자율주행 인프라 활성화…2035년 시장규모 26조 전망

[정보통신신문=이민규기자]

자율주행차 상용화 시대가 점점 가까이 다가오고 있다. 운전자가 직접 운전하지 않아도 차량 스스로 주행환경을 인식해 목적지에 닿는 일은 더 이상 미래의 꿈이 아니다. 자율주행차는 첨단 정보통신기술(ICT)의 집합체로도 큰 의미를 지닌다. 각종 센서와 카메라, 차량제어시스템, 협력 주행을 위한 HMI(Human Machine Interface)시스템 등이 한데 모여 자율주행차가 완성된다. 특히 첨단기술에 바탕을 둔 여러 기계장치와 인간이 지속적인 상호작용을 통해 자율주행을 구현한다는 점이 매우 이채롭다.

■ 자율주행 국가표준 제정

자율주행이란 차량이나 선박과 같은 운송수단이 운전자의 조작 없이 스스로 판단하고 운행할 수 있는 기술을 의미한다. 차량 스스로 주변 환경을 인식하고, 주행 상황을 판단해 차량의 운행과 작동을 제어하는 게 자율주행차의 요체다.

자율주행차에는 여러 장치가 탑재된다. 차량 전·후방을 인식할 수 있는 카메라와 레이다, 라이다(lidar) 등이 대표적이다. 라이다는 차량주변의 물체에 반사됐다가 반사되는 레이저 빛을 통해 해당 물체까지의 거리 등을 측정하고 주변의 모습을 정밀하게 그려내는 기능을 한다.

이 같은 고성능 장치를 통해 주변 교통상황과 차량의 속도 등을 인지하게 된다. 이렇게 수집된 데이터와 정밀지도, 교통량 등을 종합해 최적의 차량운행 경로를 판단하고 반도체 등의 장치가 자동차의 속도와 방향 등을 제어한다.

자율주행차의 핵심기술은 ‘독립형’ 방식과 ‘커넥티드’ 방식 등 크게 2가지로 구분할 수 있다. 독립형은 차량 내부에 탑재된 컴퓨터시스템이 스스로 판단해 주행하는 방식이다. 또한 커넥티드 방식은 차량이 외부 서버와 통신하는 방식으로 자율주행을 구현하게 된다. 여러 국가에서 독립형 방식의 자율주행차 개발에 주력하는 것과 달리 우리나라는 커넥티드 방식의 기술개발에 중점을 두고 있다.

세계 각국은 자율주행 기술개발 단계를 구분하기 위해 저마다의 표준을 만드는 데 힘을 쏟고 있다. 우리나라의 경우 산업통상자원부 국가기술표준원이 지난 2023년 1월 25일 자율주행 기술의 분류기준을 정의하는 국가표준(KS)을 제정‧고시했다. 이 표준의 정확한 명칭은 ‘KS R ISO/SAE PAS 22736(도로 차량 운전자동화 시스템의 분류와 정의)’다.

해당 KS표준 제정 전 우리나라는 주로 국제자동차기술자협회(SAE) 기준을 인용해 자율주행 등급을 분류했다. 그렇지만 KS표준 제정으로 자율주행차 관련 실증사업을 추진하는 국가와 지방자치단체, 산업계 등 수요처에 명확한 기준을 제공할 수 있게 됐다.

해당 KS표준은 국제표준(ISO)을 기반으로 사용자와 운전자동화시스템의 역할에 따라 자율주행 레벨(등급)을 0에서 5까지 모두 6단계로 분류하고 있다. 예를 들어 자동차선 변경 시 ‘레벨 2’에서는 손발을 떼더라도 눈은 운전 환경을 주시해야 한다. ‘레벨 3’에서는 눈도 뗄 수 있으나 시스템이 개입을 요청하면 운전자는 운전 행동으로 복귀해야 한다.

‘레벨 4’는 비상시 대처 등을 운전자 개입 없이 시스템이 스스로 해결할 수 있는 단계다. ‘레벨 5’에 이르게 되면 도로의 모든 조건과 환경에서 자율주행시스템에 따라 차량 운행이 가능해진다.

■ 자율주행 인프라 구성·기술방식

자율주행 인프라는 자율주행차의 안전한 운행을 지원하기 위한 시설과 설비를 의미한다. 각종 교통관제시설과 자율협력주행시스템, 정밀도로지도는 자율주행 인프라의 핵심 요소다.

이 중 자율협력주행시스템은 각 차량이 자체 센서로 탐지할 수 없는 주변 교통환경과 추돌사고, 악천후 등 교통위험에 관한 정보 등을 제공한다. 기술적으로, 자율협력주행시스템은 차량(vehicle)과 도로변에 설치되는 노변 기지국(infra), 모든 정보가 집중되는 센터(center)로 구성된다. 차량과 차량(V2V: Vehicle to Vehicle)을 비롯해 △차량과 인프라(V2I 또는 I2V: Vehicle to Infra, Infra to Vehicle) △차량과 센터(V2C 또는 C2V: Vehicle to Center, Center to Vehicle)가 서로 정보를 주고받으며 자율협력주행시스템을 구현하게 된다.

차량과 센터 간 통신은 노변기지국 설치 유무에 따라 통신방식이 달라진다. 노변 기지국이 있는 경우 차량은 노변기지국을 거쳐 센터와 통신한다. 그 과정에서 차량과 노변기지국의 통신은 별도로 설치되는 무선통신망을 통해 이뤄진다. 아울러 노변기지국과 센터 간 통신은 광케이블을 활용한 유선망을 통하게 된다. 이처럼 각 구성 요소들이 별도의 통신망을 통해 직접적으로 통신한다는 점에서 노변 기지국이 있는 경우의 통신은 직접통신 방식으로 불리고 있다.

이에 반해 노변 기지국이 없는 경우 차량과 센터간 통신은 이동통신사업자가 제공하는 이동통신망을 통해 이뤄진다. 이때 자율협력주행시스템을 위한 별도의 통신망은 불필요하다. 이에 차량과 센터 간 통신은 ‘간접통신’ 또는 ‘네트워크 통신’으로 불리고 있다. 간접통신은 자율협력주행시스템의 구성 요소들이 별도의 통신망으로 직접 연결돼 있지 않다는 점을 강조한 것이다. 또한 ‘네트워크 통신’은 기존 이동통신 네트워크를 사용해 통신한다는 점에 의미를 둔 것이다.

■ 부처 이견으로 통신방식 지연

차량과 차량, 차량과 노변 기지국 상호 간 직접통신을 위한 기술로 먼저 사용된 것은 와이파이 기반의 무선통신에 바탕을 둔 ‘DSRC–V2X’ 방식이다. 국토교통부는 2014년부터 자율협력주행시스템 개발을 위한 시범사업 등을 추진하면서 와이파이 방식 위주로 차량통신을 구현했다.

이에 비해 ‘C-V2X’(Cellular-Vehicle to Everything) 방식은 이동통신 분야를 중심으로 발전해 온 무선통신 기술에 바탕을 두고 있다. ‘C-V2X’ 방식은 통신의 속도에 따라 다시 ‘LTE-V2X’ 방식과 ‘5G-V2X’ 방식으로 나눠볼 수 있다.

정부는 2027년 전국 주요 도로의 완전 자율주행을 세계 최초로 상용화하는 것을 목표로 2021년까지 자율주행을 위한 차량 통신방식을 결정한다는 정책 방향을 설정했다. 특히 2017년부터 이동통신 기반의 LTE 방식과 같은 새로운 차량 통신기술이 등장하자 국토부와 과학기술정보통신부는 2019년 10월부터 신기술 채택 여부를 결정하기 위한 논의를 진행했다.

그렇지만 국토부가 와이파이 방식의 차량 통신을 고수하면서 2023년 5월까지도 통신방식이 결정되지 않았다. 더욱이 국토부는 LTE 방식과 와이파이 방식의 성능을 정확하게 비교하기 위한 시험을 하지 않아 객관적인 판단 근거를 마련하지 못했다.

이로 인해 2022년 말까지도 통신방식이 결정되지 않았고, 2027년 완전 자율주행의 상용화를 실현한다는 당초계획과 달리 자율주행 인프라 구축이 지연되고 있었다. 이런 상황에서 자율주행 분야의 국가경쟁력이 저하될 수 있다는 우려가 제기됐다. 이에 감사원은 2023년 7월부터 9월까지 2차례에 걸쳐 한국지능형교통체계협회(ITSK) 등 전문기관이 참여하는 공동작업반 구성을 통해 두 통신방식 간 비교실험을 진행했다.

시험 결과, 와이파이 방식은 통신 지연시간이 상대적으로 짧고 최대 전송용량이 약간 더 크지만 LTE 방식은 최대유효 통신영역이 최소 2배 이상 넓고 혼잡‧비가시 상황에서의 통신 성능도 더 우수한 것으로 나타났다.

이후 2023년 11월 20일 개최된 ‘C-ITS 단일 통신방식 결정 전문가위원회’는 통신방식 간 비교시험 결과를 토대로 LTE 방식을 자율협력주행시스템의 단일 통신방식으로 선정할 것을 정부에 제안하기에 이른다. 그 결과, 과기정통부와 국토부는 같은 해 12월 12일 LTE 방식을 단일 통신방식으로 결정하게 됐다.

■ 국내외 시장규모 전망

자율주행차의 상용화는 경제·사회 전반에 많은 파급효과를 불러올 것으로 전망된다. 무엇보다 차량들이 가장 알맞은 경로로 이동하게 되므로 교통사고를 예방하고 혼잡을 해소할 수 있다. 이는 이용자 편익과 안전을 향상시키는 데 원동력을 제공한다.

나아가 자율주행 기술이 승용차 외에 화물차량과 로봇, 비행물체에도 확대 적용되는 경우 더 많은 변화가 생길 것으로 예상된다. 한 예로 무인배송서비스를 통해 전국 어디서나 원하는 물품을 원하는 시간에 받아볼 수 있게 된다.

이런 기대를 반영해 자율주행차 시장규모는 지속적으로 커질 것으로 예상된다. 글로벌 시장조사업체 프레지던스 리서치(Precedence Research)는 오는 2032년 전세계 자율주행차 시장규모가 약 2조3539억 달러(3128조원)에 육박할 것으로 전망하고 있다. 디지털 인프라 등에 대한 투자가 자율주행 차량에 대한 수요를 촉진할 것이란 분석이다.

국내시장 전망도 매우 밝다. 한국자동차연구원에 따르면 우리나라 자율주행차 시장 규모는 2025년 3조6193억원에서 2035년 약 26조1794억 원으로 연평균 41%씩 성장할 것으로 전망된다. 이 같은 전망은 ‘레벨 3’ 수준의 조건부 자율주행과 ‘레벨 4’ 수준의 고성능 자율주행차량이 보급된다는 가정에 따른 것이다. 이에 비춰볼 때 자율주행 기술개발이 지연되는 경우 실제 성장세는 당초 예측보다 위축될 것으로 예상된다.    [자료=자율주행 인프라 구축실태 감사보고서]