5G가 산업 전반에 미칠 영향력은 막대하지만 그중에서도 대표적인 분야로 꼽히는 것이 바로 자율주행차다. 벤츠, BMW 등 세계 완성차 기업들이 통신업체와 함께 ‘5G 자동차협회’를 설립하고 관련 기술 개발에 나서고 있는 것도 이런 이유 때문이다.

5G의 주요 특징은 대용량 데이터 전송, 수많은 기기와의 연결, 지연시간 없는 실시간 전송이다. 스마트 카는 바로 이런 특징들을 잘 나타낼 수 있는 기기라는 점에서 5G의 주요 응용 기기로 제시되고 있다.

자율주행차의 핵심 기술은 차량통신(V2X, Vehicle to Everything)이다. 자율주행차는 차량이 주변 시설 등으로부터 데이터를 빠르게 송수신해야 하고, 시스템을 수행하는데 지연 시간이 없어야 한다. 통신 지연이나 오류가 발생할 경우 사고로 이어질 수 있기 때문이다. 그래서 5G의 기가비피에스(Gbps)급 속도와 지연 시간 단축은 자율주행차에 필수적이다.

차량에 부착된 센서와 카메라를 기반으로 주행상황을 파악하는 Stand-alone 방식의 자율주행은 센서 탐지 거리가 짧고 센서 너머의 장애물을 인지하지 못한다는 단점이 있다. 이에 반해 V2X는 주위 차량의 운행정보를 실시간으로 공유(V2V)할 뿐만 아니라 보다 원거리의 사고정보를 차량에 공유(V2N) 함으로써 사전에 이를 대처 할 수 있도록 하기 때문에 안전성 이슈에도 보다 신뢰할 수 있는 대안을 제시한다.

5G 기술 물류사업자 영업이익에 큰 도움 기대
5G가 도입된 V2X로 차량 군집주행이 현실화 되면 교통체증 해소, 에너지 저감, 물류운송 효율화 등이 가능해진다는 해외의 연구 보고가 있다.

영국 최고 권위의 왕립학술원(Royal Society)에서 발표된 논문에 의하면, 고속도로 교통 체증의 주요 원인으로 운전자들의 ‘반응 시간 지체(reaction-time delay)’가 지적됐다. 꼬리를 물고 달리는 고속도로에서 차선변경 차량을 발견하고 운전자가 반응하기까지의 지체시간이 연속적인 교통체증을 유발한다는 것이다.

그러나 V2X 기반 군집주행이 가능하게 되면 차량이동에 따른 정보를 후행차량과 실시간으로 공유하기 때문에 즉각적인 반응을 할 수 있고 반응 지체에 따른 교통체증을 해소할 수 있다. 또한 군집주행 차량 간 간격은 보통 10m 내외 수준인데 이는 통상 고속도로 안전거리 기준인 100m와 비교하면 획기적으로 낮은 수준이다.

물류운송 측면에서는 마치 화물열차처럼 운행하는 대열주행이 현실화 될 경우 화물의 주행상황, 정체정보 등을 실시간으로 분석하여 최적 대열을 구성하고 이에 따라 임금, 연료, 보험료 등이 줄어들어 물류사업자의 영업이익에 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

서울시, 세계 최초 5G 융합 자율협력주행 시범지구 조성
서울시에 세계 최초로 5G 융합 자율협력주행 시범지구가 조성돼 있다는 사실을 아는 사람은 의외로 많지 않다.

지난 5월, 국토교통부와 서울특별시는 서울 도심에 차세대 지능형 교통시스템(C-ITS)을 구축하고 자율주행 시범지구를 조성한다고 발표했다. 차세대 지능형 교통시스템 실증사업을 위해 조성된 자율협력주행 시범지구는 상암 DMC 지역 일반도로로 2019년까지 고도자율협력주행 시범지구를 구축한다는 계획이다.

그런데 왜 상암 DMC일까? 이 지역은 터널, 회전교차로 등 다양한 도로 형태를 갖추고 있어 고도 자율협력주행에 적합하고, 설문조사에서도 자율주행 업계가 가장 선호하는 지역으로 확인됐기 때문이다.

시범지구는 차량과 도로 인프라가 소통하는 ‘자율협력주행’ 실증공간으로 조성된다. 차량 센서에 기반해 주변상황을 인식하는 자율주행의 한계를 극복하고 안전을 강화하기 위해 커넥티드 카 기술을 융합하는 방식이다.

최근 해외에서 발생한 자율주행차량 사고 사례에서 보듯 차량 센서에 기반해 주변상황을 인식하는 자율주행차은 야간, 안개 등 악천후에서 영상분석만으로는 신호등이나 사물 정보를 인식하는데 한계가 있다. 하지만 도로협력인프라(V2I) 및 다른 자동차(V2V) 등과 연결하는 커넥티트 카(V2X) 기술을 융합하면 각종 위험정보와 교통신호정보 등을 자율주행 차량에 제공해 안전한 도심 자율주행을 구현할 수 있다. 국토부와 서울시는 시범지구를 발판삼아 서울시가 주도적으로 5단계(미국자동차공학회 분류 기준) 완전 자율주행 기술을 완성한다는 계획이다.

세계 최초 C-V2X, 5G 융합 차량통신망 통합 구축
자율협력주행의 핵심 인프라는 통신망이다. 서울시는 세계 최초로 5G, Wave, Cellular-V2X 방식의 차량통신망을 모두 구축해 다양한 통신 기술이 실제 도로에서 사용될 수 있도록 할 계획이다.

이를 위해 2004년부터 미국 등 선진국에서 활용 중인 WAVE 방식의 통신망이 우선 구축돼 차량 간, 차량-인프라 간 자율협력주행 서비스를 제공하게 된다. (Wireless Access in Vehicular Environments : 미국 전기전자 기술자 협회(IEEE)에서 정의한 무선랜방식 차량통신기술)

2019년 이후에는 최근 빠르게 상용화되고 있는 이동통신망 기반의 Cellular-V2X, 5G 방식의 통신망도 함께 구축된다. (Cellular Vehicle to Everything : 이동통신 표준화 기구에서 정의한 이동통신방식의 차량통신)

서울시는 이를 통해 우리나라 기업들이 자율협력주행 지원뿐만 아니라, 인포테인먼트 등 다양한 커넥티드 카 서비스와 장비를 개발 할 수 있는 환경을 조성하여 급속히 성장하고 있는 세계 커넥티드 카 시장을 선도할 수 있도록 지원한다는 복안이다.

더불어, 서울시는 KT와 협력하여 미래 통신망인 5G 융합 차량통신망 인프라를 구축해 V2X 통신을 지원한다. 5G 융합 차량통신망은 각종 위험정보를 0.1초 내 교환할 수 있는 저지연 고속 이동통신 기술로서 교통사고를 획기적으로 줄여 미래교통의 꿈을 실현시킬 수 있을 것으로 기대된다.

미래의 자율주행차는 어떤 모습?
SF 영화나 애니메이션에 자주 등장하는 변신·합체 차량을 미래에는 물류산업에서도 볼 수 있다. 현재 개발되고 있는 미래의 자율주행차 대부분이 다기능 자율주행 콘셉트 카로 개발되고 있기 때문이다. 여기서 다기능은 ‘변신’과 ‘합체’를 의미한다.

자동차 업계와 미래 학자들에 따르면 미래의 자율주행차는 바퀴와 구동부를 가진 납작한 자율주행 플랫폼 위에 원하는 차량 형태를 떼었다 붙였다 할 수 있다. 또 달리는 차량에 비행 드론을 합체해서 날아갈 수도 있다.

이는 주요 자동차 메이커들이 발표하는 미래 콘셉트 카 디자인을 보면 확인할 수 있다. 대표적인 경우가 메르세데스 벤츠의 자율주행 콘셉트 카인 ‘비전 어바네틱’(Vision URBANETIC)이다. 벤츠가 지난 9월 10일 덴마크 코펜하겐에서 공개한 비전 어바네틱은 한 종류의 섀시를 기본으로 사용 목적에 따라 두 가지의 차체를 만들 수 있다. 승합차로 사용할 경우 둥근 공기역학적인 차체로 최대 12명의 승객을 수용할 수 있으며, 짐을 싣는 상용차로 사용할 경우는 적재성을 중시한 각진 형상을 하게 된다. 화물칸에는 유럽 표준 팔레트를 최대 10개 적재할 수 있다.

이동 가능한 자율주행 플랫폼 위에서 사람을 싣거나 물건을 나를 때에 서로 다른 모양의 차체를 합체시키는 방식으로 낯에는 승용차나 버스로, 밤에는 배송 트럭으로 사용할 수 있게 된다.

르노 역시 2018 하노버 모터쇼에서 플랫폼 기반의 자율주행 배송 차량 콘셉트 카인 '이지 프로(EZ-PRO)를 발표했다. 이 차량은 물건 배송에 최적화 돼 있는데 역시 자율주행 플랫폼 위에서 배송 모듈이 합체되도록 디자인 됐다.

자율주행차가 도로를 달리다가 날 수 있는 플랫폼(드론)과 합체해 날아가는 장면도 머지않아 현실에서 볼 수 있다. 이 콘셉트 카는 2018년 제네바 모터쇼에 등장했는데 에어버스, 아우디, 그리고 자동차 디자인 회사 이탈디자인(Italdesign) 등 3사가 공동 개발 중인 합체형 자율주행차인 ‘팝업’(Pop.up)이 그것이다. 팝업은 평상시에는 소형 자율주행차지만, 여기에 쿼드콥터가 합쳐지면 하늘을 날 수 있다. 아직은 승용차에 적용하는 수준이지만 트럭에 적용될 날이 올지도 모른다.

아울러 운송 통제 센터는 운송 진행 상황을 지속적으로 모니터링해서 각 차량의 위치, 배터리 충전 상황, 화물 적재량 및 차량의 정비 요구 사항을 포함한 기타 매개 변수를 정확하게 측정한다. 이를 통해 불필요한 대기 시간을 없애고 운송 정확성을 높일 뿐 아니라 차량 업 타임(가동시간) 향상에도 기여한다. 또한 동일 경로를 운행하는 차량과 협력하여 교통 흐름을 최적화 할 뿐만 아니라 배기가스가 없고, 소음이 적어 환경 친화적인 운송에 기여할 것으로 기대된다.