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알아서 씽씽~ 무인 자율주행차 '전격Z작전 키트' 현실로

2017-04-21기사 편집 2017-04-21 18:39:53

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한국전자통신연구원 (ETRI)

첨부사진1ETRI가 개발한 알데바란 프로세서 기반의 자동차 전자시스템(ECU; Electronic Control Unit) 의 실물 모습. 사진=ETRI 제공
바야흐로 제4차 산업혁명 시대다. 정보통신기술(ICT)이 우리 생활과 관련된 모든 분야에 접목이 되고 있다. 이 중 빼놓을 수 없는 분야가 있다. 바로 ICT와 자동차의 만남인 무인 자율주행자동차 분야다. 과거 드라마로 인기를 끌었던 전격 Z작전에서 키트는 우리에게 자율주행 자동차라는 환상을 심어줬다. 그 환상은 이제 꿈이 아닌 현실로 우리 앞에 다가왔다.

무인 자율주행자동차는 사람의 개입 없이 주변 환경을 인식하고, 주행 상황을 판단해 차량을 제어함으로써 스스로 주어진 목적지까지 도달해야 한다. 이러한 자율주행자동차는 교통사고를 획기적으로 줄이고 교통 효율성을 높이며 연료를 절감한다. 이에 많은 과학자들은 자율주행차가 인간의 편의를 획기적으로 증대시킬 수 있는 미래 개인 교통수단이 될 것이라고 예상하고 있다.

하지만 자율주행차를 현재 도로에서 보기란 쉽지 않다. 자동차가 운전자 없이 도로에 나가기 위해선 기술적으로 풀어야 할 기술적 난제가 많기 때문이다.

먼저 무인자율차가 제대로 된 모습을 보이려면 많은 ICT기술의 도움이 필요하다. 자동차의 안전과 운행에 필요한 데이터를 모으는 역할의 센서가 무엇보다 많이 필요로 한다. 또 무인차의 눈이 되는 레이더 기술이 있어야 벽 뒤의 어린이 모습까지 미리 인식해 사고를 예방할 것이다. 그리고 중요한 게 바로 사람의 뇌처럼 상황을 인지하고 판단하는 프로세서 기술이다.

무인자동차에 두뇌에 해당되는 프로세서 기술은 무인자율 주행차를 한 걸음 업그레이드 시기는 핵심기술로 부각되고 있다. 프로세서 기술은 자동차의 두뇌에 해당되기 때문에 이 기술이 제어 불능상태가 되면 무인자율차에 탑승하고 있는 사람은 심각한 위험에 빠질 수 있다.

무인자동차의 프로세서 기술도 중요하지만 동시에 프로세서의 안정성 확보가 그 무엇보다 중요한데 이를 풀기 위해서는 많은 노력이 필요로 했다. 이에 따라 전 세계의 많은 연구자들이 프로세서에 안전 기능을 추가할 수 있는 연구를 시작했다.

최근 한국전자통신연구원(ETRI) 권영수 그룹장이 이끄는 프로세서연구그룹은 10여 년 동안의 꾸준한 연구개발 끝에 무인자동차용 고성능 프로세서 반도체를 세계 처음으로 개발에 성공했다. 안정성 기능은 국제적으로도 인정 받았다.

자동차에 장착되는 전자부품의 복잡도가 심화하고, 전자시스템의 탑재 수량이 지속적으로 늘어나고 있다. 전자부품은 장시간 사용하거나 외부적인 요인으로 고장이 발생할 수 있는데, 특히 기후, 온도, 진동 등 주행 조건이 열악할 경우 자동차 프로세서 등의 전자 부품이 오작동을 일으킬 확률이 높다. 사람을 태운 자동차의 전자시스템이 고장이 나면 바로 인명의 손상으로까지 이어질 수 있기 때문에 안정성이 주의되는 셈이다.

그런데 자율주행차는 그 위험성이 더 크다. 자율주행차의 핵심 부품은 프로세서 반도체로 영상, 레이더, 라이다(LiDAR), 초음파 센서 등을 통해 입력된 정보를 분석해 자동차를 직접 제어하는 역할을 한다. 만약 이 프로세서가 고장난다면 의도치 않은 방향 제어가 발생해 탑승자의 안전에 심각한 영향을 주므로, 기능안전성을 갖추는 것은 매우 중요하다.

ETRI가 개발한 알데바란(Aldebaran)이라는 프로세서는 국내 최초로 자동차 프로세서 반도체의 기능안전성 규정인 국제표준화기구인 ISO의 '26262 Part Ⅱ'와 'Past 5'를 완벽하게 준수한다.

국제적으로 인정하는 규격을 갖췄다는 것이다. 그래서 ETRI는 본 프로세서의 이름도 연구진들이 지었다고 한다. 황소자리의 알파별을 뜻하는 이름으로 알데바란(Aldebaran)으로 명명했다. 별빛이 세상 모든 곳을 비추듯 산업 곳곳에서 가장 의미 있게 쓰일 수 있는 기술을 개발하는 것이 바로 프로세서연구실 연구원들의 소망이기도 하다.

알데바란 프로세서에 내장된 여러 개의 코어는 서로 협업해 상호 동작을 실시간 확인하며, 고장 방지 기능을 구현함으로써 자율 주행의 안정성을 높인다. 이번 기술은 ETRI가 독자적으로 개발한 쿼드코어(Quad-Core) 구조 기술기반으로 '네 개의 동시 동작하는 두뇌'를 통해 무인 자율 주행차의 복잡한 기능을 실행할 수 있는 것이 큰 특징이다.

현재 자율주행차 프로세서 기술은 소프트웨어(SW)와 시스템온칩(SoC)의 원천기술을 망라하는 난이도 높은 기술로, 국내에서는 전량 수입에 의존하고 있었다.

이번 기술은 고성능 슈퍼스칼라 프로세서와 인식 엔진을 탑재하고, 기술의 국산 솔루션 자립을 통한 국내 기업의 로열티 부담 해소 및 제품 가격 경쟁력 확보에도 크게 기여를 할 것으로 기대된다. 또 저전력 프로세서로 기존 자동차 전자부품 수가 늘어나면서 전력 소모량이 지속적으로 증가하는 상황에서 더욱 주목을 받을 것으로 판단된다.

이번 프로세서는 무인 자율주행차뿐만 아니라, PC와 스마트폰, 냉장고, 세탁기, TV 등 가전제품에도 프로세서는 필수다. 즉 반도체가 들어가는 모든 전자부품에 폭 넓게 활용이 된다. 이번 기술은 지능적인 인식 기능이 포함되어 있고, SW가 실행되는 모든 곳에 적용될 수 있다.

ETRI 권영수 그룹장이 이끄는 프로세서연구그룹은 ICT 산업의 핵심인 반도체 산업에서 가장 중요한 분야를 반도체 설계자산(IP)으로 보고, 알데바란을 통해 기존의 설계 비용을 25% 수준으로 낮추는 노력을 진행중이다. 또 세계적인 추이에 발맞춰 자동차 내 들어가는 모든 칩을 원 칩(One-chip)화 하는데도 주력할 계획이다. 이로써 모든 센서로부터 수집되는 데이터를 하나의 칩으로 통합 처리하는 것이 가능해진다.

ETRI 권영수 프로세서연구그룹장은 "최근 세계적 프로세서 기업이었던 암(ARM)사가 일본의 소프트뱅크에 인수됐다. 전 세계적으로도 프로세서가 큰 관심을 갖고 있는 시점에 의미 있는 기술개발"이라고 말했다.

한편 권영수 그룹장 및 프로세서연구그룹은 2016년 4월, 제49회 과학의 날 미래창조과학부 장관 표창을 비롯해 2016년 11월 특허청 주관 제17회 대한민국 반도체대전 대통령상 대상 수상, 올해 1월에는 대덕연구개발특구를 빛낸 기술에 선정되는 쾌거도 이뤘다. 김달호 기자







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첨부사진2이번 프로세서 개발에 성공한 ETRI 연구진(좌로부터 한진호·조용철·최민석 선임연구원, 양정민 연구원, 김현미 선임연구원, 신경선 책임연구원, 권영수 그룹장, 김찬 책임연구원).
첨부사진3ETRI가 개발한 알데바란 프로세서 기반의 자동차 전자시스템(ECU; Electronic Control Unit) 의 실물 모습.

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