Nikkei Automotive_2017.1. 특집 (p50~55)

고정밀도지도, 2018년에 실용화로
자율주행에 불가결한 고정밀도(高精密度)지도 경쟁 격화

자율주행에 반드시 필요한 고정밀도 지도를 둘러싼 경쟁이 격화되고 있다. 앞서는 유럽과 미국을 따라잡기 위해, 일본은 All Japan 체제로 임하고 있다. 우선은 국내의 주요 고속도로를 2018년까지 망라할 계획이다. 단, 사업의 채산성이나 Probe 정보의 취급 등 불투명한 부분도 적지 않다.

-- 주요국 고정밀도 지도 현황 --
자율주행 전용 고정밀도 지도를 둘러싼 움직임이 활발하다. 미쓰비시전기와 지도관련 5개 회사(ZENRIN, Pasco, AISAN Technology, INCREMENT P, TOYOTA MAPMASTER)는 2016년 6월, 9개의 국내 자동차회사와 함께 고정밀도 지도의 사업화를 검토하는「Dynamic Map Platform(DMP)」을 설립하였다. 2018년의 고정밀도 지도의 실용화를 목표로 한다.

미쓰비시전기와 지도관련 5개 회사는 2015년에 컨소시엄을 조직하고, 내각부가 주도하는 프로젝트「전략적 이노베이션 창조 프로그램(SIP) 자율주행시스템」안에서 고정밀도 지도 정비에 관한 조사를 수탁하여 검토를 진행하였다. DMP는 그 성과를 바탕으로, 지도 정비나 실증, 운용을 위한 검토를 시행한다. 그들 검토 결과를 기반으로 2017년 중에 사업 회사가 설립될 예정이다.

일본에서 지도 정비가 “All Japan”체제로 DMP에 일원화된 것에 대응하여, 해외에서는 지도 회사들의 경쟁이 격화되고 있다. 목표는 마찬가지로 2018년의 실용화다. 독일 자동차회사 Audi, BMW, Daimler의 기업연합이, 2015년에 핀란드 Nokia의 자회사인 독일의 지도회사 HERE를 31억 달러(약 3490억 엔)에 인수하였다. 이 HERE이, 2016년 1월에 미국 라스베가스에서 개최된「CES 2016」에서「HD Live MAP」이라고 부르는 고정밀도 지도 시스템을 개발하였다.

또한 네덜란드의 지도회사인 Tom Tom도 지도작성 기술 분야에서 독일의 Bosch와 제휴하는 등, 자동차업계와의 거리를 줄이고 있다.

-- Cm단위의 위치 정밀도 --
내비게이션 시스템에 사용되는 기존의 지도가 내비게이션 화면에「표시」하는 것이 목표였다면, 고정밀도 지도의 목적은 자율주행 시스템의 제어다. 내비게이션용 지도는 위치 정밀도가 m단위이며, 일반적으로는 상하선 단위의 도로 정보만 갖고 있다. 한편, 고정밀도 지도는 위치 정밀도가 cm단위이며, 도로 정보를 차선 단위로 관리한다. 즉, 차선 단위에서의 경로 작성이나 정체, 도로 공사 파악 등이 가능하다. 단, 정비에 드는 비용도 크고, 일본의 경우는 주요 도로의 지도화에 1000억 엔 이상, 매년 지동 갱신에도 수십 억 엔이 든다고 한다.

그래도 정비를 서두르는 이유는, 레벨4(완전자율)와 같은 고도의 자율주행 실현에 고정밀도 지도가 필수이기 때문이다. DMP사장인 나카시마(中島) 씨는「2~3년 전까지는『지도 vs 카메라나 레이더 등의 차량탑재 센서』라는 대립 구조에서 논의되는 일이 많았지만, 최근에는『모두다 필수』라는 견해가 일반적이다」라고 설명한다.

그 이유는 고정밀도 지도와 차량탑재 센서를 조합함으로써, 기존에는 불가능했던 상세한 도로 정보나 주변물의 절대 위치를 얻을 수 있기 때문이다. 이에 따라, 자동브레이크나 차선유지 지원 시스템과 같은 운전지원 기능에서 대폭적인 기능 향상이 기대된다.

예를 들면 자동 브레이크의 경우, 오작동을 줄이거나 장애물에 대한 감지 정밀도가 향상될 것이다. 차선유지 지원 시스템에서는 도로 경사면이나 커브 곡률 반경 등에 따른 자동 조작이나 앞선 차량과 차선이 모두 없는 상태에서 차선 중앙 유지가 가능해 진다.

유럽의 고정밀도 지도의 유력 기업은 HERE과 Tom Tom이며, 전세계로 사업을 전개하고 있다. HERE의 경우는「3~4년 전부터 미국과 유럽의 고속도로를 중심으로 HD Live MAP의 정비를 추진하고 있다」(HERE의 Head of Asia-Pacific Go-To Market & Operations의 Mandali Khalesi 씨)고 설명하며, 2018년에라도 일반차량에 대한 데이터 제공을 개시할 예정이다.

미국에서는 Google이 자율주행 차의 개발과 병행하여 세계 각지에서 고정밀도 지도 정비를 추진하고 있다. Google의 지도서비스「Google Map」의 정보갱신 작업의 일환으로 착착 정비를 진행하고 있는 모양이다. 배차서비스를 제공하는 Uber도 새로운 “태풍의 눈”으로서 존재감을 키우고 있다. Uber는 2015년 6월에 Microsoft의 지도 사업의 일부를 인수하여, 2016년 8월에는 고정밀도 지도 정비에 5억 달러(약 562억 엔)를 투자할 계획도 밝혔다.

--「2020년」에 맞춘다 --
이러한 유럽과 미국을 따라잡기 위해 설립된 것이 DMP다. DMP는 우선 2016년 안에 국내의 고속도로 고정밀도 지도 300km 분을 작성. 샘플 지도로써 일본의 자동차회사에 제공하여, 자율주행 개발에 사용할 수 있도록 하였다. 그대로 사업화가 진행되면 2017년에 2만km 분, 2018년에는 1만km 분의 고속도로를 지도화하여 국내의 주요 고속도로를 망라하여, 자동차회사가 2020년으로 계획하고 있는 고속도로에서의 자율주행에 맞출 예정이다. 그 후에도 자동차회사의 개발에 보조를 맞춰, 일반도로를 지도화하는 검토를 진행 중이라고 한다.

DMP는 자율주행 관련 표준화 단체인「Open AutoDrive Forum(OADF)」등이나 HERE과도 연계하여, 지도 데이터베이스의 인터페이스 등의 표준화를 위한 활동도 추진해 나간다. 도요타자동차 등 일본회사가 유럽 전용 자동차에 HERE의 지도를 채용하고 있지만, HERE은 일본 국내의 지도를 제공하지 않고 있기 때문에 DMP와는 경쟁하지 않는다. HERE이 DMP와 협조하는 것은, DMP의 출자회사인 일본의 자동차회사와의 관계를 강화할 목적이 있다고 보여진다.

일본에서 지도정비를 DMP에 집약하게 된 배경에는, 지도회사와 자동차회사에 각각의 사정이 있는 것 같다. 일본의 지도회사 입장에서 보면 고정밀도 지도를 정비하는 데는 큰 비용이 든다. 한편,「지도 측량은 누가 해도 비슷한 데이터를 얻을 수 있기 때문에 타사와의 차별화가 어렵다」(지도회사 관계자)는 측면도 있다.

더욱이 현재로서는 유럽과 미국에 비해, 일본 이외에서는 사업을 전개하기가 어렵기 때문에, Scale Merit(규모의 경제성)을 얻기 어렵다. 한편, 자동차회사 입장에서는, 일본 시장만을 위해 지도에 그렇게 큰 비용을 투자할 수 없다. 이러한 양자의 생각이 일치하여, DMP를 설립하게 되었다고 볼 수 있다.

일본과 유럽, 미국에서는 지도 업계와 자동차 업계의 역할 분담도 다르다. 예를 들면 HERE의 경우, 모회사인 Audi나 BMW, Daimler와 공동으로 고정밀도 지도 정비를 추진하고 있지만, 지도 전송 서비스는 HERE이 일괄하여 담당하고 있다. Bosch와 지도 정비를 협업하고 있는 Tom Tom도 마찬가지다.

한편, 일본은 DMP가 출자회사인 ZENRIN이나 Pasco와 같은 지도관련 회사를 통해 지도를 정비하고 있지만, 전송 서비스는 자동차회사가 자사의 차량에 대해 개별적으로 제공한다는 계획이다. 상세한 사항은 아직 정하지 않았지만, 도요타자동차의「T-Connect」나 닛산자동차의「CARWINGS」, 혼다의「Internavi」와 같은 기존의 Telematics Service의 연장선상으로서 제공될 것으로 예상된다.

-- 최소 시간단위로 정보를 계층화 --
자율주행 전용 고정밀도 지도는, DMP의 회사명에도 나타나 있듯이「Dynamic Map」이라고도 부른다. 그 이유는 고정밀도 지도가 도로나 건물과 같은 시간적으로 변화가 적은 정보뿐 아니라, 일시적인 교통 규제나 사고, 정체와 같은 시시각각 변하는 동적인 정보를 갖고 있기 때문이다. 이처럼 시간적인 변화의 정도가 다른 정보를 효율적으로 관리하기 위해, 지도 정보를 시간 변화의 정도에 따라 계층화하고, 그것들을 합쳐서 관리하는 방법이 검토되고 있다.

우선, 기반이 되는 것은 도면이나 차선, 표식, 구조물과 같은「정적(靜的) 정보」로 구성되는 고정밀도의 3차원(3D) 디지털 지도다. 도로나 건물은 자주 변하지 않기 때문에 정보 갱신은 월 단위가 된다. 그 위에, 교통 규제나 도로 공사, 광역의 기상 정보와 같은 시간 단위로 변하는「준(準) 정적 정보」층을 올린다. 또한 그 위에, 사고나 정체, 게릴라성 호우 등과 같이 분 단위로 변하는「준 동적(動的) 정보」층이 올라온다. 그리고 최상위에 주변 차량과 보행자, 신호와 같은 초 단위로 변하는「동적 정보」층이 겹쳐진다.

앞에서 기술했듯이, 일본에서는 자동차회사가 개별적으로 전송 서비스를 제공하는 방식을 계획하고 있다. 각 회사에서 서비스 차별화를 만들 필요가 있기 때문에, 일본에서는 고정밀도 지도의 내용을「협조영역(공유 데이터)」과「경쟁영역(부가 데이터)」으로 나눈다. 교통 규제나 도로 공사와 같은 공공정보나 3D지도 데이터가 협조영역이며, 일반 차량의 센서에서 얻는 데이터(Probe 정보)에 기반한 정보나 차선과 신호∙도로 표식 관련 정보 등이 경쟁영역이다. DMP가 주체가 되어 협조영역의 데이터를 정비하고, 이에 지도회사와 자동차회사가 경쟁영역 데이터를 부가하여 전송 서비스를 제공하는 구조다.

고정밀도 지도의 기반이 되는 3D지도는, DMP가 고정밀도 GPS나 카메라, 레이저 레이다(LiDAR), 관성측정장치(Inertial Measurement Unit, IMU) 등을 갖춘 측량차량을 주행시키는 방법으로 작성한다. 출자회사인 지도관련 5개사가 DMP로부터 수탁을 받아, 지역 별로 계측을 분담하는 방법을 검토하고 있다고 한다. 측량차량에서 도로나 도로 주변의 점군∙화상데이터를 계측하여, 이것을 기반으로 3D지도 데이터를 작성한다는 흐름이다. 카메라 화상과 LiDAR에 의한 점군을 대조하여 3차원 데이터를 생성한다.

예를 들면 노면에 표시된 흰 선의 경우, 카메라 화상으로부터 흰 선 영역의 경계선을 추출. 같은 위치에 있는 점군을 보정하면서 연결함으로써 3차원 데이터로 변환한다. 단, 이러한 변환처리를 수작업으로 하게 되면 방대한 시간이 걸린다. 그래서 DMP에서는 출자회사인 ZENRIN이 보유한 자동 변환 기술 등을 활용하여 지도 작성을 효율화할 생각이라고 한다.

-- 앞으로는 일반차량으로도 정보 갱신 --
현재, DMP나 HERE, Tom Tom과 같은 지도회사들은 측량차량을 사용하여 고정밀도 지도를 정비하고 있지만, 앞으로는 측량차량에만 의존한 운영은 어려워질 것으로 전망하고 있다. 그 이유는 고정밀도 지도에 사용하는 측량차량은 가격이 1대에 수천만 엔씩이나 하기 때문에, 대수를 늘리는 것이 어렵기 때문이다. 그래서 검토되는 것이 비용이 저렴한 간이 계측차량을 사용하는 방법이나, 3차원 계측이 가능한 자율주행 차를 활용하는 방법이다.

그 중에서도 유력시되는 방법이 자율주행 차의 활용이다. 일반도로에서의 자율주행을 위해 LiDAR의 탑재가 예상되고 있다. 예를 들면, Pioneer는 광디스크로 축적한 광학기술을 활용하여, 자율주행을 위해 2023년 무렵에 만 엔 이하의 LiDAR의 제품화를 계획하고 있다. 이 LiDAR은 물체인식이나 자기위치 추정뿐 아니라, 지도 갱신에도 사용될 것으로 예상하고 있다.

이 계획을 위해 Pioneer는 2016년 5월, 자율주행 차의 LiDAR에 의한 지도 갱신 시스템을 HERE과 공동으로 개발한다고 발표하였다. HERE은 자사의 HD Live MAP을 이용하는 모든 차량의 Probe 정보를 지도 갱신에 사용하는 방향성을 밝혔다.「모회사와는 독립된 서비스라는 사실을 제시하기 위해, Audi와 BMW, Daimler에 의한 지주 비율을 2018년내에 절반 이하로 한다」(HERE의 Khalesi)고 한다.

-- 지도 전송 실증실험이 시작된다 --
내비게이션용 지도는 모든 데이터를 차량에서 보유하는 것이 일반적이지만, 자율주행용 고정밀도 지도의 경우는 그것이 불가능하다. 그 이유는 고정밀도 지도의 데이터 양이 방대하기 때문이다. 전국의 주요 도로를 지도화할 경우, 정적인 3D지도 데이터 만으로 수 테라 바이트가 된다고 한다. 또한 시시각각 변하는 동적인 정보를 실시간으로 갱신하는 구조도 필요하다. 그래서 고정밀도 지도의 경우는 클라우드의 서버에 광역 지도 데이터를 두고, 차량에 좁은 지역의 지도 데이터나 변화된 정보를 전송하는 방법이 검토되고 있다.

고정밀도 지도의 전송 방법으로는 DSRC(Dedicated Short Range Communications)에 의한 통신 등도 검토되고 있으나, 기존의 네트워크를 활용할 수 있는 휴대전화망이 비용 면에서 유력시되고 있다. 그래서 일본에서는 총무성에 의한 자율주행 관련 프로젝트로서, 휴대전화망을 사용한 고정밀도 지도의 전송 실험이 추진되고 있다. NTT도코모와 Pasco가 총무성의 위탁사업으로서 2016년 7월에 공동으로 개시하였다.

이번 실험에서는 Edge Computing 기술에 의한 효율적인 지도 전송을 목표로 한다. Edge Computing에서는, 이용자 근처에「Edge Server」를 분산 배치함으로써, 정보처리의 지연이 줄어들고 데이터 분산도 가능하게 된다. 실험에서는 요코스카시(横須賀市)의 요코스카리서치파크(YRP)에 있는 3개의 휴대전화 기지국에 Edge Server를 배치한다. 지역 별로 분할된 고정밀도 지도를 각 서버에 두고, YRP 안을 주행하는 자율주행 차에 전송한다.

실험은 2016년~2018년도의 3년간을 예정하고 있으며, 변화가 있는 수정데이터만을 전송함으로써 휴대전화망에 걸리는 부하를 줄이는 방법이나, 이동 중인 차량이 접속 기지국을 변경하면서 통신을 계속할 수 있는「Hand Over」등을 검증한다. 처음에는 기존의 통신방식인 LTE를 사용하지만, 차세대 방식인 5G도 시야에 넣고 고려한다.

-- 문제시되는 All Japan의 경쟁력 --
이처럼 착착 진행되는 고정밀도 지도 정비이지만, 일본이라는 한정된 시장에서 사업 수익을 얻을 수 있을지는 미지수다. 자율주행 이외의 용도로써 방재나 도로 보수 등에 활용하는 방법도 검토되고 있으나, 비용 부담을 포함한 구체적인 논의는 아직 시작되지 않았다. Scale Merit를 얻기 위한 해외 전개도 지금 현재는 불투명하다.

「지도 정비가 아직 미진한 아시아 나라들에서 사업을 전개할 수 있을 것으로 기대된다」(DMP 관계자)고 하는 의견도 있다. 단, 그렇게 될 경우, 세계 각지에서 지도 정비를 둘러싸고 격전을 벌이고 있는 HERE이나 Google 등과도 경쟁해야만 한다. 고속도로 지도 정비까지의 과정은 예측되지만, 그 앞의 일반도로 지도 정비로 연결될 수 있을지는 불투명하다. 만약 연결되지 못할 경우, 일반도로의 자율주행은 특정노선을 왕복 주행하는 용도로 한정될 우려가 있다.

또한 일본의 경우, HERE이 주장하는 “집단지성(Collective Intelligence)”에 의한 기반 지도의 갱신이 실현될 수 있을지도 미지수다.「Probe 정보는 경쟁영역」이라고 생각하는 자동차회사가 적지 않기 때문이다. 유럽의 자동차회사는 HERE를 중심으로 Probe 정보를 수집할 파트너기업을 모집하고 있지만, T-Connect나 CARWINGS, Internavi와 같은 기존의 수집 플랫폼을 각자 소유하고 있는 일본의 회사들이 파트너를 모으는 것은 쉽지 않다.

SIP에서 자율주행시스템 프로젝트를 총괄하는 도요타자동차의 구즈마키(葛巻) 씨는「DMP에게 Probe 정보의 취급은 아직 백지 상태다」라고 설명한다.「정보의 “신선함”이 고정밀도 지도의 성패를 좌우한다」(업계관계자)고도 말할 정도로 All Japan의 경쟁력이 문제시될 것 같다.

   -- 끝 --