자동차 (12) 자율주행

 오늘의 포스팅 주제는 ‘오토마’에 대한 이야기입니다.

시작하기 전에 오늘의 내용은 ‘미래과학 설명서 1’이라는 책을 참고했어요.참조하실 분은 블로그 맨 아래 링크를 클릭해주세요.

사실 자율주행의 역사가 그리 길지 않은 것 같은데요.현재 우리에게 가장 일반적인 차는 연료를 첨가하면 이를 동력으로 움직이는 형태입니다.

그 외에도 차의 형태에는 매우 다양한 종류가 있으며 수소나 전기 에너지를 이용하여 움직이는 새로운 유형의 자동차도 있습니다.

그리고 현재 우리가 가장 관심을 가지고 자동차 모델이 ‘자율주행차’가 아닌가 싶습니다.

오늘은 자동차의 특징과 문제점 하나를 다루는 시간을 갖겠습니다.

1. 자율주행자동차 개발

자동차를 만드는 것이 현재는 그렇게 어려운 일이 아닙니다.그러나 산업 개발에 따른 소비자는 이 같은 조악한 자동차에 염증, 자동차 개발자는 고민하게 되었습니다.

그 중 하나가 자율주행차인 셈이죠.

그리고 이러한 생각의 전제에는, 두 개의 기술이 융합의 조건으로 합니다.첫번째는기존의자동차부품을만들고이를통합하는역할이고그다음이IT기술입니다.

우리에게 있어서 가장 일반적인 IT기업으로서는, 구글을 들 수 있습니다.

구글의 자동차 개발자인 서버스천 슬론 교수는 2011년 테드 강연에서 왜 자동차를 개발하게 됐는지에 대해 이야기했습니다.

18살 때 교통사고로 친구를 잃었어요.더 자동차 사고로 목숨을 잃는 일이 없도록 하고 싶었습니다.서버찬스런의 ted강연중, 그렇습니다.사실 자율주행 자동차의 가장 큰 목적은 생명이었습니다.”종래 차량 개발의 편리함도 있지만 교통사고 때문에 목숨을 잃는 일도 많이 발생했습니다.

그런데 왜 구글 같은 IT 기업들이 자동차 개발에 뛰어들었을까요?

it 기업이 자율주행 기술에 투입된 이유는?

자율주행 자동차의 핵심 기술은 제조기술이 아니라 정보통신기술이기 때문입니다.자율주행차는 레이저장치로 보행자의 위치를 파악하고 실내 백미러 캠코더로 교통신호를 확인하면서 스스로 목적지를 찾습니다.그리고 그러기 위해서는 정보기술이 필요합니다.

다른 기업들도 예외는 아닙니다.구글의 경우 인공위성을 활용하여 전 지구적으로 구축한 통신망과 클라우드 서비스를 통해 저장된 빅데이터를 사용하고 있으며,

편의성과 안정성 높은 소프트웨어를 가진 애플사는 스마트폰과 자동차를 연결하여 운전할 수 있는 카플레이를 개발하였습니다.

애플의 carplay 기술이미지 센서 개발로 유명한 소니도 일반 스마트폰 카메라보다 4~5배 이상 높은 센서를 자율주행 자동차에 부착하여 일반 자동차 센서에 비해 10배 정도 반응속도가 빨라지고 주변이 어두워도 센서를 통해 물체의 형상을 인지할 수 있는 기술을 가지고 있습니다.

현재 자율주행 자동차에 사용되고 있는 다양한 첨단기술은 IT기업에서 주로 제공하고 있고, 이런 기술을 활용해서 탄생시킨 것이 자율주행자동차인 셈이죠.

2. 자율주행자동차 0~5단계

미국자동차기술자협회에 따르면 자율주행 기술은 크게 0~5단계 6가지로 분류됩니다.0단계에서는 운전자가 차량을 직접 제어하는 단계로, 시스템은 주행에 영향을 주지 않습니다.

1단계는 시스템이 운전자를 지원하는 단계로 운전자는 차의 속도와 방향을 통제하면서 특정 조건에서 개별적인 기술의 도움을 받습니다.

두 번째 단계는 부분 자율 주행 단계로, 기존의 자율 주행 기술이 통합되어 기능하는 단계입니다.

3단계는 조건부 자율주행 단계로, 운전자가 상황에 따라 적절한 대응을 할 수 있으면 시스템이 운전 상황을 제어하는 부분 자율주행이 가능한 단계입니다. 즉, 도심에서는 교차로, 신호등, 횡단보도를 자동 인식해 차량을 제어하고 고속도로에서는 일정 구간의 교통 흐름을 고려해 자동으로 차선을 바꾸거나 끼어들 수 있습니다.

제4단계는 운전자가 운전에 전혀 개입하지 않고 시스템이 정해진 조건 내의 모든 상황에서 차량의 속도와 방향을 통제하는 등 적극적으로 주행하는 단계입니다.

최종 5단계는 운전자의 개입 없이 차량이 스스로 목적지까지 운행하고 주차하는 것은 물론 운전자가 타지 않고도 주행할 수 있는 단계를 말합니다.

이와 같이 자율주행의 기본단계에서는 0~2단계에서는 운전자가 운전상황을 점검·제어하고, 3~5단계에서는 시스템이 운전상황을 점검·제어하는 것으로 생각됩니다.

자율주행기술단계분류표3. 자율주행자동차 핵심기술

자율주행차 기술을 최종적으로 5단계까지 진행하는 과정도 중요하지만 그 전에 우리가 먼저 해야 할 일은 자율주행차 핵심기술을 개발해 나가는 과정입니다.

자율주행자동차의 첫 번째 핵심 기술은 자율주행자동차용 운영체제입니다.이 운영체제에서는 자동차의 속도를 높이거나 낮출 때 사용하는 장치인 엑셀(Excel)과 브레이크 및 진행 방향을 바꾸는 조향장치 등을 무인화 운영체제에 맞게 작동시킵니다.

두 번째, 핵심 기술은 센서를 이용해서 시각 정보를 모으고 처리하는 것입니다.이 기술은 센서를 이용해 시각정보를 처리하는 Ccd와 초음파 센서 센서 등으로 주행에 필요한 정보를 수집·분석해 자율주행자동차가 장애물을 피하고 돌발상황에 대처할 수 있도록 했습니다.

여기서 사용되는 전자결합소자, 즉 ccd는 디지털카메라에 사용되는 핵심부품 중 하나입니다.디지털 카메라로 이 부품은 망막에 찍힌 물체의 형상을 기억해 우리가 사진을 볼 수 있게 해줍니다.이는 부품으로서의 신호를 기억하고 전송하는 두 가지 기능을 동시에 가지고 있습니다.

신호를 기억하고 전달하는 두 가지 기능을 동시에 하는 ccd

거리를 측정하는 초음파 센서에서 사용이 되는 초음파라고 하는 것은 어떤 것입니까?

사람이 귀로 들을 수 있는 진동수는 말 그대로 가청 진동수라고 하는데요.이게 보통 16~2만 헤르츠예요 현재의 자동차에서는 주차할 때 뒤의 것을 감지할 때 이 초음파를 사용하고 있습니다.

주차보조시스템에 사용되는 초음파센서는 반사파-음향원리에 따라 작동합니다.이 센서는 주로 장애물이 얼마나 떨어져 있는지 거리를 잴 때 이용됩니다.초음파의 작동원리 순서는 다음과 같습니다.

1) 초음파 센서는 일정한 간격을 두고 반복하는데 첫 번째는 센서에서 30만 킬로헤르츠의 초음파 신호를 발신합니다.

2) 초음파 센서가 수신상태로 바뀌면서 장애물로부터 반사되는 음파를 받아 반사된 초음파의 도달시간을 계산하여 장애물과의 거리를 파악합니다.

3) 장애물이 가까울 때는 운전자에게 경고신호를 보내 장애물과의 간격을 알려야 합니다.

4) 수신된 신호 진동수를 보고 장애물이 앞 또는 뒤에 있는지 등의 위치를 파악합니다.

마지막으로 라이더 센서의 경우 레이저를 이용하여 물체와의 거리를 계측하는 센서로 주변 환경을 인식하고 주행 경로를 인식하는데 중요한 역할을 하고 있습니다.

현재 라이더 센서가 적용되는 경우는 iPhone의 후면 카메라에 있는 것입니다만.스마트폰산업에서이러한센서를활용한이유는사진을찍을때어두운환경에서물체를찍을때에는이센서를통해서물체와의거리를측정하고사진을잘찍는데이용된다는거죠. 이 밖에도 증강현실 기술에서 드러나는 이 기술은 향후 교육용으로도 많이 사용될 것입니다

iPhone의 후면 카메라에 사용 되는 라이더 센서

세 번째 핵심기술은 인공지능 제어장치입니다. 장애물과의 일정한 거리와 스스로 속도를 조절해 주는 이 장치는 자율주행자동차가 신경회로망을 사용해 능숙한 운전자의 운전방식을 배우고 제어명령을 내릴 수 있는 기술입니다.

네 번째는 사람이 조작하지 않고 스스로 운행하는 자유 주행 자동차에 딱 맞는 조향 알고리즘입니다.조향 장치는 중간에 자율 주행차가 엉뚱한 곳으로 가는 것을 방지하기 위해 앞으로 굴러가는 회전축의 방향을 조절합니다.

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