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대학생, 자율주행차를 연구하다! 서울시립대 동아리 MIE

작성일2017.10.18

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작성자 : 박대호
▲ 서울시립대학교 자율주행모형차 동아리방의 모습
▲ 서울시립대학교 자율주행모형차 동아리방의 모습

자율주행 자동차, 다들 한 번쯤은 들어 보셨을 텐데요. 자율주행 자동차란 카메라와 레이더 등 각종 센서를 이용해서 운전자 개입 없이 자동차가 스스로 운전하는 것을 뜻합니다. 이 자율주행 자동차는 인공지능 시스템의 발달로 점차 자동차 시장에서 필수 기능으로 자리 잡을 것으로 예상됩니다. 이와 관련하여 자동차 제조사에서 연구가 활발히 진행되고 있으며 이에 맞춰 대학생들도 관련 학과나 동아리에서 열심히 개발하고 있습니다.

이 중에서 실제 차를 가지고 자율주행 자동차를 제작하는 대학생 동아리도 있지만, 그에 앞서 모형차를 가지고 자율주행 자동차의 기초적인 부분을 개발하는 동아리도 있습니다. 그중 10년 이상의 역사를 자랑하고 있으며 최근 한양대 지능형 모형차 경진대회에서 특별상을 받은 서울시립대학교 자율주행모형차 동아리, MIE(Mechanical Information Engineering)를 소개하겠습니다.



Q. 안녕하세요. 간단한 본인 소개 부탁드립니다.

반갑습니다. 저는 현재 자율주행모형차 동아리 회장을 맡고 있는 기계정보공학과 오승식입니다. 주로 모형차에 들어가는 프로그램을 짜는 역할을 하고 있으며 팀원들의 코딩 교육을 책임지고 있습니다.

Q. 동아리 자랑 좀 해주세요.

자율주행모형차 동아리 MIE는 2006년부터 활동한 동아리입니다. 짧지 않은 역사를 가지고 있는 만큼 체계적인 활동과 많은 데이터를 보유하고 있습니다. 또한, 주기적인 팀원 교육을 통해 모두가 함께 지식을 쌓아가고 있죠. 주로 자율주행 기술에 대해 연구하고 있지만 임베디드 시스템도 같이 연구하고 있는 동아리이기 때문에 IoT(Internet of Things, 사물인터넷)나 로봇 등 첨단 기술도 함께 연구하고 있습니다.


▲ 회장 주도로 이루어지는 주간 교육프로그램
▲ 회장 주도로 이루어지는 주간 교육프로그램

Q. 임베디드 시스템이란 무엇인가요?

임베디드 시스템이란 말이 생소하실 수도 있겠네요. 임베디드 시스템이란 자동차나 로봇 등에 들어가는 작은 컴퓨터라고 보시면 이해가 쉽게 될 것 같아요. 즉, 해당 시스템에 최적화된 컴퓨터 시스템이라고 생각하시면 됩니다. 이 임베디드 시스템은 상황에 따라 부품들을 제어합니다. 따라서 이를 제어하는 소프트웨어 지식뿐만 아니라 하드웨어적 지식도 필요하죠. 아, 우리가 쓰는 스마트폰도 임베디드 시스템이라고 보시면 될 것 같아요.


▲ 모형차를 살펴보고 있는 모습
▲ 모형차를 살펴보고 있는 모습

Q. 쉽게 말하면 융합 학문이라고 보면 될 것 같네요. 그럼 자율주행모형차와 관련된 연구는 어떤 것을 하고 있나요?

자율주행모형차의 개발 파트는 크게 네 가지로 나눌 수 있습니다. 영상처리, 모터제어, 조향제어, 시스템 통합으로 구성되어 있는데요. 저는 주로 영상처리와 시스템 통합을 맡고 있습니다. 그럼 각 파트에 대해 간략히 설명해 드리겠습니다.


▲ 서울시립대 MIE팀이 전문 프로그램(MATLAB)을 통해 차선 인식 알고리즘을 구현한 모습, 양 끝에 솟아오른 부분이 차선을 인식한 부분이다
▲ 서울시립대 MIE팀이 전문 프로그램(MATLAB)을 통해 차선 인식 알고리즘을 구현한 모습, 양 끝에 솟아오른 부분이 차선을 인식한 부분이다

1. 영상처리는 카메라로 읽은 데이터를 분석해 차선을 인식하는 분야입니다. 상황에 따라 차선이 인식되지 않는 경우가 생기기 때문에 예외 상황을 잘 처리하는 것이 핵심입니다.

2. 모터제어는 상황에 따라 모형차의 속도를 제어하는 부분인데 모형차가 직선 주행, 코너 주행에 따라 정확한 속도로 제어를 할 수 있게 프로그래밍하는 부분입니다. 상황에 따른 속도제어가 되지 않는다면 모형차가 트랙 밖을 벗어나게 됩니다. 또한, 센서가 장애물을 감지하게 되면 긴급하게 제동을 해야 합니다. 이때 모형차에는 브레이크가 따로 있지 않기 때문에 모터에 역 회전력(주행방향과 반대되는 힘)을 주어 장애물에 부딪히지 않도록 정밀하게 제어하는 부분이 핵심입니다.

3. 조향제어는 차선을 인식한 데이터를 바탕으로 모형차의 앞바퀴를 얼마만큼 회전해야 할지 결정하는 부분입니다. 이 부분 역시 정밀한 제어가 이루어지지 않는다면 모형차가 트랙 밖으로 이탈하는 등의 문제가 생기게 됩니다.

4. 시스템 통합은 각 부품을 제어하는 프로그램을 합치는 작업입니다. 부품의 개별 제어는 쉽지만 이를 통합하면 예상치 못한 문제가 발생합니다. 우리가 흔히 쓰는 컴퓨터는 고사양이지만 임베디드 시스템은 상대적으로 사양이 낮고 동시에 여러 가지 일을 처리하기 힘들기 때문입니다. 따라서 각각의 프로그램이 서로 충돌하지 않고 정확히 작동하도록 설계하는 것이 핵심이라고 할 수 있습니다.


▲ 개발프로그램을 이용하여 프로그래밍하는 모습
▲ 개발프로그램을 이용하여 프로그래밍하는 모습

Q. 모형차이긴 하지만 결코 쉬운 작업이 아니네요. 그럼 자율주행 자동차와는 어떤 연관이 있을까요?

우선 차선을 인식해 스스로 조향하고 장애물이 나타나면 제동하는 시스템이 비슷하다고 할 수 있습니다. 자율주행 자동차의 기초적인 기능이라고 할 수 있죠. 그런데 얼마 전 아이오닉 자율주행 자동차가 야간 자율주행에 성공한 모습을 보았습니다. 노면과 주변 밝기에 따라 차선을 제대로 인식하지 못하는 경우가 있을 텐데 야간에도 자율주행 기능이 실현되는 모습이 인상 깊었습니다.

이번 한양대 지능형 모형차 경진대회에서 생각보다 조명이 어두워 애를 먹었던 경험이 있습니다. 현재 우리 동아리에서 제작한 모형차는 아직 어두운 곳에서는 주행이 불안하기 때문에 이 부분을 보완하여 연구를 진행할 계획입니다.


▲ 올해 열린 한양대 지능형 모형차 경진대회에서 주행하고 있는 모습
▲ 올해 열린 한양대 지능형 모형차 경진대회에서 주행하고 있는 모습

Q. 한양대 지능형 모형차 경진대회에 참가하셨는데 대회를 진행하면서 어려웠던 점과 수상한 비결이 무엇인가요?

사실 대회 환경과 연습했던 환경이 다르기 때문에 모형차가 원하는 대로 잘 작동할지 의문이었습니다. 특히 주변 환경에 따라 카메라가 읽는 데이터가 다르기 때문에 자칫 모형차가 트랙을 이탈할 수도 있는 상황이 생길 수도 있다고 생각했습니다. 그래서 다양한 환경을 만들어 모형차를 테스트했습니다. 특히 교내에서는 넓은 환경에서 테스트할 수 없기에 다양한 환경을 만드는 데 어려움이 있었습니다.

다양한 환경에서 테스트한 결과 예선 주행은 가뿐히 통과했습니다. 하지만 본선 주행에서 예상치 못한 변수가 생겨 모형차가 트랙에 붙어있는 차선과 비슷한 갈색 테이프를 따라가는 바람에 아쉽게 완주는 하지 못했습니다. 하지만 임베디드 시스템의 기능을 적절하게 잘 사용한 덕분에 우수한 프로그래밍 능력을 인정받아 특별상을 받을 수 있었던 것 같습니다.


▲ 임베디드 시스템에 부착된 터치스크린을 이용하여 차의 기능을 조작하고 있는 모습
▲ 임베디드 시스템에 부착된 터치스크린을 이용하여 차의 기능을 조작하고 있는 모습

Q. 앞으로의 목표가 무엇인가요?

사실 모형차로 자율주행을 구현하기에는 실제 자동차와 거리감이 있기 때문에 한계가 있습니다. 또한, 주행 환경도 달라 자동차에 들어가는 기술과는 다른 면이 있다고 할 수 있습니다. 따라서 교내 자작 자동차 동아리와 협업하여 실제 자율주행 자동차를 구현하는 것이 최종 목표라고 할 수 있습니다.


인터뷰를 마치며


지금까지 지능형 모형차 동아리에 대해 알아봤는데요. 대학생들이 자율주행에 관심을 두고 개발하는 모습이 인상 깊었습니다. 비록 실제 차를 가지고 연구하는 것은 아니지만 모형차에서 사용하는 기술 역시 큰 틀은 비슷하기에, 향후 자율주행 자동차 개발의 주역이 되어 미래의 자동차 기술을 책임질 인재가 될 것이라 믿어 의심치 않습니다.


영현대기자단15기 박대호 | 서울시립대학교
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