자율주행차의 발전과 현재 상황-미래를 향한 운전의 혁신

자율자동차를 다루고 있는 연구원

 

서론:
자율주행 분야는 센서와 인공지능 등의 혁신적인 기술을 활용하여 로봇공학과 인공지능의 융합을 통해 차량이 스스로 운전을 수행하는 기술을 연구하는 분야입니다.

a1 

 

1. 유래나 기원 또는 역사
자율주행자동차의 개념은 1939년 뉴욕세계박람회에서 처음 등장했습니다. 자율주행 기술의 유래는 20세기 초반부터 시작되었습니다. 20세기 초반부터 시작된 자율주행차의 역사는 과학 소설의 세계에서 현실로 건너온 기술의 발전사를 보여줍니다. 초기에는 자동차의 운전 보조 시스템이 주로 개발되었으며, 그 후, 1990년대 중반부터 미국의 영향력이 급 부상하게 되는데 스탠퍼드, 카네기 멜론 대학 등이 팀을 만들어 자율 주행 산업에 선두주자가 되어 스타트업을 통해 현재 자율 주행 산업의 발전을 이끌고 있습니다. 1980년대 이후 DARPA와 같은 연구기관 및 기업들이 이 분야에 참여하여 기술 개발에 힘썼고, 2000년대 이후에는 머신러닝과 인공지능 기술의 발전으로 자율주행 기술이 크게 진보하였습니다. 2004년에는 미국의 미국 국방고등연구계획국(DARPA)에서 자율주행차량 경진대회를 개최하여 기술의 발전을 촉진했습니다. 이후 자동차 제조사들과 IT 기업들이 자율주행 기술에 투자하고 연구를 진행하면서 현재의 자율주행 기술이 발전되었습니다. 21세기에 들어 구글, 테슬라, 우버 등 기술 기업들의 가세로 시중에서도 부분 자율주행 기능을 갖춘 자동차들이 등장하기 시작했습니다.

2. 구성 및 분야
자율주행차 기술 요소는 차량-드론 협력 모빌리티 서비스(경로 계획), 지도·측위, 통신·보안, 차량 제어와 조정, 주행환경 인지·판단, 협력주행, 교통시스템 및 서비스(통신과 네트워킹), 휴먼 인터페이스 등 8개 분야로 구분하고 있다.
자율주행 분야는 크게 센서, 알고리즘, 제어 시스템, 로봇 공학등으로 구성되어 있습니다. 이들은 차량의 주행 환경을 인식하고 분석하여 적절한 운전 결정을 내리는 데 사용됩니다.
주요 분야로는 로봇, 자동차, 운송 등이 있으며, 자율주행 기술은 편의성, 안전성, 효율성등 다양한 측면에서 혜택을 제공합니다.

3. 세부사항
자율주행차는 최근 인공지능과 5G 통신기술의 발달과 함께 성장하고 있습니다. 자율주행 단계는 SAE (미국 자동차공학회)에서는 총 6단계로 구분하고 있습니다. 현재 자율주행 기술의 단계는 어느 정도일까요? 자율주행하면 가장 먼저 떠오르는 자동차 업체는 테슬라입니다. 테슬라의 전기차는 현재 2단계에서 3단계 사이에 있습니다.
각 분야마다 세부적인 기술과 도구들이 존재합니다. 환경 인식에서는 레이더, LiDAR, 카메라 등의 센서를 사용하여 주변 환경을 인식합니다. 경로 계획에서는 지도 데이터, 실시간 정보 등을 활용하여 최적의 주행 경로를 계획합니다. 제어 및 조정에서는 차량의 운전 조작과 속도 조절을 수행합니다. 통신과 네트워킹에서는 차량 간 통신과 인프라와의 연결을 위한 기술을 사용합니다.

 

실험실에서 연구하고 있는 과학자

4. 장단점
자율주행 기술은 센서를 통해 주변 환경을 인식하고, 인공지능 알고리즘을 활용하여 주행 경로를 계획하며, 제어 시스템을 통해 차량을 운전합니다. 이를 통해 사람의 개입 없이 차량이 스스로 주행할 수 있습니다. 이를 통해 교통 흐름 개선, 사고 감소, 효율적인 연료 사용 등 운전에 대한 스트레스나 부담감이 줄어들어 여가 시간 확보나 편안한 여행이 가능해집니다. 그리고 효율적인 교통 흐름, 교통 안전성 향상, 운전자의 편의성 등 인간의 실수로 인한 사고의 수를 크게 줄여 공중 보건과 도로 안전을 모두 개선할 수 있습니다. 이렇듯 많은 이점을 가지고 있지만, 동시에 기술적 한계인 오작동과 해킹위험등과 예상치 않은 돌발적 도로 상황에 대한 윤리적 판단의 미숙한 대처 수준, 윤리적 문제, 법률과 규제등 일부 단점도 존재합니다. 

5. 사회적영향과 향후전망
자율주행차의 등장으로 부주의한 운전, 음주운전등 운전자의 과실을 크게 줄일 수 있는 가능성이 생겼습니다. 또한 고속도로 사고로 인한 사망자 감소에도 영향을 줄 것이며, 교통체증의 원인 또한 크게 줄일 수 있게 됩니다. 자율주행 기술은 교통 시스템과 도시 인프라에 큰 변화를 가져올 것으로 예상됩니다. 사고 감소와 교통 효율성 향상 등의 사회적 영향을 기대할 수 있으며, 더 나아가 스마트 시티와 연결된 효율적인 운송 시스템의 실현을 향해 발전해 나갈 것입니다.
자율주행 기술은 교통 시스템과 도시 구조에 큰 영향을 미치고 있습니다. 교통 안전성 향상과 교통 혼잡 완화를 통해 사회적 이점을 제공하며, 노인 및 장애인의 이동성 향상에도 기여하고 있습니다. 향후에는 더욱 정교한 자율주행 시스템과 인프라의 발전이 예상되며, 스마트 시티와의 통합이 진행될 것으로 예측됩니다. 설사 자율주행기술 도입이 늦어진다고 해도, 누가 먼저 자동차의 소프트웨어 플랫폼화를 이루는지가 매우 중요합니다. 향후 전망은 글로벌 자율주행 자동차 시장은 2020년 71억 달러에서 2035년 1조 1204억 달러로 연평균 41% 성장이 전망됩니다.

6. 개선을 위한 대응과 대처방법
자율주행 기술의 개선을 위해서는 기술적인 발전과 함께 안전, 윤리적, 사회적 문제에 대한 대응과 대처 방법이 필요합니다. 교통 안전성과 개인정보 보호 등의 문제에 대한 연구와 규제, 투명성과 해석 가능성을 높이는 기술 개발 등이 필요한 대응과 대처 방법입니다.
현재 국내 법률과 제도의 각 구성항목들을 분석하면서 한계점에 대해 점검하고 개선사항을 제시하고 있습니다. 정부는 2024년까지 완전자율주행에 부합하는 제도를 선제적으로 마련한다는 방침입니다. 주행 안전성 (충돌 시 안전 확보 등), 레벨 4 차량 시스템 (결함 시 대응 등)등의 자동차 안전 기준 (제작 기준)을 마련하고, 기준 마련 이전에도 별도의 성능 인정 제도를 운용해 자율차의 제한 없는 운행을 지원합니다.

7. 활용방법
자율주행 기술은 다양한 방식으로 우리 실생활 깊숙이 들어옵니다. 예를 들어, 자동차 산업에서는 운전자의 개입 없이 차량이 주행하며 운전에 대한 스트레스나 부담감을 줄여 여가 시간을 확보하거나 편안한 여행을 즐기는 데 활용할 수 있습니다. 로봇 분야에서는 자율로봇이 작업을 수행하고, 운송 분야에서는 자율주행 택시와 같은 서비스가 제공될 수 있습니다. 배달과 순찰 등 대중 일상과 밀접한 분야에 사용될 로봇이 속속 도입돼 활약상을 점검받을 예정입니다. 자율주행 기술은 교통 분야뿐만 아니라 운송, 물류, 서비스 산업 등 다양한 분야에서 활용될 수 있습니다. 또한, 스마트 시티와의 통합을 통해 환경 친화적인 도시 운영과 교통 흐름 최적화가 가능해집니다.

8. 2023년 현재 가장 활발하게 연구하고 있는 학교, 교수, 기업

2023년 현재 경제적 관점에서 자율주행 분야에서 가장 활발하게 연구하고 있는 학교는 스탠퍼드 대학교, MIT, 캐네디 멜론 대학교입니다. 교수로는 스베스티안 트런, 다니엘라 루스, 라지크마르 라지 등이 주목받고 있습니다. 기업으로는 Waymo, Tesla, Mobileye가 자율주행 분야에서 선도적인 위치를 차지하고 있습니다. 이들은 자율주행 기술 개발과 응용에 많은 관심과 투자를 진행하고 있습니다. 이들 학교는 자율주행 분야에서 우수한 교수진과 연구 환경을 갖추고 있으며, 산업체와의 협력을 통해 실제 응용과 기술 개발에도 주력하고 있습니다.

학교:
스탠퍼드 대학교 (Stanford University): 스탠퍼드 대학교는 자율주행 분야에서 선도적인 연구를 수행하는 학교로 알려져 있습니다. 자율주행 기술과 인프라 개발에 대한 연구를 진행하고 있으며, 자율주행차 대회인 DARPA Urban Challenge에서도 우수한 성과를 거두었습니다.
MIT (Massachusetts Institute of Technology 매사추세츠공과대학교): MIT는 자율주행 분야에서 혁신적인 연구를 수행하는 학교 중 하나입니다. 자율주행차의 판단, 인지, 제어 등에 대한 연구를 진행하고 있으며, 자율주행 기술의 핵심적인 요소를 개발하고 있습니다.
캐네디 멜론 대학교: 캐네디 멜론 대학교는 자율주행 분야에서 기술적인 성과를 내고 있는 학교입니다. 특히, 제어와 인지시스템에 대한 연구를 중점적으로 수행하며, 센서 기술과 학습 알고리즘을 개발하는 데 많은 관심을 가지고 있습니다.
캠브리지 대학교 (University of Cambridge): 캠브리지 대학교는 자율주행 분야에서 활발한 연구를 수행하는 세계적인 학교 중 하나입니다. 경제학, 컴퓨터 과학, 전기 및 컴퓨터 공학 등 다양한 분야에서 자율주행의 비즈니스 모델과 경제적 측면에 관한 연구를 진행하고 있으며, 경제 시스템의 발전과 산업 혁신을 모색하고 있습니다.

교수:
Sebastian Thrun (스베스티안 트런): 스탠퍼드 대학교. DARPA Urban Challenge에서 스탠퍼드 대학교 팀을 이끌며 우수한 성과를 거두었으며, Google의 자율주행차 프로젝트인 Waymo를 창립한 중요 인물 중 한 명입니다.
Daniela Rus (다니엘라 루스): MIT의 교수. 특히, 로봇과 인간의 상호작용, 자율주행차의 안전성과 신뢰성 등에 대한 연구에 집중하고 있으며, 자율주행 기술의 발전을 위해 다양한 방면에서의 연구를 수행하고 있습니다.
Raj Rajkumar (라지크마르 라지): 캐네디 멜론 대학교의 교수. 특히, 실시간으로 변화하는 도로 상황에 대응하는 자율주행 시스템에 대한 연구를 수행하며, 자율주행차의 신뢰성과 안전성에 대한 기술적인 개선을 목표로 하고 있습니다.
마르코 파보네 (Marco Pavone): 스탠퍼드대학교 항공우주공학과 부교수 겸 엔비디아 특훈과학자로, 자율주행과 생성형 AI의 결합에 대해 연구하고 있습니다.

기업:
Waymo: Waymo는 Google의 자회사로서 자율주행차 기술을 개발하고 있는 기업입니다. 많은 자율주행차 시범 운행을 진행하며, 센서, 인지, 제어 시스템 등 다양한 기술을 활용하여 자율주행 기술을 개발하고 있습니다.
Tesla: Tesla는 자율주행 기술을 탑재한 전기차를 개발하고 생산하는 기업으로 알려져 있습니다. 자사의 자율주행 시스템인 '오토파일럿'을 지속적으로 개선하며, 자율주행 분야에서 선도적인 위치를 유지하고 있습니다.
Mobileye: Mobileye는 자율주행차용 칩과 센서를 개발하는 기업으로서, 자율주행 기술에 필요한 핵심 부품을 공급하고 있습니다. 센서 기술과 컴퓨터 비전 기술을 활용하여 자율주행차의 환경 인식과 판단에 기여하고 있습니다.
Uber: Uber는 자율주행 택시 서비스 개발을 위해 활발한 연구와 개발을 수행하는 기업 중 하나입니다.
엔비디아: 마르코 파보네 교수와 함께 자율주행과 생성형 AI의 결합에 대해 연구하고 있습니다.
오토노머스에이투지: 글로벌 자율주행 기술 순위에서 13위에 랭크되어 있습니다.
인텔 모빌아이: 글로벌 자율주행 기술 순위에서 1위에 랭크되어 있습니다.
모빌아이, 바이두

국내:

학교:
한국과학기술원 (KAIST): KAIST는 자율주행 분야에서 우수한 연구를 수행하는 국내 대학 중 하나입니다. 
서울대학교: 서울대학교는 자율주행 분야에서 활발한 연구를 수행하는 대표적인 학교 중 하나입니다.
POSTECH (포항공과대학교): POSTECH는 자율주행 분야에서 기술적인 성과를 내고 있는 국내 대학 중 하나입니다.
중부대학교: 미래자동차교육협의회가 제2회 전국고교자율주행경진대회를 개최하였습니다.
건국대학교: 조기춘 교수가 자율주행차의 미래에 대해 연구하고 있습니다.
충북대학교

교수:
이승호 교수 (KAIST): 이승호 교수는 자율주행 분야에서 활발한 연구를 수행하는 국내 교수로 알려져 있습니다. 경제적인 측면에 관련된 자율주행 기술 연구를 주도하고 있으며, 비즈니스와 학계 간의 협력을 촉진하고 있습니다.
최재영 교수 (서울대학교): 최재영 교수는 자율주행 분야에서 활발한 연구를 수행하는 국내 교수로 알려져 있습니다. 경제적인 측면에 관련된 자율주행 기술 연구를 진행하고 있으며, 비즈니스와 학계 간의 협력을 촉진하고 있습니다.
김영수 교수 (POSTECH): 김영수 교수는 자율주행 분야에서 활발한 연구를 수행하는 국내 교수로 알려져 있습니다. 경제적인 측면에 관련된 자율주행 기술 연구를 주도하고 있으며, 비즈니스와 학계 간의 협력을 촉진하고 있습니다.
조기춘 교수 (건국대): 조기춘 교수는 자동차의 미래, 자율주행차 시대에 대해 연구하고 있습니다.
양지현: 차량인간공학실험실에서 인간과 자동차를 연결하는 공학에 대해 연구하고 있습니다.
정구민 (국민대 교수), 서승우 (서울대 전기정보공학부 교수), 한지형 (오토노머스에이투지 대표)

기업:
현대자동차, 기아자동차, SK텔레콤. 오토노머스에이투

결론

자율주행차량은 우리 생활에 큰 변화를 가져올 것입니다. 이 기술을 활용하여 차량의 안전성과 효율성을 향상하고 교통 시스템을 혁신할 수 있습니다. 그러나 이 기술이 완전히 구현되기 위해서는 아직 많은 도전과제가 남아 있습니다. 이러한 도전을 극복하기 위해 많은 연구가 진행되고 있으며, 이 분야에서 가장 활발하게 연구하고 있는 학교, 교수, 기업을 알아보는 것이 중요합니다. 이를 통해 우리는 이 기술의 미래 발전 가능성을 더 잘 이해할 수 있을 것입니다. 
자율주행 분야는 계속해서 발전하고 있으며, 사회적인 영향력도 커지고 있습니다. 또한, 자율주행 기술은 스마트 시티와 연결된 효율적인 운송 시스템을 실현하는 데 기여할 것으로 기대됩니다. 앞으로 더 많은 연구와 기술적 발전이 이루어지며 더욱 확대될 것입니다. 이러한 기술을 실생활에 적용하기 위해서는 윤리적인 측면과 사회적인 문제에 대한 인식과 대응이 필요합니다. 자율주행 기술은 우리의 삶과 사회를 변화시키고 혁신을 이끌어내는 중요한 요소임을 알 수 있습니다. 자율주행 기술은 우리의 삶과 사회를 변화시키고 혁신을 이끌어내는 중요한 요소임을 알 수 있습니다. 자율주행차는 우리 삶의 많은 부분에 긍정적인 영향을 미칠 것이지만, 동시에 일자리 시장의 변화, 보안 문제, 윤리적 고려 등 여러 가지 과제들이 수반될 것입니다. 이러한 문제들을 적절히 해결하며 발전해 나가는 것이 자율주행차의 성공적인 도입과 보급을 위한 핵심적인 요소가 될 것입니다.