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Nikkei X-TECH_2023.7.20

예방 안전의 '사상'이 바뀐다
위험을 긴급 회피하는 닛산의 신기술

닛산자동차는 23년 6월 6일, 가나가와현 요코스카시에 있는 자사의 테스트 코스에서, 차세대 LiDAR(레이저 스캐너)를 이용해 긴급 회피 성능을 높여 개발중인 운전지원 기술의 데모를 공개했다. 20년대 중반까지 기술개발을 완료해 신형차에 탑재할 계획이다. 그리고 30년까지는 거의 모든 신형차에 탑재하는 것을 목표로 한다.

이 운전지원 기술의 가장 큰 특징은 교통 상황의 차이에 따라 위험 회피 방법을 바꿀 수 있다는 점이다. 예를 들면, 자동 브레이크로 차량을 긴급 정지시키는 것이 좋은 경우인지, 정지시키지 않고 감속하면서 통과하는 것이 좋은 경우인지를 순식간에 판단해 위험을 회피할 수 있는 ‘최적’의 수단을 실행한다.

지금의 자동 브레이크는 전방 차량이나 이륜차, 보행자 등과의 충돌 사고를 피하기 위해 차량을 세우는 것을 전제로 하고 있다.

앞으로 예방 안전의 사상은 ‘전체 최적’이 기본이 된다. 주변의 교통 상황을 바탕으로 최적의 위험 회피 방법을 선택하고, 상대 차량 등을 포함한 전체의 피해를 최소한으로 억제한다는 사고방식이다. 일반도로의 '레벨4' 이상의 자율주행에서 사고를 피할 때도 이 개념이 필요하다.

현재 세계 자동차업체들도 이 같은 사고방식을 바탕으로 자사의 첨단운전자보조시스템(ADAS)을 진화하는 방안을 추진하고 있다. 이번에 데모를 공개한 닛산의 지원 기술 ‘Ground truth perception’은 그 일례이다.

-- 레벨4 이상의 자율주행에서도 필요 --
위험의 긴급 회피를 목표로 하는 닛산의 지원 기술은 어떤 교통 장면에서 필요할까? 닛산은 그 예로서, (1) 고속도로에서 선행차가 옆 차선의 차량과 부딪히며 자차 앞에서 전복하나 장면, (2) 일반도로를 주행하는 중에 옆 차선의 차량이 자차 앞으로 갑자기 끼어든 장면, (3) 일반도로 옆의 주차 공간에서 차량이 갑자기 튀어나온 장면, (4) 빨간 신호를 무시한 차량이나 이륜차가 감속하지 않고 교차로 진입해 들어온 장면을 들 수 있다.

이런 복잡한 사고가 발생하는 빈도는 적을지 몰라도 여러 요인이 얽혀 발생하기 때문에 모든 장면을 탁상에서 예측하기는 어렵다. 전자기술/시스템기술개발본부 AD/ADAS 선행기술개발부의 이지마(飯島) 부장은 “실제 환경에서 발생하는 사고를 관찰하며 많은 데이터를 수집해 분석하고 있다. 그 결과를 바탕으로 위험을 긴급 회피할 수 있는 기술의 확립을 목표로 한다”라고 설명한다.

'레벨4' 이상의 자율주행(무인운전 포함)에서도 위험을 긴급 회피하는 지원 기술은 필요하다고 한다. ‘레벨3’까지의 자율주행이라면 시스템이 대응할 수 없는 장면에서는 운전자가 가감속이나 조타를 실시함으로써 회피할 수 있을 가능성이 있다. 반면에 일반도로를 포함한 레벨4 이상의 자율주행에서는 시스템만으로 복잡한 사고를 긴급 회피해야 한다.

일반도로에서 레벨4의 자율주행은 30년대 중반부터 40년대에 걸쳐 실현할 것으로 닛산은 보고 있다. “도쿄 시내의 로보택시(자율주행 택시) 등 한정된 지역부터 서비스를 시작하고, 그로부터 약 10년 후에는 일반 차량에도 보급될 것으로 예상한다”(이지마 부장).

-- 슬림형 고성능 LiDAR를 탑재 --
닛산이 공개한 데모에서는 중형차 ‘스카이라인’을 베이스로 개발한 실험 차량을 사용했다. 실험 차량에는 주위를 감시하는 센서로서, 단안 카메라와 밀리미터파 레이더와 함께 미국 루미나(Luminar Technologies)의 차세대 LiDAR을 지붕의 전방에 탑재했다.

루미나의 차세대 LiDAR의 성능은, 현 시점에서 여러 업체가 개발 중인 LiDAR 중에서 최고 수준이다. 탐지거리는 현행품의 약 2배에 해당하는 300m에 달한다. “130km/h 차량 속도에 대응하기 위해서는 적어도 300m의 탐지거리가 필요하다”라고 닛산의 ADAS 개발담당자는 설명한다. 또한 수평 시야각은 120도, 수직 시야각은 25도 이상, 각도 분해능은 0.05도이다.

실용화의 과제가 되는 LiDAR의 소형화도 진행되고 있어 지붕 앞부분에 콤팩트하게 (외관 디자인을 손상시키지 않고) 장착할 수 있게 됐다고 닛산의 ADAS 개발 담당자는 말했다. 실제로 과거 실험 차량 높이와 비교하면 상당히 소형화되었다.

LiDAR 이외의 센서의 탑재 개수와 탑재 위치를 보면, 전방 감시용 단안 카메라(프론트 카메라)는 2개이며 하나가 원거리용, 다른 하나는 근거리용이다. 근거리용 카메라의 수평 시야각은 120도로 광각화했다. 2개의 카메라는 프론트 윈도우 상부 실내 측에 탑재한다.

밀리미터파 레이더(77GHz대에 대응)는 차량 앞부분에 3개, 후방에 4개 탑재한다. 이 밖에 주변 감시 카메라를 총 9개 장착한다.

장착 위치는 지붕 좌우에 2개, 도어 미러 좌우에 2개, 프론트 펜더 후부 좌우에 2개, 프론트 그릴과 후부 범퍼, 지붕 후방(루프 핀)에 각각 1개로 되어 있다. 센서의 정보를 사용해 주위의 대상물을 인식하는 알고리즘이나 복수의 센서 정보를 조합한 센서 퓨전 알고리즘 등은 닛산이 인소싱화하고 있다.

-- 2개의 데모에서 위험을 긴급 회피 --
이러한 센서를 연계시킨 퓨전 시스템을 탑재한 실험 차량을 이용해 닛산은 위험의 긴급 회피를 상정한 2가지 데모를 선보였다. (1) 현행 ADAS에서는 회피가 어려운 경우, (2) 위험한 장면이 연속되는 경우이다.

전자의 데모에서는 교차로에서 이륜차가 실험 차량의 주행차선 측(왼쪽)에서 튀어나오는 장면을 재현했다. 실험 차량 속도는 60km/h, 이륜차 속도는 20~25km/h다. 데모는 두 차례 실시했고, 1차 데모에서는 이륜차와의 충돌을 피할 수 없다고 시스템이 판단해 자동으로 브레이크를 걸어 차량을 정지시켜 이륜차와의 충돌을 피했다.

2차 데모에서는 1차와 같은 속도의 이륜차가 1차 때보다 빨리 발진했다. 이 상태에서는 차량을 정지시키지 않고도 이륜차와의 충돌을 피할 수 있다고 판단해, 자동으로 제동을 걸어 감속하면서 이륜차를 통과시켰다. 이륜차가 앞을 통과한 후에는 감속된 속도를 유지하면서 교차로를 통과했다.

이륜차와 실험 차량의 위치와 속도를 순식간에 판단해 위험 회피 방법을 바꿀 수 있는 것이 특징이다. 알고리즘 개량을 통해 이러한 제어를 가능하게 했다. 현행 자동 브레이크는 차량을 멈추는 것을 전제로 하기 때문에 위험 회피 방법을 순식간에 바꾸기는 어렵다.

후자의 데모에서는 일단 실험 차량이 주행하는 차선의 좌측 주차 공간에서 차량이 튀어나오고, 이후 차선 우측에서 보행자가 횡단해 오는 장면을 재현했다. 실험 차량의 속도는 전자의 데모 때와 동일한 60km/h이다.

주차 공간에서 튀어나온 차량에 대해서는 자동으로 브레이크를 걸어 감속하면서 조타를 자동으로 제어하며 진행 방향을 오른쪽으로 바꿔 튀어나온 차량과의 충돌을 피했다. 그 후 차선 오른쪽에서 횡단해 온 보행자와의 충돌을 피하기 위해 자동으로 브레이크를 걸어 차량을 정지시켰다.

이러한 제어를 실현하기 위해서는 고성능 LiDAR가 필요하다고 한다. 닛산의 ADAS 개발 담당자는 "얻을 수 있는 데이터의 정확도가 다른 센서보다 높다. 예를 들면, 정지할지 정지하지 않고 통과할지 판단하는 데 LiDAR는 필수다”라고 강조한다.

실용화를 위해서는 LiDAR의 비용이 단안카메라나 밀리미터파 레이더보다 비싸다는 과제를 해결해야 한다. 다만 단안 카메라와 밀리미터파 레이더의 비용도 차량에 탑재되기 시작했을 때는 비쌌지만 탑재 수가 늘어나는 데 따른 양산 효과 등으로 원가는 낮아졌다. “LiDAR도 마찬가지다. 현재는 비용이 비싸지만 탑재 수가 늘어나면서 비용은 낮아질 것이다”(닛산의 ADAS 개발 담당자).

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