현황과 국내 시장 적용방안 자율주행 화물자동차 개발

 들어가면서 자동차 시장은 자동차 생산 이래 가장 큰 변혁기를 맞고 있다. 여러 산업기술의 융복합 결정체인 자율주행자동차(Autonomous vehicles) 개발이 주요 동인이다. 자동 운전 자동차 기술의 개발은, 과거부터 계속해 진행되고 있었지만, 지금은 국민 생활의 근처까지 이르고 있는 상황이라고 할 수 있다. 이에 따라 세계 각국은 자율주행 기술개발의 주도권을 잡기 위해 치열한 기술경쟁에 열을 올리고 있으며, 가장 선두주자인 구글(Google)은 2018년 12월 4일 첫 무인택시 시범사업을 실시, 자율주행 시대의 개막을 알리는 계기를 마련했다. 시범사업 대상인 400여명의 회원들로부터 안전부분에서 합격점을 받고 있다는 언론보도도 들린다. We’re building the world’s Most Experienced Driver™는 구글 자율주행 자회사인 웨이모 첫 화면에 나오는 모토이다. 세계에서 가장 경험이 풍부한 드라이버를 만들고 있는 것이다. 이미 Google의 자율주행 테스트 주행거리가 1,600만 마일(1,600만km)을 돌파했다는 것은 일반적인 혼자서는 불가능한 운전경험이라 할 수 있기 때문에 지금까지의 기술개발 진척상황을 추측할 수 있다. 자율주행은 승용차뿐 아니라 화물자동차도 함께 개발되고 있다. 특히, 향후 물류 시장이 직면할 화물 자동차 운전자의 고령화, 운전자의 부족, 안전성, 물류비등의 여러가지 문제점을 해결할 수 있는 좋은 대안으로서 생각하고 있다. 본 논문은 최근 개발되고 있는 자율주행 화물자동차의 기술개발 현황과 도입효과 및 국내운송시장 이해관계자의 의견을 종합하여 소개한다.

자율주행 화물자동차 기술개발현황 볼보 벨라(Volvo Vera) 벨라는 볼보사가 개발중인 자율주행 전기화물자동차 컨셉트카이다. 벨라는 운전석이 없는 외관으로 화물 최대 적재량이 32톤이다. 벨라는 <그림 1>과 같이 분리형 트레일러를 수송하는 트랙터와 같은 형태로 화물이 탑재된 트레일러 아래로 잠수하여 연결하는 방식이다.

그림1 볼보 베라(Volvo Vera) 자료: 트랙스닷컴, https://www.trucks.com/2018/09/13

벨라는 클라우드 서비스를 기반으로 운송통제센터에서 원격으로 구동되기 때문에 우선은 비교적 단거리의 대량수송, 반복적이고 정기적인 고정경로 운송 등에 활용될 것으로 예상된다. 벨라의 주된 기술적 특징은 센티미터 이내의 단위로 차량의 현위치를 파악해 모니터링함으로써 차량에 발생하는 상황에 정확하고 신속하게 대응할 수 있는 것이다. 운송통제센터는 운송 진행 상황을 지속적으로 모니터링하고 각 차량의 위치, 배터리 상황, 화물 적재량 및 차량의 정비 요구사항 등에 대한 피드백을 받는다. 이것에 의해, 불필요한 대기 시간을 줄여, 운송의 정확성을 향상시킬 수 있다. 또 동일 경로를 운행하는 차량과 연계해 교통 흐름을 최적화할 뿐 아니라 배기가스도 없고 소음도 적어 친환경 운송에 기여할 것으로 기대된다. 볼보 측은 벨라를 이용한 솔루션이 기존 도로 인프라와 트레일러를 활용하기 때문에 비용적인 측면에서도 효율적이라고 설명했다. 벨라는 현재 개발 중이며 상용화 시기는 아직 미정이다.

다임러퓨처트럭(Future Truck) 2025 다임러는 2014년 7월 자율주행 콘셉트럭인 퓨처트럭(Future Truck) 2025를 소개했다. 컨셉을 <그림 2>와 같이 완전 자율주행이며, 실용화 시기를 2025년으로 하고 있다. 다임러는 2015년에는 차량에 탑재된 카메라나 레이더로 주변 상황을 감지해 주행하는 ‘하이웨이 파일럿’ 시스템을 선보였다. 또 미국 네바다주에서 세계 최초로 자율주행 트럭 도로주행번호판을 취득하고 미국 최초로 일반 도로 자율주행 화물자동차 군집주행을 실시했다. 2016년에는 네덜란드 정부 주도로 자율주행 화물자동차의 군집 주행 실험에 참가하고, 독일과 네덜란드의 도로에서 3대의 군집 주행 테스트를 실시했다.

그림2 다임러퓨처트랙 2025자료: CarjamTV, https://www.youtube.com

그림3 미러카메라 적용 트랙자료 : YOUCAR, https://www.youtube.com

이후 2018년 9월 독일 하노버에서 열린 ‘IAA Commercial Vehicles 2018’에서 양산형 부분 자율주행 시스템인 액티브 드라이브 어시스트(ADS: Active Drive Assist) 기술을 선보였다. ADS는 자동차 스스로 브레이크, 가속, 스티어링이 가능하고 액티브 레이더와 카메라를 통해 전달되는 도로 정보를 결합해 차량의 전방, 측면, 상하 지형 등 전방향 움직임을 어떤 속도로든 능동적으로 제어하는 기술이다. 기본적으로는 운전자의 개입을 필요로 하지만 운전의 편리성이나 사고예방 등 안전성 향상에 크게 기여할 수 있는 것으로 평가한다. 사이드미러 대신 미러컴(mirror-cam)이 적용된 최초의 미러리스 트랙 기술도 선보였다. <그림 3>과 같이 트럭에 사이드 미러가 없다. 미러컴 시스템은 차량 외부에 장착된 2대의 카메라와 운전석 내부 A-필러에 장착된 2개의 15인치 디스플레이로 이뤄져 측후방 사각지대를 없애 운전자에게 향상된 전방위 시야를 제공한다. 또한 사이드미러 제거로 공기역학, 안전성, 차량 조작의 효율성을 향상시킬 수 있다.이처럼 다임러는 2014년 퓨처트럭을 내놓은 이후 지속적으로 자율주행 부분 기술을 한 단계씩 추가하며 완전 자율주행에 근접해 있다.

구글 웨이모(WAYMO) 구글의 자율주행 사업 부문인 웨이모는 2018년 3월부터 미국 조지아주 애틀랜타에서 자율주행 화물자동차 운행 시범 서비스를 시작했다. 사실 구글은 10년 넘게 자율주행 기술을 연구 개발한 업계 1위다. 2018년 12월 4일에는 완전 무인 자율주행 택시 서비스 시범사업을 실시하여 그간의 축적기술을 보여주고 있다. 웨이모의 자율주행 화물자동차는 우선 구글 데이터센터 내 화물 운송의 일부를 담당하게 된다. 웨이모 트럭에 사용되는 자율주행 센서와 기술은 웨이모가 시험운행 중인 퍼시피카 미니밴에 탑재된 것과 상당 부분 동일한 것으로 알려졌다. 소형차에 비해 대형 화물자동차의 경우 길이가 길고 회전 반경이 때문에 여러 고려 요소가 존재하지만 그동안 축적된 기술을 통해 자율주행 선두업체의 면모를 보여줄 것으로 기대되고 있다.

그림4 웨이모 자율주행 트랙자료: 전자신문, http://www.etnews.com

뉴로뉴로는 슈퍼마켓 배송용 자율주행자동차를 개발해 미국 슈퍼마켓 체인 ‘크로거(Kroger)’와의 제휴를 통해 2018년 시범 서비스를 시작했다. 뉴로(Nuro)는 구글 웨이모 출신 엔지니어가 공동 창업한 자율주행 로봇 분야의 스타트업이다. 뉴로는 기존 상품 배송용 로봇과 달리 보도가 아닌 도로를 주행할 수 있도록 설계됐다. 자율주행자동차 기술을 채택했지만 사람이 탑승하는 것이 아니라 상품이 적재된다.

그림5 뉴로(Nuro) 자율주행 배송자동차 자료: 오토데일리, http://www.autodaily.co.kr/news

일반 자율주행 자동차와 마찬가지로 라이더, 레이더, 카메라 등을 탑재하고 있으며, 보행자나 자전거의 인식, 장애물 회피 등의 기능을 갖추고 있다. 고객이 스마트폰을 이용해 식료품을 사면 자율주행차가 물건을 실어 배달하는 방식이다. 트렁크 내부 온도 조절도 가능하고 신선식품 배송도 가능하다. 완전한 무인자동차로 탑승자의 안전을 위한 별도의 장치가 필요 없고 제조단가가 낮다는 장점이 있다.

스트로스트롤링 드래곤(Strolling Dragon)은 중국의 물류업체인 쑤닝물류(Suning Logistics)가 상하이에서 시험 주행을 완료한 자율주행 중장비 트럭이다. 스트롤링 드래곤은 L4 자율주행 능력으로 소녕물류(Suning Logistics)의 자동화 차량 중 가장 큰 무인 화물자동차이다. 인공지능(AI), 딥러닝 기술 및 레이저, 레이더 같은 첨단 장치를 갖춘 스트롤링 드래곤은 300m 이상 거리에서도 장애물을 빠르게 인식할 수 있다. 또 비상 정지가 가능 25ms의 반응 속도로 장애물을 피할 수 있고 80kmh의 속도에서도 안전하고 자율적으로 주행할 수 있다고 소개된다. 쑤닝은 자율주행 화물자동차, 자동화된 차량과 로봇을 통해 배송 업무를 원활하게 할 수 있는 스마트 물류 시스템을 구축할 계획이다.

그림6 스트롤링 드래곤 자율주행화물자동차자료: 로봇신문, http://www.irobotnews.com/news

투투심플(Tusimple) 만나중국에서는 인공지능(AI)과 자율주행 트럭 기술이 만나 항구 무인화를 시도하고 있다. 중국의 자율주행트럭 스타트업 투심플은 항구 무인화를 위한 자율주행 화물자동차를 공개했다. 항만 내에서 자율주행이 가능한 자율주행 화물자동차가 컨테이너 상하차를 완수하는 영상도 공개됐다. 자율주행 화물자동차의 항만 적용을 위해 기존 항만 시스템과 연결할 수 있는 무인 컨테이너 운영 솔루션도 함께 개발했다.

그림 7 투 심플 자율주행 트럭(항만구역 운송) 자료: South China Morning Post, https://www.scmp.com/video/china/2140299

간선운송의 자율주행은 이미 <그림 8>과 같이 성공하였다. 간선 운송과 함께 구역내 운송으로 연결되는 무인 자율 주행 기술 솔루션을 보유한 진행된 진보를 보이고 있다. 항만 내에서는 5대의 완전 자율주행 화물자동차가 시험운행을 하고 앞으로 항만 시험에 25대의 화물자동차가 투입될 것으로 보고 있다. 항만과 같이 특정구역을 운행하는 것과 외부도로를 운행하는 것은 기술적으로 차이가 있지만, 이 두 가지가 안전하게 실현된다면 자율주행에 상당히 근접해 있을 것으로 낙관할 수 있다.

그림 8 투 심플 자율주행 화물자동차(간선운송) 자료: TuSimple, https://www.youtube.com

현대현대자동차 자율주행화물자동차 자동차국내에서는 2018년 8월 현대차가 대형 트레일러 자율주행차량으로 의왕~인천 간 약 40km 구간의 고속도로 자율주행에 성공했다.

그림 9 현대자동차 자율주행 화물자동차 자료: HMG 저널-현대자동차 그룹 뉴스미디어(https://)

현대자동차가 보여준 시연은 미국자동차공학회(SAE) 기준으로 3단계 자율주행 기술을 갖춘 트레일러가 연결된 최대 중량 40t급 엑시언트 자율주행차 한 대로 진행됐다. 국토교통부는 2018년 6월 말 처음으로 현대차에 대형 트럭 자율주행 임시운행 허가증을 발급했다. 현대자동차는 자율주행 트럭의 물류산업 활용 가능성을 검증하기 위해 계열사인 현대글로비스와 협업해 실제 해외 수출 부품을 싣고 달리는 시나리오를 선택했다. 자율주행차는 고속도로의 자연스러운 교통 흐름과 연계된 차선 유지, 지능형 차선 변경 기능, 선두 차량 차선 변경 인식 대응, 도로 정체 상황에 따른 완전 정지 및 출발, 터널 통과(2개) 등의 기술을 안정적으로 선보였다. 다만 영동고속도로에서 제2경인고속도로로 갈아타는 서창JC 구간에서는 최소한의 안전을 확보하기 위해 운전자가 직접 운전하도록 했다. 서창JC를 지나면 다시 목적지인 능해IC까지 자율주행 모드로 전환했다.

자율주행 화물자동차의 도입 예상 효과를 먼저 봤듯이, 세계적으로 자율 주행 기술의 개발은 활발하게 행해지고 있다. 승용차를 시작으로 화물자동차까지 점차 범위가 확대되고 있어 상용화가 크게 멀지 않은 것으로 보인다. 자율주행 화물자동차의 도입 비용은 생각할 수 밖에 없는 경제적 문제이지만, 우선적으로 자율주행 기술이 도입되었을 때 물류시장에서의 효과를 보도록 하겠다.전반적으로는 자율주행 화물자동차의 등장으로 물류산업의 패러다임이 획기적으로 전환될 것이다. 물류 산업의 최적화와 효율화를 도모해, 다양한 물류 시장의 문제점을 해결하는 해결사의 등장이라고도 말할 수 있다.

첫째, 자율주행 화물자동차가 상용화되면 안전성 향상으로 교통사고율을 현저히 낮출 수 있을 것으로 예상된다. 첨단의 전방향 센서로 사람이 인지하지 못하는 부분까지 실시간으로 완벽하게 감지해 대응하면 이론상 사고가 발생하지 않기 때문이다. 물론 도로상에서 발생하는 변수에 완벽하게 대응할 수 있을 때의 얘기다.

둘째, 정확한 운송일정 관리 및 운송시간 감소로 운영효율을 극대화하는 것이 무인으로 운송될 경우 사람에게 필요한 수면, 식사, 화장실, 휴식시간 등이 운송시간에 포함되지 않기 때문이다. 이에 따라 운송 효율은 증가하고 운송의 정시성도 향상될 것이다.

셋째, 연비 향상으로 연료비가 절감될 것이다. 자율주행의 경우, 최적 연비주행 기능이 탑재돼 사람이 운전하는 것보다 연비가 향상될 수 있다. 또 사고로부터 안전해지고 차체를 가벼운 소재로 제작할 수 있게 된다. 차량 중량은 연비와 가장 직결된 부분으로, 중량 감소에 의해 연료를 절약해, 연비 향상으로 연결된다.

넷째, 화물 자동차 운전자의 부족 문제나 노동 환경의 개선이다. 미국, 유럽, 중국 등 몇천km 이상의 장거리 운송을 하는 지역에서는 큰 효과를 가져올 것이다. 장거리 운전자들은 며칠 걸리는 장거리 운행으로 가족과 떨어져 지내며 계속 앉아서 운전만 해 건강 문제 등 고민이 많다. 젊은층은 고강도 운전업종을 기피하면서 운전자 부족 문제도 심각하게 대두되고 있다. 자율주행은 이런 고강도 운전업무를 무인으로 대체하거나 업무강도를 완화하는 수단이 되기 때문에 앞으로 운전자 부족 문제의 좋은 해결책이 될 것이다.

국내국내 화물 운송 시장에 있어서의 자율 주행 화물 자동차의 적용에 관한 의견 의견국내 화물 운송 시장의 운송 거리는, 미국, 유럽, 중국과 같이 길지 않다. 장거리 대표 구간인 서울-부산도 500km 이내로 하루 이틀 정도면 왕복 운송이 가능하다. 국내 환경에 있어서는, 해외에 비해 자율 주행 화물 자동차에 대한 수요가 약간 적은 것도 생각할 수 있다. 2018년 12월 제11회 KOTI 화물운송시장 발전포럼에서 ‘화물자동차 자율주행 기술개발 현황 및 발전방안’을 주제로 다루었다. 화물운송시장 이해관계자들의 자율주행 및 화물자동차 도입과 관련해 가장 중요한 고려사항은 비용 문제였다. 화물자동차가 상용화된다고 해도 기존 화물자동차에 비해 비싼 장비가 될 것이다. 현재 기술 수준으로는 기존 화물자동차 가격의 2배 이상으로 자율주행업계는 예상하고 있다. 계속 첨단장비 기술이 발전하고 수요가 많아지면 가격은 떨어지지만 사업자 입장에서 투자 대비 이익이 보장돼야 도입하는 것은 당연하다. 자율주행 화물자동차가 운전자의 역할을 얼마나 대체할 수 있을지, 그 수준과 비용이 향후 도입 시기를 결정지을 수 있을 것이다. 또 한 가지, 모든 기술을 다 수용할 필요는 없다는 것이다. 각 사업자의 필요에 따라서 부분적인 도입이 가능하다. 장거리 고속도로의 운행이 많은 사업자는, 현재의 Level3 기술로도 운행 가능한 자율 주행 기술을 도입할 수 있다. 한때 물류센터의 자동운반 로봇인 키바로봇이 화제가 된 적이 있었다. 그러나 국내 물류센터는 미국 중국 등처럼 평면이 넓은 공간이 아니다. 다소 좁은 면적을 여러 층으로 나눠 물류센터가 형성됐고, 국내에서의 키보드 로봇 도입은 그리 적극적이지 못했다. 이와 같이 자율 주행 기술도 각 사업 환경에 따라 필요한 기술이 도입되는 것이 국내 시장의 향후 모습이며, 시장 원리에 따른 흐름일 것이다. 마지막으로 국내 운송시장에 맞는 다양한 자율주행 기술 개발이 필요하다는 의견이 있다. 예를 들어 라스트 마일 배송에서의 자동운전의 도입 전략이다. 전자상거래의 발달에 따라 소화물 취급량이 증가하고 라스트마일 배송 취급량이 대폭 증가하고 있다. 택배업체의 경우 좁은 지역에서 짧은 거리를 왔다갔다하며 택배 화물을 배송한다. 하루 200300여 개를 배송하지만 짧은 거리를 이동할 때마다 운전석으로 올라갔다 내렸다를 반복해야 한다. 이런 환경에 맞추어 짧은 거리는 운전자가 직접 타지 않고 자율 주행을 통해서 승강 노동을 대체하는 방안이 마련된다. 이와 같이 운송 환경에 맞은 다양한 기술을 다각적으로 도입하는 안이 필요하다.

끝까지 자율주행은 대부분의 사람들이 궁금해하고 기대하는 기술 분야다. 필자도 요즘 운전을 할 때마다 자율주행을 할 수 있다면 교통체증이 발생해도 쉽고 재미있게 이동할 수 있지 않을까 하는 생각이 많다. 운전이 재미있을 때도 있지만 어쩔 수 없이 하는 일도 많기 때문이다. 실제로 도로 위에 예상치 못한 변수가 너무 많아 자율주행이 언제 완벽하게 우리 생활 속으로 들어올지 예상하기 어렵다. 하지만, 각 부품 기술이 일단씩 연착륙 할 때마다 자주에 가까워지고 있는 것은 확실하다. 그리고, 그러한 기술이 기존의 생활이나 일하는 방식을 편리하고 효율적으로 할 것이다. 먼 미래인지 가까운 미래인지 알 수 없지만 화물운송시장에도 자율주행기술의 단계적 도입을 통해 종사자들의 업무환경 개선과 즐거운 일자리가 창출되기를 기대한다.

참고 문헌 1. Trucks.com, https://www.trucks.com/2018/09/13. Carjam TV, https://www.youtube.com?v=XZxZC0lgOlc3. South China Morning Post, https://www.scmp.com/video/china/2140299.TuSimple, https://www.youtube.com.YOUCAR, https://www.youtube.com?v=R_bIfdqCWRk6. 전자 신문, http://www.etnews.com. 오토 데일리, http://www.autodaily.co.kr/news. 로봇 신문 http://www.irobotnews.com/news.HMG지저널-현대자동차 그룹 뉴스미디어(https://)

지음: 신민선 물류연구본부 연구원 출처: 한국교통연구원 물류 브리프

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