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자율 주행차의 핵심 기술, 고정밀 지도

자율주행 · 정밀지도

by 현대엠엔소프트 2016. 4. 22. 09:15

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올해 초 열린 세계 최대의 가전 박람회 CES(Consumer Electronics Show)에서는 가전이 아닌 지능형 자동차가 더욱 주목 받았습니다. 그만큼 자동차·전자·IT 업계에서는 미래형 자동차가 화두입니다. 현대엠엔소프트 블로그에서도 얼마 전 미래 자동차의 전망에 대해 소개해 드렸죠. 



미래에는 정말 운전면허가 사라질까? 움직이는 인공지능 컴퓨터 ‘미래 자동차’

http://blog.hyundai-mnsoft.com/834



첨단 IT 기술을 탑재한 지능형 자동차의 발전 모습을 보면, SF 공상과학 영화에서나 보던 자율 주행차가 현실화될 날도 머지 않게 느껴집니다. 그런데 스스로 운전을 할 수 있는 인공지능이 탑재된 미래형 자동차가 원활하게 주행하기 위해서는 특별한 지도가 필요하다는 사실, 알고 계신가요? 자율 주행차의 핵심 기술이자 차량 인포테인먼트 글로벌 기업 현대엠엔소프트가 본격적으로 개발에 착수하고 있는 ‘고정밀 지도’에 대해 오늘 탐구해 보겠습니다.




고정밀 지도란? 


 


고정밀 지도는 도로와 주변 지형의 정보를 높은 정확도로 구축한 3차원 지도를 말합니다. 기존 디지털 지도보다 10배 이상의 정확도를 자랑하는 지도죠. 실제 도로와 10cm 정도의 차이를 갖는 정밀한 3D 지도라니 정말 놀랍죠? 


 


▲ 쏘울 EV 자율주행차의 주행 모습



자율 주행차가 사고 없이 무사히 운행을 하기 위해서는 주변 지형지물을 정확히 인지하는 것이 중요합니다. 그렇기에 근거리 도로 정보까지 모두 정확히 인지하는 고정밀 지도는 자율 주행차의 핵심 기술이라 할 수 있습니다. 


자율 주행차의 핵심 기술로 주목 받고 있는 고정밀 지도는 점차 그 사용 범위가 확대되는 추세입니다. 고정밀 지도를 만드는 기반이 되는 정밀 데이터에는 터널과 도로의 균열, 차선의 도색 상태, 건물 노후화 측정과 같은 실생활에 유용한 정보까지 담겨 있기 때문이죠. 


 


▲ 정밀 데이터로 취득한 포트홀의 모습



이러한 정보를 활용해 최근에는 재난, 재해, 토목, 건설 공사 등으로 그 쓰임새가 넓어지고 있습니다. 가령 정밀 데이터를 통해 전봇대의 전선이 늘어진 곳이나 포트홀 등 도로에 문제가 발생한 곳을 확인하고 이를 정비해 사고를 미연에 방지할 수 있습니다. 


이렇게 많은 정보를 취득할 수 있다는 것이 놀라운데요. 실제 도로와 매우 흡사한 고정밀 지도는 어떻게 제작되는 것일까요? 비밀은 현대엠엔소프트가 보유한 특별한 차량 MMS에 숨어 있습니다. 




고정밀 공간정보 조사 시스템 차량 MMS


현대엠엔소프트는 국내 최초로 차량 운전 지원용 지도 생성을 위한 MMS(Mobile Mapping System) 기반 정밀 지도 구축 시스템을 도입했습니다. 고성능 레이저 스캐너 장치인 라이다(LiDAR)를 포함한 다양한 센서들을 활용하여 도로 및 주변 지형 등의 정보를 빠짐 없이 취득하는 최첨단 3차원 공간정보 조사 시스템입니다. 



 

▲ MMS(Mobile Mapping System) 차량의 모습



기존 수 미터에 달하던 오차율을 MMS를 통해 수 센티미터로 줄여 현실에 가까운 위치 정보를 취득할 수 있게 되었습니다. 이를 위해 MMS에는 수많은 최첨단 장비들이 탑재되어 있는데요. 억 소리 나는 몸값을 자랑하는 최첨단 장비들을 하나씩 살펴 보겠습니다. 



● 라이다(LiDAR)

 



먼저 MMS 차량의 지붕에는 1초당 100만여 개의 레이저 빛을 쏴서 현실 세계와 거의 동일한 형상의 공간 정보를 획득할 수 있는 고성능 레이저 스캐너 장치 ‘라이다(LiDAR, Light Detection And Ranging)’가 2개 탑재되어 있습니다.



● 위성항법장치(GPS)


 


최첨단 지도를 제작하는 차량이라면 당연히 내비게이션의 기본이 되는 기술 역시 탑재하고 있어야겠죠? 실시간으로 위치 정보를 획득하는 위성항법장치 GPS(Global Positioning System) 또한 라이다와 함께 차량 지붕에 장착되어 있습니다. 



● 관성측정장치(IMU)

 



내비게이션, 스마트폰 등 다양한 IT 기기에서 위치 정보를 획득하는 데 쓰이는 GPS 기술의 가장 큰 단점은 음영지역이 발생한다는 것입니다. 위성에서 보내는 신호를 수신해 현재 위치를 파악하기 때문에 GPS 신호를 받을 수 없는 터널, 고가도로 밑 같은 곳에서는 위치값을 구할 수 없는 것이죠. 


MMS에는 음영지역에서도 정확한 위치 정보를 획득할 수 있도록 관성측정장치 IMU(Inertial Measurement Units)가 설치되어 있습니다. 관성측정장치는 가속도 및 회전운동을 측정하는 전자기기로 물체의 속도, 방향, 중력을 측정하고 기록하는 장치입니다. 



● 카메라 


 


주변의 지형지물을 파악하기 위해서는 당연히 카메라도 있어야겠죠? MMS 차량에는 전후좌우 방향의 영상을 빠짐없이 취득할 수 있도록 카메라가 4대 탑재되어 있습니다. 



● 주행거리측정장치(DMI)


 


MMS 차량은 주행을 하면서 주변 도로 정보를 취득하기 때문에 정확한 주행 거리를 측정하는 것 또한 매우 중요합니다. 따라서 바퀴 회전수를 측정하여 정확한 거리를 계산하는 주행거리측정장치 DMI(Distance Measuring Instrument)가 바퀴에 장착되어 있습니다. 


 



이렇게 최첨단 기기를 탑재하고 있는 고정밀 지도 구축 차량으로 도로 및 주변 지형의 모든 위치정보를 수 센티미터 오차로 빠짐없이 수집하죠. 수집된 점들의 위치정보를 이용하여 시설물의 높이, 길이 및 각도를 측정할 수 있어 더욱 정확하고 세밀한 3차원 정밀지도를 구축할 수 있습니다. 


 



취득한 데이터의 모든 값은 색깔별로 구분되어 직접적인 측량 작업 없이도 교량과 도로의 정확한 넓이 및 높이 데이터 측정이 가능합니다. 또한 데이터 가시화 작업을 통해 교량과 같은 도로 시설물은 다양한 각도 및 위치에서의 관측이 가능한 3D 모델링 데이터로 구성됩니다. 


MMS 차량이 조사한 데이터를 후처리하고, 필요한 정보를 추출해 지도 데이터로 가공하는 일련의 과정을 거쳐 마침내 고정밀 지도가 탄생합니다. 참고로 고정밀 공간정보 조사 시스템 차량의 가격은 한 대당 무려 15억 원에 달해 정말 “억”소리 나는 몸값을 자랑한답니다. 하지만 그만큼 가치 있는 데이터를 수집할 수 있죠. 




고정밀 데이터, 어디에 활용할 수 있을까? 


● 주차 관리 시스템


 


그렇다면 고정밀 공간정보 조사 시스템 차량이 취득한 데이터는 어디에 활용할 수 있을까요? 실생활에 가장 근접한 예로, 주차 관리 시스템을 꼽을 수 있습니다. 현대엠엔소프트의 MMS는 주차장 내 주차 구역 모습과 해당 번호 등의 데이터 취득이 수월하여 체계적인 주차장 관리 시스템을 구축할 수 있습니다. 이를 통해 차량 도난을 미연에 방지하고 주차장 내 교통사고도 예방할 수 있을 것으로 기대됩니다.



● 인텔리전트 크루즈 컨트롤(Intelligent Cruise Control)

 



MMS의 최첨단 도로 조사 장비는 도로의 굽은 정도(곡률)와 경사도까지 측정하는 정밀한 조사가 가능합니다. 이를 바탕으로 지능형 전조등 및 도로 커브에 따라 속도 조절이 가능한 인텔리전트 크루즈 컨트롤(Intelligent Cruise Control) 같은 다양한 운전자 편의 기능을 구현할 수 있습니다.



● 도로의 효율적 관리


 


MMS 차량은 건물, 수목, 전선 데이터 등의 도로 주변 정보까지도 수집하는데요. 이를 통해 건물과 수목에 의해 표지판이 가려지거나 전선 배치가 위험한 부분들의 데이터를 별도 추출하여 삼림과 전선을 효율적으로 관리할 수 있습니다.



● 3D 내비게이션 전자지도 구축 


 


MMS 차량은 육교, 고가차도의 높이, 차선 데이터, 도로의 파인 부분, 터널 정보 등의 데이터를 빠짐없이 획득합니다. 이러한 데이터는 자동차와의 연계뿐만 아니라 3D 내비게이션의 전자지도 구축에도 활용할 수 있습니다. 


가령 현대엠엔소프트의 프리미엄 내비게이션 ‘지니 넥스트 V3’의 일부 구간에는 MMS가 취득한 데이터를 활용한 경로 안내 시스템이 적용되어 있습니다. 바로 ADAS(Advanced Driver Assistance Systems)라고도 불리는 최신 운전자 보조 시스템인데요. ADAS는 차선 유지 보조 시스템, 운전자 졸음 방지 시스템 등 안전 운전에 도움을 주는 정보 제공 서비스입니다. 이 덕분에 지니 넥스트 V3는 무가속 구간 알림 서비스와 같은 경로 안내를 국내 유일로 제공합니다. MMS의 정밀 데이터를 활용하는 현대엠엔소프트만의 독보적 기술 역량에 따른 서비스라 할 수 있죠.



 


현재 현대엠엔소프트는 전국 2차선 이상 주요 도로에 대한 고정밀 지도 구축을 이미 완료하였으며, 지난해 12월 출시된 현대자동차의 제네시스 EQ900에는 현대엠엔소프트의 고정밀 지도가 탑재되었습니다. 차량 인포테인먼트 글로벌 리더 현대엠엔소프트는 앞으로도 최첨단 기술을 개발, 고정밀 지도 구축을 위해 노력할 계획입니다. 최첨단 기술을 선도하며 미래형 자동차는 물론, 운전자의 안전까지 생각하는 현대엠엔소프트의 행보에 많은 기대와 응원 부탁 드립니다! 감사합니다. 




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