자율 주행 자동차의 실현

기사입력 2017.02.01 11:29
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1. 자율 주행 제어

 

Read Exhibition 주최로 제8회 Car Electronic 기술전에서 제시된 주요 업체의 출품 개요와 발전사항을 설명한다. ZMP는 자율 주행 개발 플랫폼(Robot car Mini-Van)의 실물 자동차를 전시하였다. 시판된 도요타 에스테마 하이브리드를 기본 차량으로 한 것으로서, 자동차 네트워크 CAN을 도입하였다. 탑재되고 있는 각종 센서 정보를 취득하여 동사의 독자 컨트롤러에 의해서 주행을 제어할 수 있는 연구개발용 실험 차량이다. 컴퓨터에 의해서 주행제어가 가능하기 때문에 운전지원 기술이나 자율 주행 기술 개발에 활용될 수도 있다. 옵션으로서 2차원/3차원 레이저 센싱, 스테레오 카메라/단안카메라, 미리파 레이더, 차량의 위치를 파악하는 위치 센서 등도 탑재가 가능하다. 당사에서는 2020년에 로봇 택시의 실용화를 위해서 일본 시나가와현 및 아이찌현에서 도로시험을 하고 있다. 다양한 과제가 산적해 있으나 예정대로 진행하고 있다고 한다. 또한 동사에서는 "Robot Car I/O Series"의 최신 모델도 발표하였다. 디스크 용량의 증가, 최신 와이파이 대응 등에 의해서 종래 제품과 비교해서 개발환경이 좋아져서 보다 순조로운 연구개발 및 실험이 가능하게 되었다.


Dai Nippon Printing(DNP) Hypertech사의 부정개정방지 크랙대책소프트(Crackproof)는 높은 보안기능을 추가할 수 있는 견고한 솔루션이 된다. 현재 자동차 전자 제어화에 따라 제어 시스템에 있어서 어플리케이션의 보안 대책의 중요성이 높아지고 있다. 자동차가 인터넷을 통해서 연계하는 어플도 나오고 있어서 제어계의 어플리케이션이 크랙되면 자동차의 제어 데이터나 자동차 컴퓨터의 사양정보가 누설되어서 악용될 수도 있다. 또한 자동차에 대한 리모콘 컨트롤 기능을 갖고 있는 스마트폰 어플이 크랙되어서 자동차 문의 잠금 등이 부정적으로 될 위험성도 있다. 이와 같은 상황에 대해서 "Crack Proof"는 간단한 조작으로 보안 기능을 부가시킬 수 있어서 중요한 기술, 지적 재산이나 정보 누설을 방지할 수가 있다.

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지금 동사에서는 이 "Crack Proof"에 맞춰서 자동차용 통신기기에 내장된 통신데이터를 암호화, 정보기기의 인증과 관리를 전용 서버로 하는 시스템을 활용한 자동차 업계용 보안 대책 서비스 제공을 2016년 1월부터 개시하였으며 향후 5년간 50억엔의 매출을 예상하고 있다.


Infineon Technologies는 지금까지 약 200억개의 보안 컨트롤러를 산업용 자동시스템이나 스마트폰, 의료기기용으로 출하하고 있어서 보안에 관한 풍부한 경험 및 노하우를 보유하고 있다. 이번 동사에서는 폭넓은 산업분야에서 실적이 있는 보안 솔루션 "OPTIGA Trust E"를 자동차업계를 위해서 제안할 예정이다. 동 솔루션은 256Bit의 ECC와 SHA-256을 채용한 컨트롤러를 탑재하였다. 잠금 관리기능이나 증명서 생산, 검증기능 등을 지원한다. 또한 사전에 프로그램된 모든 잠금 장치를 포함한 턴키 셋업(Tunkey Setup)에 의한 설계, 통합, 도입의 노고를 최소한으로 억제할 수가 있다.


에치아이사에서는 자동차용 HMI를 중심으로 독자 개발 솔루션 라이센스를 공여하여 디자인과 개발을 협력하는 사업을 추진하고 있다. "Exbeans UI Conductor"는 HMI를 개발하기 위한 "오사링 툴"이 된다. 툴 상에서 동작을 확인하면서 개발할 수 있어 "Track & Drop" 조작으로 UI를 작성할 수가 있다. 또한 다중 테스트 기능을 탑재하고 있어서 중앙표시장치나 헤드업디스플레이(HUD), 미러클러스터 등 복수 화면의 HMI를 종합적으로 디자인과 제어하는 것이 가능하다. 컨셉에 따라서 공간을 만들어주는 시스템의 최적화에 의해서 종합 운전석 개발 등에 기여한다.

 

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2. 카 일렉트로닉스 최첨단

 

PJ Inter-Technology사는 개별반도체 및 수동전자부품의 전문 판매업체로서 어플리케이션 시장으로서의 산업용과 의료기기, 통신, 컴퓨터 등의 폭넓은 분야에서 다양한 제품을 제공하고 있다. 그중에서도 자동차분야의 매출이 약 24%를 점유하여서 중요한 시장에 자리잡고 있다. 덴소나 컨티넨탈, 보쉬, 델파이 등의 중요한 Tier 1에서 Tier 2, Tier 3까지 폭넓게 자동차 관련 기업에 제품을 제공하고 있고 많은 제품에서 높은 점유율을 가지고 있다. 당사의 강점은 품질에 있다. 많은 업체가 취득하지 못한 AEC 인증을 거의 모든 제품이 취득하고 있어서 자동차 제품에서 요구되는 엄격한 품질 요건에 대응하고 있다고 한다. 이번 전시에서도 다이오드나 파워 MOSFET, 광전자집적회로 등의 업계 최첨단 제품을 소개했다. 근접 센서와 IR 이미터(Emitter) 등을 사용한 모션(제스처) 제어센서 보드나 인포테인먼트 용도용 투과형 광센서의 데모 등으로 주목을 받았다.


STMicro electronics사도 이스라엘의 오도독스사와 V2X 솔루션을 공동개발하고 있다. V2X 기술은 자동차와 자동차간(V2X)와 도로와 자동차간(V2I)을 무선으로 접속하여 마주오는 자동차 등과의 사전경고의 공유나 신호대기 시간의 단축 등 교통사고 방지나 도로 정체의 개선에 사용된다. 오도독스의 칩셋은 세계적으로 대응 가능한 V2X 하드웨어 및 소프트웨어 솔루션으로 ECU의 구성요소를 모두 포함하였다. 이것은 STMicro의 위성위치시스템용 IC를 조합하는 것으로서 세계 최고의 위치시스템(측위 성능) 성능을 실현한다. 이 IC "TESEO GNSS Reciever"는 GPS이다. Galileo, GLONASS, COMPASS 등의 복수 위성 위치 시스템을 동시에 처리할 수 있기 때문에 신호가 차단되기 쉬운 고층빌딩 사이에서 안전하게 위치를 잡을 수 있다. 2016년 후반에는 V2X용 SoC로서 베이스 밴드 칩과 보안요소를 원칩화한 제품을 출시 할 계획이다.


On Semiconductor사는 첨단자동차 전장 하부에 광범위한 솔루션을 제공하고 있다. 자동차 분야는 매출의 약 31%를 점유하고 있는 최대 어플리케이션 시장이 되고 있어서 자동차용 이미지 센서에서는 압도적인 점유율을 보유하고 있다. 이번 전시회에서는 7-MOSFET 내장 소형 파워 모듈과 모터 드라이버에 의한 모터 내장 가능한 소형기판 "3상 BLDC 모터 드라이버-IC & 파워모듈 솔루션"과 자동차용 어플리케이션용으로 소형화와 저전력화를 실현하는 전원관리, 보호, 신호처리 및 개별반도체 제품을 소개하였다.


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다른 분야로는 운전자 모니터링용으로 응용 가능한 스마트 수동센서(온도, 습도, 압력, 신호 강도)를 채용한 자동차용 좌석 체험도 하였다. 이 기술은 자동차 등의 우수시험에도 응용 가능하고 현재 다양한 제안을 하고 있다. 향후 해외 업체를 우선으로 채용이 기대되고 있다고 한다. 사이버 네트워크시스템은 광을 디자인한 형태로 각종 솔루션을 자동차용으로 제안한다. 현재 자동차 업계에서 개발이 진행되고 있는 첨단운전지원시스템(ADAS)에서는 감지부터 디스플레이까지 다양한 곳에서 광학시스템, 광학기술이 필요하게 된다. 예를 들면, HUD 광학계는 설치장소에서 제약이 있는데 여기에 동사의 조명설계 해석 소프트 "Light Tools"를 사용함으로서 휘도 결함이나 삭결함, 이중상, 외광의 영상 혼입 등의 평가, 원인 분석을 할 수가 있다.

    

 

3. 감지기술(부딪치지 않는 기술)

 

1) ADAS 진화의 열쇠인 최신 감지기술

 

• 보쉬 ADAS 감지기술

 

보쉬 시스템컨트롤사업부의 ADAS를 주력하는 감지기술을 소개한다. 운전자 지원시스템으로서는 충돌예지 긴급 브레이크나 차선유지 지원, 헤드라이트 컨트롤, 운전자 모니터링 등 다양한 기능이 개발되고 있다. 이들 기능을 실현하기 위해서 당사에서는 장거리, 중거리 레이더 감지나 야간 카메라, 입체 음향 비디오카메라, 근거리 카메라 등 폭넓게 감지기를 갖추고 있어서 당사 제품군으로 360도 서라운드 감지가 가능하다.


지금 초음파 감지기는 지금까지 2억 5,000만개 이상의 출하 실적을 보유하고 있다고 한다. 동사는 독자적으로 자율 주행기술을 개발 중이고 2017년에 Integrated Cruse Assistance(차선내에서 종, 횡 방향의 부분적인 자동제어), 2018년에 "Highway Assistance", 운전자의 의사 확인후 차선변경, 신뢰성 있는 서라운드 감지기 등의 실현을 목표로 하고 있다.


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새로이 2020년에는 "Highway pilot"(자동차선 변경을 포함한 종, 횡 방향의 고도한 자동제어, 복잡한 상황에서 신뢰성 있는 서라운드 감지, 운전자의 지속적인 감시가 필요 없다) 그리고 2025년 이후에는 "Auto pilot"(시가지 포함, 집에서 직장 등 목적지까지 자율 주행, 운전자의 감시가 필요 없음) 실현을 염두에 두고 개발을 진행할 예정이다.

 

• Sony(주) Device Solution

 

Sony(주) Device Solution 사업본부의 신규사업부문 자동차용 이미징 솔루션 사업에서는 소니의 자동차용 이미지 감지기에 대한 강연을 하였다. 자동차 업계에서는 2020년을 계기로 고속도로에서 자율 주행 실현을 목표로 하여 관련기술 개발이 빨라지고 있다. 이 자율 주행을 실현하기 위해서는 안전운전지원 기능으로서 보행자 감지나 차선유지 지원, 정속주행, 차간거리 제어, 교통표지 인식 등의 다양한 감지가 필요하다고 한다. 매년 시행평가의 시험내용이 고도화 하고 있어서 2018년에는 AEB(자동 긴급 브레이크) 자동차의 도입이 예정되어서 감지 기술이 한층 더 고도화가 요구된다고 한다. 자동차 카메라는 용도 확대에 따라서 감도(Signal/Noise), 동적 범위, 해상도, 고온시 특성, 악천후에서의 인식 등 로버스트성(Robust power)이 강해서 요구되게 된다. 동사는 이미 스마트폰이나 카메라, 방송기기 관련 등을 위해서 차별화 기술에 의해서 우월한 성능을 갖고 있는 CMOS 이미지 감지기를 판매하고 있다. 예를 들어 고온시 안정성에 있어서는 우수한 화소 설계 기술과 감지기에 내장된 자동 흑(검은색) 수준 조정에 의한 안정된 감지기를 실현 하였다. 또한 카말 A/D 변환회로에 의한 고속 저노이즈를 실현하는 것과 동시에 양자 효율 개선이나 디바이스의 저배화로 광을 집광하기 쉽게 하는 것으로서 감도의 개선도 가능하다.


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• ㈜히타치 제작소

(부딛치지 않는 자동차/카메라 시스템)

 

동사 연구개발그룹의 제어 이노베이션센터는 자동차의 "안전 안심을 실현하는 자동차 카메라 외계인식 시스템"을 설명하였다. 세계 교통사고를 보면 년간 130만명이 교통사고로 생명을 잃어버리고 있다. 또한 부상자는 2,000만~3,000만명이라고 한다. 손실은 각국 GNP의 1~3%로 올라가고 있다. 일본에서는 안전벨트의 의무화나 에어백의 보급 확대에 따라서 교통 사망자가 매년 줄어드는 경향으로 2015년은 4,100명이 되었으나 일본 정부는 2018년에 교통사고 사망자 2,500명 이하를 목표로 세우고 연구를 강화하고 있다. 사고를 미연에 방지하기 위해서 부딪치지 않는 차량(자율 주행)의 실현이 필요하게 된다.


동사에서는 이 "부딪치지 않는 차량"을 실현하는 자동차 카메라 제품을 몇 년에 걸쳐서 만들고 있고 2001년에 단안카메라를 제품화 하였고 2008년에는 스테레오 카메라를 시장에 투입하고 있다. 이들 자동차 카메라에 더해서 레이저나 미리파 등의 레이저나 소나 등의 감지기술을 조합하여서 차량 주변 환경을 3차원적으로 잡는 것이 가능하게 되었다. 그러나 주행 환경을 실시간으로 고신뢰성으로 감지하기 위해서는 각 감지기의 감지 범위정도, 신뢰성, 응답속도 등을 고려한 전체적인 시스템 설계의 최적화가 중요하게 된다고 동사는 말하고 있다.

 

2) 차량의 음성제어 기술 (웨어러블로 실현/차량 호출)

 

볼보(스웨덴)와 Microsoft(미국)는 웨어러블 차량음성 컨트롤시스템 개발&생산을 발표하였다. 볼보의 대표는 음성인식 단말 "Microsoft Band 2"에 의한 네비게이션의 설정, 히터 가동, 문 잠금, 헤드라이트 점멸 등의 조작을 볼보의 스마트폰 어플리케이션과 웨어러블 디바이스를 통해서 차량에 지시할 수 있다. 양사는 2015년 11월에 홀로-렌즈 테크놀로지를 자동차에 도입하는 사업제휴를 발표하였다. 동 기술은 아이웨어(eye wear)형 홀로그래픽 컴퓨터로서 향후 자동차 전시 방법이나 선정 방법, 매입 방법을 변화시킬 가능성을 갖추고 있다. 현재 볼보는 전통적인 자동차 분야 이외의 새로운 가능성이 있는 파트너쉽이나 사업 모델에 의한 이노베이션에 착안하여 중점적으로 개발을 진행하고 있다. 이번 공동개발 발표에 의해서 볼보는 가장 몸에 가까이 최신기술을 사용하는 것으로서 자동차 생활(car life)을 될 수 있는 한 단순하고 편리하게 하는 목적으로 한다고 한다. 음성 컨트롤은 디지털 지원기능 가능성의 시작에 지나지 않는다고 말하였다. 또한 Microsoft 사업개발 담당 부사장은 볼보와 진행하고 있는 파트너십이 자동차와 관계성을 변화시킬 획기적인 기술을 만들고 있다고 한다. 테크놀로지가 운전자의 안전성이나 생산성을 향상시키는 잠재 능력을 이제 이해하기 시작하고 있다고 한다.

 

 

4. 빨라지는 자율 주행 자동차의 개발

 

도요타자동차의 자율 주행 실현은 어디까지 가고 있는가? 동사는 사람의 안전, 승차감, 자유롭게 이동할 수 있는 사회의 실현을 목표로 자율 주행기술 개발을 연구하고 있다.1980년대 후반부터 추종주행기술, 그리고 200년대 초부터는 자율형 시스템으로서 로봇카 프로젝트 등에도 연구하여 왔으나 본격적으로 실용화 하지는 못하였다.


최근 자율 주행기술의 개발이 비약적으로 진전되고 있는 배경에는 감지능력(카메라의 고해상도화, 고감도화, 3D 이미지화), 하드웨어 처리능력(GPU, FPGA 등에 의한 성능향상), 소프트웨어(자율 주행 기본 알고리즘, 기계 학습에 의한 인식 논리 성능향상) 등에 의한 주변 3D망과 인식기술이 크게 진보한 것을 열거 할 수가 있다.


또한 장기적인 자율 주행시스템의 실현을 위해서는 정밀한 3D 지도 데이터가 필수 불가결하다. 이것에 의해서 정밀한 자기위치 측정만이 아니고, 전체적인 인식이 가능하게 된다. 한편, 동사에서는 2020년경을 예상하고 고속도로용 자율 주행시스템 개발을 진행하고 있다. 자동차 전용도로로서 난이도가 높은 수도권에서 실험용 차(PC/시판 감지기 기준)에 의한 시스템 평가를 진행하고 있고 실제 환경 평가를 거쳐 과제를 추출하여 시스템 완성도를 높이고 있다.


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혼다기술연구소(주) 차량 R&D 센터는 "혼다가 그리고 있는 자율주행의 미래"라는 테마로 강연하였다. 동사에서는 2003년에 세계에서 처음으로 추돌피해 경감 브레이크(프론트 그릴 내의 레이더에서 미리파를 송신하여 전주행 차를 검지)를 실용화 하는 등 운전지원기술의 선구를 담당하여 왔고 현재 외계 검지 정보를 바탕으로 한 운전지원이나 사고회피를 지원하는 ADAS로서 "Honda SENSING"을 전개하고 있다. 동사는 앞으로 ADAS의 새로운 진화 및 자율 주행 실현에 의해서 "모든 사람의 사고 제로와 자유로운 이동의 즐거움" 제공을 목적으로 하고 있다. 자율 주행 실현을 위한 기술적인 대책으로는 자기차 위치인식, 도로 환경인식, 행동계획 등을 경쟁영역으로 그리고 V2X나 보안, 실증 실험 등에 관해서는 이업종 연합이나 산학관 연합에 의한 연구가 필요로 하여 협조영역으로서 개발을 진행해 나간다.


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닛산자동차(주)는 "자동차 지능화와 교통사회의 장래"라는 테마로 강연하였다. 동사에서는 배출 제로, 사망사고 제로를 목표로 연구하고 있는데 배출 제로를 위해서 차량의 전동화를 추진하고 있다. 전기자동차 "닛산 리프"는 2015년 10월 현재 누계 19.5만대를 판매하였다. 기술개발로서는 새로운 항속거리의 연장을 연구하고 있다. 한편, 사망사고 제로를 위해서 차량의 지능화를 진행하고 있고, 360도 전방위 운전지원으로 차량의 안전성을 향상한다. 닛산 자동차가 관여된 사망 및 중상자의 추이를 보면, 2014년에는 1995년 대비로 61% 감소를 이미 실현하고 있다. 자율 주행기술 개발에 관해서는 2016년에 "Piloted drive 1.0"(고속도로=정체, 단일 차선), 2018년에는 "Piloted Drive 2.0"(고속도로=고속주행, 복수 차선), 2020년에는 "Piloted Drive 3.0"(시가지, 교차로) 단계적인 시장 투입을 목표로 하고 있다. 2015년 10월에 고속도로부터 일반도로까지 자율 주행이 가능한 실험 차량으로 공용도로 테스트를 개시하였는데 동 차량은 닛산 리프를 기본으로 미리파 레이더, 레이저 스캐너, 카메라 등 특징이 다른 다수의 디바이스, 고속 칩, 전용 HMI(Human Machine Interface) 등을 탑재하고 있어서 고속도로만이 아니고 일반도로를 포함한 라우터에 있어서도 네비게이션으로 설정한 목적지까지 자율 주행할 수가 있게 된다.


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