 상태의 자동화), 레벨2(사용자의 감시 하에 무인 자율주행), 레벨3(무인 상태에서의 완전 자율주행)으로 분류. 현 시점에서는 국내의 농기계 제조사가 레벨2까지 시판하고 있으며 농림수산성은 레벨3도 2020년까지 실현시킨다는 목표를 내걸고 있다.

-- ‘RTK-GPS’로 무인운전을 상용화 --
농기계의 자율주행은 승용차 등과는 다른 특별한 어려움이 있다. 예를 들어 토양의 경도나 논 수위의 깊이 등 농지의 상태는 장소에 따라 크게 다르다. 자율주행 농기계는 논갈이, 모심기, 거름 주기, 수확 등 복수의 작업을 해낼 필요가 있다. 또한 주행 시에 측위 오차가 생기면 작물을 심는 밀도가 저하되거나 작물이 기계에 밟힐 우려가 있다.

논갈이나 써레질 등의 작업을 담당하는 트랙터에 대해서는 구보타, 얀마(Yanmar), 이세키농기의 국내 대형 3사가 함께 측위 정밀도를 높이기 쉬운 ‘RTK-GPS’를 채택, 차재의 GPS 수신기로 수신한 위치 정보와 농지의 가장자리에 설치한 보정용 GPS 유닛의 위치 정보를 대조해 오차를 1cm정도로 측위한다.

또한 주행 중의 차체의 흔들림을 자이로센서로 감지해 보정함으로써 대략 5cm 정도의 오차로 원하는 궤도를 주행해 레벨2의 무인 자율주행을 실현할 수 있었다. 측위 오차를 줄임으로써 최적의 경로로 논갈이가 가능하며 작업시간도 대폭 줄일 수 있다.

도입 직후에 한번만 농지의 외주(바깥 둘레)를 수동으로 주행해 농지의 면적과 형태를 인식시키면 그 이후부터는 농지의 바깥 둘레를 벗어나지 않고 논갈이나 써레질을 자동으로 할 수 있게 된다.

장애물 감지 등의 기구는 승용차 등과 동일하게 갖춤으로써 부주의로 인해 농기계에 접근한 사람이나 농지에 방치되어 있는 다른 농기계나 농기구 등으로의 접촉을 피한다.

-- 과제는 비용, ‘미치비키(준천정위성)’에 기대 --

● 배달∙청소한다 → 미쓰비시지쇼(三菱地所), 소테쓰(相鉄) 기업
스스로 지도를 제작해 길을 선정

자율주행은 자동차만 해당되는 것이 아니다. 로봇에 자율주행의 기능을 탑재하면 청소나 화물 운반 등 지금까지 사람 손에 의지해 왔던 작업을 효율적으로 할 수 있게 된다. 선진 기업은 이미 오피스나 상업 시설에서 자율주행 기술을 사용해 일손 부족에 대한 대책 및 생산성 향상에 활용하고 있다.

미쓰비시지쇼는 2019년 5월에 도쿄 마루노우치(丸の内) 에리어에서 자율주행 운반 로봇을 활용해 빌딩 간에 화물을 운반하는 실증실험을 1주일에 걸쳐 시행했다. 일본에 처음으로 상륙한 미국의 로봇 개발업체인 마블(Marble) 제품의 자율주행 운반 로봇을 사용해 근접한 위치에 있는 빌딩 간을 자율주행으로 이동시켜 물건을 배송했다. 스마트폰으로 식사를 부탁한 주문자에게 음식점으로부터 음식물을 운반하는 경우를 상정한 실증실험은 성공적으로 마칠 수 있었다.

“당사가 관리하는 다양한 시설에서 로봇을 어떻게 활용할 지를 검증해, 더 나아가서는 차세대 물류 방식을 모색하고 싶다”라고 미쓰비시지쇼의 시부야(渋谷) DX추진부종괄은 말한다.

미쓰비시지쇼가 도입한 마블제(製) 로봇의 최대 특징은 실내∙실외와 상관없이 자유롭게 자율주행을 할 수 있다는 점이다. 미리 학습한 지도 정보로부터 루트를 자동으로 정해 주행한다.

사용 방법은 다음과 같다. 먼저 리모컨으로 로봇을 조작해 지도 정보를 만들고 싶은 루트를 주행시킨다. 이 때 로봇은 복수의 카메라와 LiDAR 센서를 사용해 스스로 지도를 만들어 낸다. 자동 도어 등도 열린 상태와 닫힌 상태를 화상으로 학습시키는 것 만으로 원활하게 도어를 통과할 수 있게 된다.

마블제 로봇은 GPS의 도움 없이 스스로 학습한 지도 정보를 바탕으로 실내에서도 주행할 수 있다. 주행 중에 장애물을 피하거나 사람이 튀어나올 경우에는 즉시 정지해 우회하는 등이 가능하다.

시부야 씨는 “자율주행 기술은 이미 화물을 운반하는데 활용할 수 있는 레벨이 되었다”라고 말한다. 한편, 현 시점에서는 도로교통법이 공공도로에서의 자율주행을 규제하고 있다. 건물도 로봇과 공존한다는 전제가 없기 때문에 도로 폭이 충분하지 않는 경우가 있는 등 ‘테크놀로지 이외의 다른 과제가 많은 것도 사실’(시부야 씨)이다.

향후 본격적으로 로봇이 활용된다면 “로봇과의 공존을 전제로 건물을 설계할 필요가 있다”(시부야 씨). 앞으로는 엘리베이터 회사와 연대해 로봇이 엘리베이터에 탑승해 다른 층으로 이동할 수 있는 시스템 구축도 연구할 예정이다. 시부야 씨는 “공항이나 상업 시설 등 당사가 운영하는 시설에서 1년 이내에 본격적으로 도입하고 싶다”라고 말한다.

-- 1대로 청소 작업자 1명분을 커버 --

 -- 끝 --