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대학생들이 제작하는 자율주행 자동차

작성일2017.03.06

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작성자 : 이성화
클로소이드팀의 이재민 팀원
클로소이드팀의 이재민 팀원

자동차 시장은 ‘안전’이라는 두 글자를 증명할 수 있도록 많은 첨단 기술들을 개발하고, 그 결과를 차량에 적용하고 있습니다. 예를 들어 운전 차량과 장애물의 충돌 위험이 있을 때, 차량의 속도를 줄여 충돌을 방지하거나 차선이탈을 방지하는 시스템 등 운전자를 보호하는 많은 기능들이 차량에 적용되고 있습니다. 하지만 최근 이 모든 최첨단 기능과 함께 운전자가 차량을 조작하지 않아도 스스로 주행이 가능한 ‘자율주행 자동차’가 이목을 집중시키고 있습니다.

상상으로만 가능했던 일이 현실로 다가오고 있는 현시점에서 많은 대학(원)생들 또한 자율주행 자동차 제작에 힘쓰고 있는데요. 제 13회 현대자동차그룹 미래자동차 기술공모전에서 당당히 본선에 진출한 충북대학교 ‘클로소이드(전자공학부 대학원 제어로봇공학전공 소속의 동아리)’ 팀의 이재민 팀원을 만나봤습니다.


1. 클로소이드 팀에 대해 간략히 소개해 주세요.


클로소이드는 지난 2011년 제 11회 현대자동차그룹 미래자동차 기술공모전에 처음 참가한 이후 현재까지 자율주행 자동차를 중점적으로 연구 개발하고 있는 자동차 동아리입니다. 클로소이드의 의미는 ‘Euler spiral’이라는 적분곡선을 부르는 다른 이름입니다. 차량이 고속으로 달리면서 차선을 바꿀 때, 이 곡선을 따라 주행하면 아주 부드럽게 주행할 수 있어요. 저희 팀이 개발하는 자율주행 차량이 누구보다 빠르고 우아한 주행을 하게 만들자는 목표를 담았습니다.


클로소이드팀 소개를 하는 이재민 팀원
클로소이드팀 소개를 하는 이재민 팀원


2. 자율주행 자동차는 어떤 원리로 움직이는지 간단하게 설명해 주세요.


자율주행 자동차의 기본 원리는 레이저 스캐너(라이다)라는 장치에서 방출되는 레이저가 거리를 측정하면서 주변 환경정보를 습득하고 움직이는 물체나 차량을 검출해, 실제 주행에 접목시킨다는 것입니다. 또한 정확성을 높이기 위해 보조적으로 카메라를 사용하여 차량의 현재 위치와 주변 환경을 인식하여 충돌하지 않는 경로로 자연스럽게 움직이도록 합니다.


3. 차량 지붕에 장착된 센서는 무엇인가요?


그 센서가 바로 레이저 스캐너(라이다)입니다. 레이저를 이용한 거리 측정 장치를 지붕에 부착하여 주변 환경을 인식하게 됩니다. 13회 대회에서는 현대자동차가 지급하는 레이저 스캐너(라이다)로 주행을 하는 것이 경기 규정이었는데, 학교마다 최고의 위치라 생각되는 지점에 레이저 스캐너(센서)를 부착하기 때문에 위치가 서로 달랐습니다. 저희 팀의 경우 차량 지붕에 장착하는 것이 가장 이상적인 배치라 생각되어 지붕에 장착하게 됐습니다.


레이저 스캐너(라이다)가 장착되는 루프
레이저 스캐너(라이다)가 장착되는 루프


전방에 장착되는 레이저 스캐너(라이다)
전방에 장착되는 레이저 스캐너(라이다)


4. 차량 바깥에 스위치가 있는데 이 스위치의 역할은 무엇인가요?


‘Emergency Stop’ 스위치입니다. 차량이 오작동하는 위급 상황에 차량을 정지시키는 스위치입니다. 대부분의 사람들이 이 스위치를 작동하게 되면 차량의 시동이 꺼지는 것으로 알고 있는 경우가 많은데 그렇지 않습니다. 시동이 꺼지면 전력이 차단되어 제어가 불가능해지기 때문에 시동은 유지되고, 브레이크가 걸리게 됩니다. 따라서 차량을 정차시키고 사람이 개입할 수 있는 상태로 전환하게 됩니다.


차량 외부의 Emergency Stop 스위치
차량 외부의 Emergency Stop 스위치


5. 차량을 전자적으로 제어하지만 실제 조향이나 가속 같은 일은 어떻게 수행이 되나요?


현대자동차그룹이 주관하는 미래자동차 기술공모전 대회에서는 전기적인 신호를 통해 기구를 제어해야 하는 규정이 있어요. 스티어링 휠 같은 경우에도 전자식 파워 스티어링 시스템(MDPS) 방식을 사용하지 못하고 외부에서 조향이 가능하도록 해야 해요. 그래서 저희 팀은 롤러를 사용하여 스티어링을 제어하고 있습니다. 가속 페달과 브레이크 같은 경우에도 이렇게 와이어를 통해 페달을 움직임을 제어하고 있습니다.


페달에 연결된 와이어
페달에 연결된 와이어


롤러를 이용하여 조향 의지를 전달한다
롤러를 이용하여 조향 의지를 전달한다


6. 충북대학교 클로소이드 자율주행 자동차에 있어 가장 중요한 핵심 부품이 있다면 무엇인가요?


레이저 스캐너(라이다)가 가장 중요하고 말할 수 있어요. 하지만 대회 시 주행 상황 그리고 환경에 따라 핵심 부품이 달라져요. 그 결과 레이저 스캐너(라이다)의 배치부터 새로 접근해야 하기 때문에 도로 조건에 따라 중요하게 생각되는 부분이 달라지게 됩니다. 13회 현대자동차그룹 미래자동차 기술공모전 예선을 통과한 지금은 본선 준비를 앞두고 있습니다. 예선에서는 저속에서 정밀한 주행이 요구가 되었다면, 본선대회에서는 고속 주행이 주된 목표이기 때문에 카메라 파트를 보완하여 반응이 빠른 카메라를 이용하여 본선대회를 준비하고 있죠. 또 고속주행 같은 경우에는 스티어링 휠의 회전 속도가 중요하기 때문에 차량 속도에 적합한 스티어링 휠 회전 속도를 적용하여 경로 계획을 세우고 있습니다.


7. 현대자동차그룹이 주관하는 미래자동차 기술공모전 대회는 어떤 형식으로 진행이 되나요?


작년 10월 예선대회는 인천의 한 자동차 운전면허 학원에서 진행됐으며, 저속에서 얼마나 정밀하게 움직이는가가 관건이었습니다. 현대자동차그룹이 지원하는 레이저 스캐너(라이다)를 이용하여 빠른 시간보다는 여러 코스를 정확하게 통과하는 것이 중요한 부분이었습니다. 하지만 5월에 있을 본선대회에서는 도로 환경이 완전히 달라집니다. 서킷에서 고속 주행을 하며 다른 팀들과 경쟁을 하게 될 예정입니다. 기록 단축이 최종 성적에 큰 영향을 줄 것으로 생각됩니다. 무엇보다도 본 대회를 통해 국내 대학의 자동차 연구실들과 실력을 겨뤄 볼 수 있다는 점이 가장 기대가 되는 부분입니다. 또한 우승을 하게 되면 5,000만원의 상금과 미국 디트로이트 1개월 연수권이 주어 집니다.


자율 주행 자동차에 대해 설명하는 이재민 팀원
자율 주행 자동차에 대해 설명하는 이재민 팀원


8. 예선대회에 참가하여 주행을 할 때 가장 난해한 코스나 통과하기 어려운 지형은 무엇이었나요?


후진 T자 코스가 가장 난해했어요. 사람이 시도했을 때에도 40번 시도 시 2회의 성공 확률로 정말 협소한 공간이었습니다. 정확한 공식에 대입하지 않으면 성공이 어려운 코스였어요. 저희 팀의 경우는 주행에 중점을 두어 센서의 위치를 전방에 배치하여 센서가 차량 하부에 부착된 차량보다는 노면을 읽는 것이 사실 힘들었는데, 성공한 차량의 경우에는 하방에 센서를 부착하여 노면 인식이 잘되었고 때문에 코스를 무사히 통과했던 것 같습니다.

사실 대회 때 가장 신경이 쓰이는 부분은 날씨예요. 날씨에 따라 데이터의 형태가 완전히 바뀌어 버리기 때문이죠. 쉽게 비교하면 사람은 물웅덩이가 고여도 차선을 인식하지만, 전자신호는 물웅덩이에 비치는 하늘을 인식하여 노면을 찾지 못하게 됩니다. 그 결과 차량은 차선을 이탈하게 되고 위험한 상황이 초래될 수 있어요. 이렇게 날씨에 따라 센서의 신호가 달라지기 때문에 전방 주시 경고나 스티어링 휠을 꼭 잡으라는 메시지가 운전자에게 전달되죠.


클로소이드팀의 자율 주행 자동차 내부
클로소이드팀의 자율 주행 자동차 내부


9. 예선대회 당시 차량은 팀의 계획대로 문제없이 주행을 마쳤나요?


아쉽게도 당시 전원부에 문제가 있었습니다. 비상 원격 정지 신호가 대회 이틀간 말썽을 부렸어요. 때문에 정지 신호를 주지 않아도 자동차가 가고 서기를 반복했었어요. 무사히 주행을 마쳤지만 대회가 끝나고 저희팀은 전압부가 문제라는 결론을 내렸어요. 그래서 본선대회 준비에서는 전원부를 다시 구성하고 전압이 일정하게 유지되는 전원공급소스로 교체하여 출전 할 예정입니다.


컴퓨터를 통해 차량을 제어하는 자율주행 자동차의 트렁크 내부
컴퓨터를 통해 차량을 제어하는 자율주행 자동차의 트렁크 내부


10. 지금은 자율주행 자동차를 제작하며 꿈을 키우고 있는데, 최종 목표는 무엇인가요?


카메라나 레이저 스캐너(라이다)는 주위의 영향을 많이 받는데, 비가 오나 눈이 오나 사람처럼 인식하는 시스템을 만들고 싶어요. 자율주행 자동차를 제작한 경험으로 이제는 차량의 움직임에 오류가 보이면 어떤 부분에 문제가 생겼는지, 어떻게 인식이 잘못되어 문제가 발생했는지 어느 정도 느낌이 와요. 앞으로 더욱 열심히 공부를 해서 자율주행 자동차와 계속 가까워질 계획입니다. 최종 목표는 사람과 같은 인식 시스템을 만들고 싶어요. 미숙한 운전실력을 가진 사람에게 운전을 시켜도 안전성이 확보가 되는 자율주행 자동차를 제작하는데 힘쓰고 싶어요.


# 마무리


자율주행 자동차를 제작하며 자신의 꿈에 가까워지고 있는 이재민 팀원을 보며 자율주행 자동차의 매력을 느낄 수 있었습니다. 자동차에 대한 설명을 할 때 느껴지는 열정이 인터뷰 내내 뜨거웠는데요. 많은 사람들에게 안전과 편리를 제공하는 자율주행 자동차의 발전에 기여하고 있는 많은 대학(원)생 여러분께 응원을 보냅니다.


영현대기자단13기 이성화 | 충북대학교
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