자동차의 미래, 자율 주행 자동차의 장점과 문제점

2022-07-07
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미래의 자동차는 어떤 모습일까?


자동차는 20세기부터 인류의 가장 보편적인 이동 수단으로 자리 잡으며,  이제는 도로와 자동차가 없는 세상은 상상할 수가 없게 되었다. 그러나, 과학 기술이 발전함에 따라 우리가 이용하는 자동차의 형태에도 큰 변화가 일어나고 있다.


화석 연료의 대체 

제임스 와트가 증기 기관을 발명한 이래로 18세기 중반부터 산업 혁명이 일어나 경제와 기술의 혁신이 시작되었다. 이러한 기술 혁신에 힘입어 19세기 말에는 가솔린(휘발유)을 연료로 사용하는 자동차가 발명 되었고, 곧이어 자동차는 대량 생산을 통해 현대인의 필수품으로 자리 잡았다. 

카를 벤츠가 1885년 최초로 특허를 받은 가솔린 자동차


자동차는 100년이 넘은 지금까지도 현대인들에게 없어선 안 될 교통수단이지만 화석 연료를 사용하는 자동차에는 큰 단점이 있다. 바로 화석 연료를 사용하는 자동차는 이산화탄소를 포함한 많은 매연을 배출하여 지구온난화와 환경오염을 일으킨다는 것이다. 이에 따라 화석 연료를 대체하는 방법으로 '전기 자동차'와  '수소 자동차'가 발전하기 시작했다.


전기 자동차  

화석 연료를 사용하는 자동차는 연료를 압축한 뒤 연소시킬 때 발생하는 열에너지를 이용하여 운동 에너지를 얻는 '엔진'을 사용한다. 그러나 전기 자동차는 연료 대신 전기를 이용하므로 엔진이 아닌 '배터리'를 사용한다. 전기 자동차는 화석 연료를 사용하지 않으므로  이산화 탄소 등의 매연을 배출하지 않아 친환경적이며, 엔진을 사용하지 않기 때문에 소음이 발생하지 않는다는 장점이 있다. 이러한 이유로, 수많은 자동차 회사들은 전기 자동차 개발에 박차를 가하고 있으며, 현재에도 많은 전기 자동차가 상용화 되어 사용되고 있다.


 

수소 전기 자동차  

수소 전기 자동차는 엔진 대신 배터리와 '수소 연료 전지'를 사용하는 전기 자동차를 말한다. 수소 연료 전지는 수소를 연료로 이용하여 전기 에너지를 생성하는 발전 장치로, 수소를 산소와 반응시키며 전기 에너지를 얻는다. 수소와 산소 반응의 부산물로는 물이 생성되므로 전기 자동차와 마찬가지로 친환경적이라는 장점이 있다. 


자율 주행 자동차 

앞서 소개한 전기 자동차와 수소 연료 자동차가 환경 보호를 위해 발전된 자동차라면, 자율 주행 자동차는 인간의 편의와 교통사고 및 교통 체증의 방지를 위해 발전되고 있는 자동차이다. 자율 주행 자동차는 운전자의 조작 없이 스스로 운행이 가능한 자동차를 말한다. 자율 주행에는 다음과 같이 5단계가 있다. 현재 자율 주행 기술은 3단계에 근접해 있으며, 아직 운전자의 개입과 주의가 필요한 단계이다.


자율 주행 단계
0단계
1단계
2단계
3단계
4단계
5단계
특징 
비자동
운전자 지원 
부분  자동화 
조건부 자동화 
고도 자동화 
완전 자동화
내용 
운전자가 
모든 운전 제어 
차간 거리 및 
조향 등을 보조 
차간 거리와 
조향 동시 보조 
핸들을 잡을 필요가 없음. 시스템이 운전 개입 요청 시 운전 
특정 구간을 제외하고 운전 개입 불필요 
모든 조건에서 
자율 주행 및 
무인 운송 가능 


자율 주행 기술의 최종 목표는 5단계로, 어떠한 상황에서도 자동차 스스로 운행이 가능하며, 이동하는 동안 운전자는 운전에 전혀 신경 쓰지 않아도 된다. 또한 운전자가 불필요하므로 물건의 무인 운송이 가능해질 것이다. 자율 주행 기술이 5단계가 되면, 자율 주행 자동차 사이에  교신을 주고 받으며 교통사고와 교통 체증, 보복 운전 등이 사라지고, 신호등과 같이 교통을 위한 구조물들이 사라지게 될 것이다.


자율 주행 기술


자율 주행을 하기 위해서는 자동차가 주변 물체들의 위치와 운동 상태를 정확하게 파악하고, 그 이후의 움직임을 예측할 수 있어야 한다. 이를 위한 탐지 시스템으로 카메라와 LIDAR(라이다), RADAR(레이더) 등이 이용된다.

카메라는 물체를 인식하여 정보를 파악할 수 있으며, 라이다와 레이다 등의 탐지 시스템은 빛과 전파 등을 쏘아 보낸 뒤 돌아오는 신호의 시간과 파장 변화를 통해 물체의 위치, 운동 상태 등을 파악할 수 있다. 자율 주행 자동차는 받아들인 정보를 통해 고도로 학습된 AI에 의해 앞으로의 움직임을 예측하여 최선의 방향으로 이동하게 되는 것이다.


자율 주행 자동차의 문제점 

현재 자율 주행 자동차는 탐지 시스템과 AI의 성능으로 인한 기술적인 문제로 인해 완전 자율 주행을 실현 못하고 있다. 하지만 기술적인  문제 이외에도 제도적인 문제, 윤리적인 문제 또한 직면하고 있다. 

첫째로, 자율 주행 자동차의 5단계가 실현되면 택시 기사, 버스 기사 등 많은 사람이 일자리를 잃게 될 것이다. 둘째로, AI는 피할 수 없는 상황에서 윤리적으로 어떤 판단을 할 것인지의 문제가 있다. 예를 들어, 자율 주행 자동차가 한 사람 또는 여러 사람이 있는 무리 둘 중 하나를 치어야만 할 때, 어떤 판단을 해야 할 것인가? 그리고 한 사람을 치거나 운전자 본인이 사망해야 하는 상황에서 어떤 판단을 해야 할 것인지 등의 많은 윤리적 문제를 안고 있다. 셋째로, 자율 주행 자동차가 사고 없이 완전 자율 주행을 하기 위해서는 거의 모든 자동차가 자율 주행 자동차로 대체되어야 하며, 도로와 GPS 등 자율 주행 자동차를 위한 인프라가 구축되어야 한다.

 자율 주행 기술이 5단계가 되더라도 이러한 인프라 구축을 위해 완전 자율 주행이 실행되기까지는 시간이 더 걸릴 것이다. 기술적 문제, 제도적인 문제, 윤리적인 문제 등을 현명하게 해결할 때, 완전 자율 주행 자동차를 통해 삶의 질은 한 층 발전할 것이다.



I 글쓴이 와이즈만 영재교육연구소 과학팀 이수양 연구원


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