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자율주행차와 국내 자동차 산업

- 한국전자통신연구원 자율주행시스템연구그룹 손주찬 책임연구원

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1. 교통사고 예방과 편의운전을 지원하는 미래형 자동차로서 자율주행차의 등장
세계적으로 년 130만명에 달하는 교통인명사고를 줄이려는 노력의 일환으로 미국, 유럽 등 자동차 기술 선진국에서 활발히 개발되어 최근 자동차에 광범위하게 적용되기 시작한 첨단운전지원시스템(ADAS:Advanced Driving Assistance System)은 레이더, 카메라 센서부품을 중심으로 차선이탈방지, 차간거리유지 등 운전자의 교통사고 예방을 보조하는데 중점을 두고 있다.

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[그림 1] 자율주행차 이용사례 (출처 : EU무인차위원회)



알파고-이세돌 기사의 대국에서 보듯이 인공지능 기술은 최근 수년 사이에 급속히 발전하여 일부 분야에서 인간의 논리적 사고 영역을 넘어서고 있으며, 자동차에도 접목되어 운전자의 안전운전을 보조하는 ADAS의 단순기능을 훌쩍 뛰어 넘어서 자동차 스스로 주행상황을 판단하고 차선변경, 교차로 통과 등 더욱 복잡한 주행상황에서 안전하게 자율주행하는 무운전자 자율주행차로 빠르게 발전하고 있다. 무운전자 자율주행차는 레이더, 라이다, 카메라 등 다양한 인식센서를 차량에 장착하여 도로상에 존재하는 자동차, 이륜차, 보행자 등 이동체와 교통신호등, 노면표식, 교통표식 등 정지체를 인식하고 차량 주변의 주행상황을 판단하여 안전한 주행경로를 계획하고 차량의 종횡방향 거동을 스스로 제어하여 운전자의 운전 개입을 최소화하거나 개입없이 목적지까지 안전하게 주행하는 모든 과정을 소프트웨어와 인공지능이 주관하는 지능형 자동차이다.

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[그림 2] 자율주행자동차 작동 구조 (출처 : 슈어소프트테크)



자율주행차는 ADAS 센서 및 인식기술, 정밀지도와 위치인식기술, 차량-차량, 차량 간-차량 도로인프라 간 V2X 통신 기술, 상황판단을 포함하는 주행전략결정과 경로생성기술, 차량의 종횡방향 거동을 관장하는 차량제어기술 등으로 구성된다. 고속으로 주행하는 차량의 인식-판단-제어를 컴퓨터가 통제하는 자율주행차는 인간 운전자의 실수에 의해 유발되는 교통사고를 95%까지 획기적으로 낮출 뿐만 아니라, 차량외부통신을 통하여 교통센터로부터 도로정체 정보를 입수하여 정체구간을 지능적으로 회피하기도 하며, 차량 간 통신을 통하여 주변 차량들과 조율 하에 차간 간격을 최소화하여 밀집 주행하는 군집주행을 가능하게 한다. 2030년 이후 자율주행차 보급이 대중화될 경우, 자율주행차 스스로 교통량의 분산을 실현하는 경로계획이 가능해져 교통정체를 저감하고, 군집주행 기능을 통한 자동차의 도로 공간 점유율을 개선시켜 교통정체를 획기적으로 개선시킬 수 있다. 이를 통하여 최근 범지구적으로 문제가 되고 있는 연비향상/CO₂배출저감/미세먼지저감과 같은 친환경적인 효과도 얻을 수 있다. 미국 교통부 통계에 따르면 미국인의 출퇴근 운전시간이 하루 평균 50분 이상이 걸리는데, 자율주행차 보급률이 90% 일 경우 경제적으로 연 4,400억 달러 이상의 시간과 유류 비용 절감 효과가 있을 것으로 전망하고 있다.

2. 국내외 자율주행차 동향과 전망
글로벌 자율주행차 개발 동향을 살펴보면, 기존 자동차 시장의 주도권 유지를 희망하는 기존 완성차 업계 진영과 모빌리티 중심의 산업으로 자동차 산업을 혁신하려는 IT 업계 진영의 치열한 경쟁과 전략적 협력이 활발하게 진행되고 있다. 기존 자동차 산업의 급격한 재편을 원하지 않은 완성차 업계는 2020년 이후 자동차 전용도로상에서 운전자 개입이 필요한 레벨3 자율주행시스템 개발에 우선 집중하여 점진적 실용화 전략을, 모빌리티 서비스 분야에 진출을 원하는 IT업계에서는 소프트웨어, 인공지능 기반으로 레벨4~5의 완전자율주행시스템을 개발하고 이를 토대로 무운전자 자율주행차를 구현하여 포스트 자동차 산업으로서 모빌리티 산업을 주도하려는 전략을 구사하고 있다. IT 업계는 자동차 제조 경험은 없지만 인공지능과 소프트웨어 기반으로 완전자율주행시스템을 구현하여 자율주행 자동차 기술 및 시장의 주도권을 선점하려는 전략으로써 정보통신 기술의 우위를 바탕으로 자동차 업계에 자율주행시스템 기술 공급자로서의 역할을 담당하고 있다. 자동차업계는 IT업계와 협력을 통하여 자율주행시스템의 소프트웨어와 인공지능 핵심기술을 공급받아 자율주행차를 실현하고 있는 상황이다.

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[그림 3] 자율주행차 개발 파트너쉽 (출처 : Raymond Research)



전세계 차량 ADAS시장의 80%가량을 점유하고 있는 모빌아이는 자율주행차 기술을 주도하는 대표적 IT 기업 중 하나로서 완전 자율주행차 개발을 위한 비젼 인식 칩인 EyeQ5를 ST마이크로일렉트로닉스와 공동개발하고 있으며 이를 활용하여 2020년대 중반을 목표로 무운전자 완전자율주행차 개발을 진행하고 있다. 미국의 구글 웨이모는 워싱턴·캘리포니아·애리조나 등 미국 본토 내 공용도로에서 1,000만 마일 이상의 자율주행 경험을 보유하고 있으며, 실도로에서 돌발 보행자, 난폭 운전, 사고 등 상황을 포함하는 20,000종 이상 가상 시나리오를 만들어서 시험 중이다. 2016년과 2017년 캘리포니아주 자동차등록국(DMV)가 공개한 운전제어권해제보고서에 따르면 구글 웨이모는 5,600마일 당 1회 꼴로 돌발 상황에 대해서 자율주행모드가 해제된 것으로 나타났는데, 이는 1,260마일 당 1회가 해제된 2위 GM에 비해 커다란 격차를 유지하고 있는 등 전 세계 최고수준의 기술을 보유하고 있다.
완성차 업계는 2020년대 초에 레벨3 자율주행차, 2020년대 중반에 레벨4이상의 자율주행차 실용화를 목표로 IT기업과의 전략적 협력 또는 스타트업 인수합병을 통하여 자율주행차 개발에 집중하고 있다. GM의 경우 2016년에 SAE(Society of Automotive Engineers, 미국자동차공학회) 레벨3~4 수준의 자율주행 소프트웨어기술을 보유한 자율주행 스타트업 크루즈 오토메이션(Cruise Automation)을 인수한 바 있으며, 구글 웨이모에 이어 두 번째로 오랫동안 인간 개입 없이 자율주행모드를 유지할 수 있는 기술력을 보여 주고 있다. 포드(Ford)는 자체 분석을 통하여 운전권 제어가 발생하는 레벨3 자율주행자동차의 위험성을 인식하고, 레벨3 자율주행자동차 개발 단계를 건너뛰어 2021년까지 핸들과 가속 및 브레이크 페달이 없는 레벨4 이상의 완전자율주행차 시스템 양산을 목표로 개발 중이다. 2017년에는 이스라엘의 컴퓨터 비전 전문업체인 사입스(Saips)와 아르고(Argo)를 인수하였다. 독일의 아우디는 교통 체증 상황에서 운전 편의를 목적으로 인공지능 기반 트래픽 잼 파일럿(AI Traffic Jam Pilot)을 장착하여 시속 60km이하의 제한된 조건에서 자동운전하는 세계 최초의 레벨 3 자율주행자동차 아우디 A8을 2017년에 공개한 바 있다.

국내의 경우, 2010년부터 현대차의 무인자율주행차 경진대회를 기점으로 대학 중심으로 자율주행차 연구가 확산되기 시작했는데, 2017년 현대차가 평창동계올림픽 행사의 일환으로 제2영동고속도로에서 자율주행차를 시연한 바 있으며, 최근에는 일반도로에서 주행하는 레벨3 자율주행차를 개발 중이다. 정부정책으로는 2021년부터는 전용도로 SAE 레벨 3 자율주행차 실용화를 목표로 정부의 법규제 개선, K-City 등 인프라 구축, 민간주도하에 진행되고 있는 실용화 개발을 지원하고 있다.
비자동차 업계에서는 네이버랩, 서울대 스누버 연구팀이 창업한 스타트업 토르드라이브가 레벨4 자율주행차 개발을 목표로 인식-판단-제어를 관장하는 소프트웨어와 인공지능을 개발하고 있다. 가전, 스마트폰, 반도체 분야가 주사업 분야인 LG전자와 삼성전자는 신사업 발굴 차원에서 차량용 카메라 부품과 인식시스템, 프로세서 등 분야에서 기술개발과 투자를 확대하면서 자동차 전장부품과 자율주행차 핵심부품 시장에 진출을 모색 중이다. 자율주행차 연구개발 시 반드시 필요한 실도로 실험을 위해 국토부는 주행안전과 관련된 부품과 시스템, 비상안전장치를 장착한 자율주행 개조차량에 대하여 2017년부터 임시운행면허를 발급하기 시작했는데 현대차, 삼성전자, 현대모비스, 만도, 네이버랩, 서울대, KAIST, 자동차부품연구원, 전자통신연구원 등 다양한 산학연 기관에서 임시운행면허를 발급받아 실도로에서 실험과 데이터 수집을 진행하고 있다.

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[표 1] 국내외 자율주행차 개발 동향 요약



3. 자율주행차가 가져올 모빌리티의 변화와 자동차 산업의 위기
공급자가 주도하는 제조-판매 위주의 자동차 시장은 자율주행차가 보편화될 2030년대에 들어서 다양한 연령층과 사회계층, 지리적 특성 등에 따라 여러 가지 이동성 요구에 맞추어 주문형 모빌리티 서비스를 제공하는 수요자 중심의 서비스 산업으로 변화되거나 급격하게 재편될 것으로 예상된다. 그 배경에는 자동차를 구매할 경제력을 보유하고 있는 중장년층의 고령화로 인한 자동차 판매시장의 성장둔화, 상대적으로 경제력이 취약한 20~30대 젊은층의 자가 차량 보유의향과 구매력 감소, 전 연령 계층의 스마트폰 활용시간 증가, 대도시 교통정체로 인한 대중교통 이용률 증가, 대기오염 미세먼지 등에 대한 중앙정부와 지자체의 차량 운행억제 정책, 고령자/여성/어린이/소도시/농촌 등 교통약자와 대중교통낙후지역에서의 공공 모빌리티 수요 증가 등 일일이 나열하기 어려울 정도의 다양한 사회적 환경적 요인이 대량생산과 대량판매 중심으로 생태계가 조성되어온 기존 자동차 산업을 필요할 때만 빌려 타는 경제적 부담이 덜한 공유형 자동차 시대로의 변화를 촉진하고 있다.
자동차 분야에서 공유경제의 보급 확산으로, 소유 개념의 자동차 판매시장은 2050년경에는 기존 시장 대비 60% 수준으로 퇴조하고 카쉐어링이 더욱 확산될 전망이며, 퍼스널 모빌리티, 카쉐어링과 대중교통 등 다양한 교통수단을 복합적으로 연계하여 수요 맞춤형 모빌리티 서비스를 제공하는 커넥티드 모빌리티가 사회 전반에 확산 될 것으로 예상된다. 자율주행기술은 기존 카쉐어링 활성화에 결정적인 걸림돌인 차량 배차, 반납 등 수요자와 공급자간의 위치차이로 발생하는 불편함을 해소하는데 핵심 수단이 될 것이다. 자율주행 카쉐어링으로 자동 배차와 반납이 가능해질 경우 카쉐어링 사업자는 카쉐어링 거점별로 일정규모 이상의 자동차를 배치해 놓아야 하고 지역별 시점별 수요별에 맞추어 자동차를 배차해야 하는 관리비용 등 투자비용 부담을 크게 낮출 수 있으며, 이용자는 카쉐어링 자동차를 자기 위치까지 호출하는 위치기반 자동배차 서비스, 사용 만료 시 자동 회수 등이 가능하게 되어 카쉐어링의 편의성이 제고되고 카쉐어링 투자비용 저감과 대중화로 인한 이용료 인하 등 사용료 절감 혜택을 누릴 수 있어 자율주행 카쉐어링의 확산 속도는 더욱 빨라질 것으로 전망된다.

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[그림 4] 공유형 자율주행차가 자동차 산업에 미치는 영향

(출처 : “Disruptive Mobility : AV Deployment Risks and Possibilities“, BARCLAYS)



이러한 전망과는 반대로 잠재수요자의 자동차 이용이 늘고 자율주행구간이 더해져 자동차 수요가 증가할 것이라는 일부 전망도 있으나, 다수의 연구결과에 따르면 자율주행기술에 차량에 적용되면 10% 수준인 자동차 가동률이 더욱 높아져서 결과적으로 1가구 1차량 현상이 확산되고 가구당 차량보유대수 감소와 공유경제 효과가 커져서 자동차 수요에 부정적 영향을 줄 것이라는 의견이 지배적이다.
자율주행차 기술 발전으로 자가소유 차량의 활용률이 기존 12,000마일/년 대비 24,000마일/년으로 증가함에 따라 자가소유 차량 비율이 감소할 것이며, 2050년 카셰어링의 비율은 2010년 10%에서 40% 증가한 50% 수준으로 많은 전문가들이 전망하고 있다. 월스트리트저널은 자동차 공유경제의 성장에 따라 자동차를 소유할 필요성이 감소할 것으로 보고 있으며, 보스턴컨설팅그룹에 따르면 2030년 미국 내 차량들의 주행거리 중 25%는 공유된 차량으로 운행될 것이란 전망을 내놓고 있다.

4. 자율주행차 활성화에 대비한 국내 자동차 산업의 혁신을 통한 대응 필요
테슬라, 우버, 구글 등 최근의 자율주행차 인명사고사례에서 보듯이 인간운전자 수준 이상의 주행안전성을 확보하기 위해 자율주행차가 가야할 길은 아직 멀다. 그러나 94%의 교통사고와 장시간의 운전노동으로부터 운전자를 해방시킬 수 있다. 자율주행차는 인공지능 기술 발전 속도에 따라 2020년 이후 인간이 운전하는 전통적인 자동차를 서서히 또는 급격하게 대체할 것으로 전망된다. 이런 전망에 대해 자동차 업계와 관련 직업종사자 입장에서는 자율주행차의 등장을 마냥 반길 일만은 아닌 것은 바로 자율주행차가 앞에서 전망한 바와 같이 기존 자동차 산업 및 유관 서비스 산업에 근본적인 변혁을 초래하고 이로 인해 자동차 판매에 큰 변화를 초래할 것이기 때문이다.
자율주행차는 전기차와 결합된 형태로 발전할 것이 유력한데, 내연차에 투입되는 부품의 60% 정도의 부품만으로 구성되는 전기차의 보급 확산은 화석연료를 동력으로 하는 내연차 완성업계와 부품업계에 심대한 타격을 줄 것으로 예상된다. 안전편의 운전을 위한 스마트카, ADAS 기술 분야에서 세계 최고의 경쟁력을 갖춘 해외 자동차 업계 대비 기술력이 확연히 뒤처지고 있고 자율주행차와 같은 미래형 자동차에 대해 R&D 투자에 인색하고 폐쇄적인 생태계에 갇혀서 IT 업계와의 기술교류에 소홀했던 국내 완성차 업계와 부품기업들의 위기는 각종 시장지표와 수익률 저하, 그리고 이를 반영하는 주가하락을 통해 현실로 나타나기 시작했다. 아울러 기존 자동차 분야마저도 품질과 가격경쟁력을 갖춘 후발주자들의 급속한 추격으로 인해 국내 자동차 산업의 위기는 더욱 심화되고 있다. 2010년 이후에 IT기술을 접목한 첨단 자동차 및 부품 기술 확보가 국내 자동차 업계에 요구되었으나, 그 시기를 놓친 것이 주요 원인이다. 미국·유럽·일본과 같은 자동차 선진국들은 1990년대부터 자율주행차 기술개발에 상당한 투자가 진행되어 센서부품, MCU 프로세서 등 핵심 전장부품 분야에서 세계 최고의 경쟁력을 확보해 온 반면, 가격 경쟁력 중심의 빠른 추격자 전략으로 성장해 온 국내 자동차 업계는 기술적으로나 자율주행차에 대한 사회적 수용을 위한 사전 연구, 규제개선 등 대부분 분야에서 뒤쳐진 상황이다.

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구글 웨이모가 2019년초에 애리조나 피닉스 등 미국 일부도시에서 무운전자 로봇셔틀 서비스를 개시할게 확실 시 되고, 자율주행차 개발에 빅데이터 활용이 활성화되는 등 인공지능 기술의 혁신을 통한 인식률 향상과 복잡한 주행상황에 대한 판단이 가능해져 특정지역에서 운용되는 레벨 4 수준의 무운전자 자율주행차 실용화 시기가 당초 2025년 이후에서 2020년 초로 당겨질 것으로 예상된다. 따라서 국내 자동차 업계는 이미 늦은 감이 있으나 내연차의 전기 전자화, 자율주행 전기차 개발 등 해당 분야에 연구개발, 아웃소싱, M&A 등과 같이 투자 확대 및 다각화를 추친하고 있다. 자동차 산업을 과거와 같이 완성차 업계중심으로 수직계열화된 경직된 구조로 운영하는 구태에서 탈피하여 개방형 생태계로 전환함으로써 국내외 IT 업계, 인공지능 스타트업 등 타 산업업계와의 기술협력을 확산 및 강화하여 부족한 기술역량을 강화하고 자율주행차 분야의 기반을 다져나가야 한다.
기술 확보와 함께 자동차 산업이 모빌리티 산업으로 재편되는 메가 트렌드 변화시대에 살아남기 위하여 자율주행차가 사회 경제 전반에 미치는 요인들을 분석하여, 도시-교육-직업-복지-의료-산업구조-유통물류 등 모빌리티 플랫폼의 변화가 가져올 영역 전반에 걸친 진단과 예측을 통하여 새로운 비즈니스를 모색하고, 기업 핵심역량의 혁신적인 재설계를 서둘러 진행해야 한다. 예를 들어 벤츠, 아우디, 포드 등 해외 완성차 기업의 공유형 자동차 영역과 물류서비스 분야의 진출과 같은 제조업에서 서비스업으로 사업영역 확대하거나 전환하는 사례도 참조할 만하다.
신흥국의 자동차 부품의 품질 및 가격경쟁력 향상과 자율주행 전기차의 등장으로 존립 위기가 심화되고 있는 국내 자동차 부품업계는 신흥국이 추격하기 쉬운 기존의 소재부품, 주물/절삭/가공 등 단순부품 제조업에서 전기전자부품, 센서부품, 시스템부품, 통신부품 등 IT 기술을 접목한 고부가 부품 및 소프트웨어 시스템 등 첨단산업으로 전환을 서둘러야 생존을 모색할 수 있다. 아울러, 단순한 부품제조기업이 아닌 지역별 사회계층별로 다양화되고 있는 모빌리티 수요에 맞춰 모빌리티 서비스 분야의 자율주행시스템 솔루션, 다양한 전기차 플랫폼, 모빌리티 데이터 가공/분석/서비스 등 다양한 신사업분야 발굴에 대해서도 관심을 가지고 전략을 마련하는 것이 필요하다.
자율주행차 시대의 도래는 기존 자동차 산업에 심각한 위기를 초래할 것이지만, 교통사고 방지와 교통체증 저감, 모빌리티 서비스의 혁신을 통하여 우리의 삶의 질을 향상시킨다는 측면에서 회피할 수 없는 변화의 물결로 다가오고 있다. 이에 제조업에 머물러 왔던 국내 자동차 산업이 위기가 아닌 고부가가치 산업, 3차 서비스 산업으로 전환할 수 있는 계기로 활용되기를 기대한다.