아침에 커튼을 걷었는데 온 세상이 하얗게 변해 있다면 어떤 생각이 드나요? 순간 "와, 예쁘다!"하고 감탄이 나오지만, 곧이어 출퇴근길이 걱정되기 마련입니다. 미끄러운 도로도 문제지만, 앞 유리에 날리는 눈발 때문에 시야 확보가 쉽지 않기 때문이죠.
사람도 이렇듯 눈길 운전이 어려운데, 센서로 세상을 보는 자율주행차는 눈이 오면 어떻게 운전할까요? 눈송이를 장애물로 착각해 급정거를 하거나, 하얗게 덮인 도로 위에서 길을 잃는 일은 없을까요? 오늘은 겨울철 눈보라 속에서도 자율주행차가 안전하게 달릴 수 있는 비밀을 살펴 봅니다.
자율주행차도 눈 맞으면 앞이 안 보여요
자율주행차의 '눈'은 카메라와 라이다(LiDAR), 레이더(Radar) 같은 센서입니다. 하지만, 눈이 퍼붓는날에는 이 첨단 장치들도 흔들릴 수밖에 없습니다.
먼저 사람도 눈앞에 눈이 들러붙으면 시야가 가려지듯, 센서 표면에 눈이 쌓이거나 얼어붙으면 데이터 수집 능력이 급격히 떨어집니다. 빛을 이용하는 카메라와 라이다는 렌즈가 가려지거나 빛이 산란되면 신호 정확도가 떨어지고, 전파를 쏘는 레이더의 경우에도 센서 표면에 얼음이 생기면 신호가 약해져 정확한 감지에 어려움을 겪을 수 있습니다. 또한, 눈송이를 작은 물체로 오인해 갑자기 속도를 줄이는 ‘팬텀 브레이킹’, 젖은 노면의 빛 반사 때문에 차선을 잘못 읽는 오인식 문제도 발생할 수 있습니다.
그렇다면 눈이 오는 날엔 자율주행차가 움직이지 못할까요? 물론 아닙니다. 엔지니어들은 센서가 악천후에서도 최대한 제 기능을 유지하도록 다양한 기술을 발전시키고 있기 때문이죠.
악천후를 이기는 자율주행 기술
자율주행차가 눈보라 속에서도 안전하게 달릴 수 있는 방법은 크게 두 가지입니다. ‘스스로 닦거나’, ‘눈을 뚫고 보거나'.
센서 클리닝 시스템 (Sensor Cleaning System)
센서가 제 역할을 가장 잘 하기 위해서는 무엇이 필요할까요? 바로 깨끗한 상태를 유지하는 것입니다. 때문에 자동차가 스스로 센서의 먼지나 이물질을 제거해 센서의 상태를 최상으로 유지할 수 있는 ‘센서 클리닝’기술이 완전자율주행 시대의 필수 요소로 꼽히고 있는데요. 센서 클리닝 기술은 워셔액이나 압축 공기(에어젯)를 쏘거나 고속으로 회전하는 렌즈 커버 등을 통해 오염/이물질을 제거하는 방법과 코팅이나 에어커튼을 이용한 오염 방지 기술을 중심으로 개발되고 있습니다.
센서 퓨전 (Sensor Fusion)
눈이나 비, 안개로 카메라나 라이다가 흔들릴 때, 자율주행차의 구원투수는 레이더입니다. 전파를 이용하는 레이더는 악천후 영향을 거의 받지 않기 때문이죠. 자율주행차는 하나의 센서만 믿지 않습니다. 카메라, 라이다, 레이더 등 여러 센서의 정보를 종합해 ‘카메라는 흐리지만 레이더는 앞이 뚫려 있다’고 판단하는 것이 바로 센서 퓨전! 여러 센서가 서로의 약점을 보완하며 안정적 인식을 가능하게 하는 핵심 기술이죠.
[요모조모] 자동차의 감각기관, 센서 바로알기
자동차에는 수많은 센서들이 장착되어 있습니다. 하지만 이 센서들이 얼마나, 어디에 장착되어 있는지는 주의를 기울이지 않으면 알아채기 어려운데요. 차량의 디자인을 해치지 않기 위해 곳곳
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팩트체크! 눈길 자율주행 Q&A
겨울철 자율주행에 대해 엉뚱하지만 궁금한 질문들, HL Mobility Labs가 답해 드려요!
Q. 사람처럼 생긴 눈사람, 자율주행차는 ‘사람’으로 인식할까요?
A. 사람으로 인식할 가능성은 매우 낮지만, 형태가 매우 유사하다면 카메라 등 일부 센서에서는 보행자로 보일 수 있습니다. 라이다와 레이더 역시 반사 특성(전파/빛)으로 물체를 분석하기 때문에 완벽히 구분하기는 어렵죠.
하지만 자율주행차는 보행자 여부와 상관없이 경로를 막는 모든 물체를 회피하도록 설계되어 있기 때문에 눈사람이라도 안전하게 인식합니다. 필요하다면 열을 감지하는 열화상 센서(thermal)를 활용할 수 있지만, 일반적인 주행 상황에서는 두 대상을 세밀하게 구분해야 할 필요성은 크지 않습니다.
Q. 폭설로 차선이 하얗게 덮였는데, 차선 유지 기능이 작동하나요?
A. 정답은 ‘웬만하면 가능하다’입니다. 이 경우 자율주행차는 고정밀 지도를 꺼내 듭니다. 여기에GPS를 결합해 ‘비록 눈에 안 보이지만, 지도 상으로는 차선이 여기’라고 판단하며 주행합니다. 또한 앞차의 궤적을 V2V(Vehicle-to-Vehicle) 통신으로 공유받거나 도로 인프라와 V2I 통신(Vehicle-to-Infrastructure)을 해 보이지 않는 차선 정보를 확보하는 기술도 발전 중입니다.
HL클레무브 IVS Lab 연구원들의 자율주행 OX퀴즈
Q. 자율주행차는 블랙아이스를 미리 알 수 있나요?
A. 사람보다 빠르게 알아챌 수 있습니다. 자율주행차는 카메라로 얼음이 보이지 않아도, 바퀴가 헛도는 순간 각 바퀴의 제동력을 조절하는 자세 제어 장치가 즉시 개입해 위험을 줄이고, 최근에는 다양한 센서로 노면 상태를 정밀하게 분석해 블랙아이스를 포함한 노면 이상을 사전에 감지하는 기술도 활발히 개발되고 있으니까요.
완전자율주행이 아직 우리의 일상으로 완벽하게 들어오지는 않았지만, 센서를 깨끗하게 유지하고 눈보라 속에서도 사물을 찾아내는 기술은 이미 우리 곁에서 활약하고 있습니다. 겨울 운전이 더 안전해지는 이유도 바로 이러한 기술 덕분이죠. 우리의 겨울을 지켜주는 든든한 기술과 함께, 여러분의 겨울도 더 따뜻하고 안전하길 바랍니다.
