자율車의 눈·귀 '스마트 도로'… 레이저·GPS로 1㎞ 앞 훤히 본다

[내달부터 경부고속도로 14㎞ 구간에서 시범 운영]

- 레이저 검지기로 교통 정보 점검
시시각각 변하는 상황 파악… 교통 센터로 실시간 정보 보내

- GPS 정보 보정해 오차 수정
기존 10~15m서 0.5~1m로 줄여 주행 중 차선 혼동 막을 수 있어

- 1㎞ 간격 무선기지국 설치
검지기로 정밀 전자지도 만들어 구간마다 자율차에 정보 전달

기존 산업과 정보통신기술(ICT)을 융합한 '4차 산업혁명' 물결에서 가장 대표적인 분야로 손꼽히는 건 자율주행차(무인차)다. 미국 GM, 독일 다임러 벤츠·아우디·BMW 등 전통 자동차 회사뿐만 아니라 전기차에 집중하는 테슬라, IT 업체 구글·마이크로소프트 등도 자율주행차 개발에 뛰어들었다. 국내에선 현대자동차가 최근 자율주행차 아이오닉 야간 주행에 성공했고, 네이버와 삼성전자·LG전자 등도 자율주행차를 실험하고 있다.

하지만 자율주행차에 장착한 첨단 센서 인식 범위는 200m 안팎이다. 3~4㎞ 앞 도로에선 무슨 일이 벌어지고 있는지 알 수 없는 구조. 갑작스러운 기상 변화에 즉각 대처하지 못한다. 자율주행차 안전성과 효율성을 높이기 위해선 더 넓은 범위에서 정확한 정보를 연속적으로 제공해야 하는데, '스마트 자율협력주행 도로시스템'이 이를 가능하게 한다.

오는 6월부터 국내 고속도로에서 이런 시스템을 시범 운영한다. 한국도로공사가 경부고속도로 서울톨게이트~신갈분기점~영동고속도로 마성 인터체인지 등 14㎞ 구간에서 시작한다. 도로공사는 2015년 7월부터 자율주행차를 기반으로 한 '스마트 자율협력주행 도로시스템' 개발에 주력하고 있다. 국토교통부도 높은 수준의 자율주행 기술 구현을 위해 공간정보를 활용한 '정밀 수치지형도'와 한국형 자율주행 실험도시를 구축할 예정이다.

◇레이더로 1㎞ 앞 상황 파악… GPS 오차도 보정

우선 날씨와 교통 상황을 정확하게 파악할 기술이 필요하다. 검지기는 레이더를 이용해 전방 1㎞에 무슨 일이 발생했는지 확인한다. 전파를 앞으로 쏴서 차량에 맞고 되돌아오는 걸 측정, 해당 차량 위치와 속도 등을 파악한다. 도로를 달리던 트럭에서 물건이 떨어지거나 고장난 차량이 멈춰서 있는지, 아니면 어떤 차량이 역주행하는지 등 시시각각으로 변하는 도로 상황을 파악해 교통센터로 정보를 보낸다.

자율주행차가 수신하는 GPS(위성항법장치) 정보를 보정해 오차를 줄이는 기술도 필요하다. 인공위성이 차로 보내는 GPS 위치 정보는 대기권을 통과하거나 도심부 고층 건물에 난반사되는 과정에서 오차가 발생한다. 두 도로가 인접해 있거나 겹치는 구간에서 운전할 때 내비게이션에 표시되는 위치가 실제와 다른 경우가 생기는 것도 이 때문이다. 도로공사는 GPS 보정 기술을 통해 오차 범위를 기존 10~15m에서 0.5~1m로 줄일 예정이다. 특정 지역에 고정된 GPS 수신 장치가 자신의 실제 위치와 GPS 수치 차이를 측정해 교통센터로 보내면, 교통센터에선 도로를 달리는 자율주행차들에 GPS 값을 어느 정도 바로잡으라고 알려주는 원리다. 도로공사 관계자는 "자율주행차가 도로에서 자신이 어느 차로를 달리고 있는지 정확히 알아야 사고가 나지 않는다"며 "GPS 오차가 10~15m 정도 되면 자신이 주행하는 차로를 혼동할 수 있기 때문에 GPS 보정 기술이 중요하다"고 말했다. 예를 들어 자율주행차가 고속도로 분기점에서 자신이 1차로를 달리고 있다고 인식하고 3차로로 이동해 다른 고속도로로 가려고 한다고 가정해 보자. 그런데 이 차가 실제로 2차로를 달리고 있다면 3차로를 넘어 갓길, 또는 고속도로 밖으로 이동해 사고가 날 수 있다는 것이다.

◇모든 정보 담긴 전자지도 1초에 10번 이상 전송

교통센터에선 검지기를 통해 수집된 교통·날씨 정보와 보정된 위치 정보 등을 반영, 동적 정밀 전자지도를 실시간으로 만든다. 교통센터는 모든 도로 정보가 담긴 동적 정밀 전자지도를 WAVE 기지국을 통해 자율주행차량에 전달한다. WAVE는 고속 이동 환경에서 차량 간 또는 차량·시설 간 무선통신 기술을 의미한다. 1초에 10번 이상 전송하면서, 자율주행차에 도로 상황을 실시간으로 전달한다. WAVE 기지국 하나가 무선으로 전송할 수 있는 범위는 반경 500m 정도 되기 때문에 WAVE 기지국은 1㎞ 간격으로 설치될 예정이다.

자율주행 차량들도 차량 위치와 상태 등을 기지국으로 보낸다. 이렇게 각 자율주행차가 보낸 정보들은 교통센터에서 취합, 정밀 전자지도에 업데이트해 다시 자율주행차에 전달한다.

자율주행 차량 간 무선통신도 필요하다. 급정거하거나 갑자기 속도를 줄일 때 인근 차량에 주의를 줄 수 있다. 또 소방차, 구급차 등 긴급차량이 접근하는 것도 알릴 수 있다.

2020년 자율주행차 상용화를 목표로 국토부가 지원하고 국토교통과학기술진흥원이 관리한 이 프로젝트는 24일부터 사흘간 경기도 고양시 킨텍스에서 열리는 '2017 국토교통기술대전'에서 주요 성과물로 소개된다.