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- 무인항공 기술을 바탕으로 한 무인자동차 연구
- 심현철 교수(KAIST 항공우주공학전공)
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kaist.ac.kr - : KAIST 항공우주공학동(N7-2) 4층
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안녕하세요. 메트릭 회원여러분,
운전자의 조작 없이 자동차 스스로 주행환경을 인식, 목표지점까지 운행할 수 있는 자동차를 무인자동차라고 하는데요. 올해 현대기아자동차에서 한국의 대학교를 대상으로 올해 무인자동차 대회를 개최할 예정입니다. 현재 국내 11개 대학에서 이 대회를 준비를 하고 있는데 오늘은 그중 한분 이신 심현철 KAIST 항공우주공학과 교수님을 찾아왔습니다. 심현철 교수님은 무인항공분야를 연구하고 계십니다. 그럼 교수님을 찾아 뵙고 무인항공기와 또 다른 무인자동차에 대한 연구에 대해 들어 보도록 하겠습니다.
1. 교수님과 실험실에서 주로 하시는 연구에 대한 소개를 부탁드립니다.
저희 실험실은 무인시스템 연구실이고요 . 저희가 연구하는 것들은 주로 무인항공기나 무인 차량, 최근에는 무인 채굴로봇, 무인시스템 차량이나 비행기들이 자동적으로 자기네 임무를 수행할 수 있는 복합적인 시스템을 주로 연구하고 있습니다.
2. 교수님께서 주로 연구하고 계신 분야가 무인항공기라고 알고 있습니다. 이번 현대기아자동차의 무인자동차 대회를 준비하고 있는걸로 알고 있습니다. 어떤 계기로 이번대회에 참석하시게 되신건가요?
제가 원래 많이 하고 있는 게 무인항공기가 맞기는 한데 무인항공기나 무인차량이나 들어가는 고정적인 기술들은 굉장히 비슷한 게 많이 있습니다. 그리고 저도 무인항공기를 연구하고 있지만 무인차량에 굉장히 관심이 많이 있고요. 또 무인항공기 어떤 특정한 문제가 있다면 무인자동차에서 필요한 기술도 굉장히 재미있는 것들이 많이 있고 저희가 갖고 있는 이미 개발된 기술들을 바로 적용할 수 있는 분야들이 많이 있었기 때문에 그렇게 어렵지 않게 결정을 하게 되었습니다.
제가 주로 연구하고 있는 분야가 무인항공기 입니다. 제어, 경로 생성을 많이 하고 있는데 무인항공기나 무인차량이 실제로 현실에서 다뤄야 문제들이 굉장히 비슷한 게 많이 있습니다. 차량은 땅을 가고 비행기는 날아다니기는 하지만, 어차피 자기 주변의 환경을 인식하고 자기가 원하는 데로 가는 고정적인 경로생성, 임무 수행 등 비슷한 점이 많이 있기 때문에 저희 연구소에서 개발한 많은 연구를 바로 적용할 수 있는 측면이 있었기 때문에 어렵지 않게 결정을 하게 되었습니다.
3. 무인항공기와 무인자동차는 원리가 비슷하면서 차이가 많이 있을거라고 생각합니다. 교수님께서는 두 분야를 연구하시고 계시기 때문에 각각 기술적으로 어떤 특징과 차이점이 있는 또는 연구를 하면서 어떤 점을 더 고려해야 하는지 설명을 부탁드립니다.
항공기가 비행을 하니까 자동차보다 더 어렵다고 생각하시는 분들이 많이 있는데요. 실제로 그런 측면도 있긴 하지만, 일단 항공기는 공중에 올라가면 장애물 같은 것들이 없기 때문에 원활한 경로로 비행하는데 큰 문제가 없습니다. 실제로 우리가 비행기를 타면 자동비행을 해놓고 태평양을 건너고 하는데 반해 차량은 굉장히 어렵습니다. 땅에 가만히 굴러가는 것은 어렵지 않지만, 지상에는 굉장히 많은 형태의 장애물이 있고, 도로에 나가면 다른 차량이나 보행자, 주변 물체들이나 가로수 등 장애물들이 많이 있기 때문에 이런 상황을 제대로 인식하고 피해가는 것들이 어렵습니다. 또 비행기 같은 경우는 장애물이 있으면 좌우로 피하던지 아니면 상하로 피하던지 자동차보다 자유도가 1개 더 있지만, 차량은 무조건 땅 위에서 피해야 하는 문제점들이 있기 때문에 어떤 측면에서는 차량이 더 어렵다고 볼 수 있습니다.
4. 최근에 무인자동차 시험주행까지 성공적으로 마친걸로 알고 있습니다. 이번에 무인 자동차 대회를 준비하면서 다른 대학들과 차별되는 이 실험실만의 독창적인 아이디어나 기술 또는 차량의 독특한 특징이 있다면?
저희 무인차량 팀에 특징이 있다면 저희 제어 학생들, 연구실뿐만이 아니라 전산과 교수님 등 다른과 3분의 교수님(최세범 교수, 조성호 교수, 김기응 교수)이 참여하고 있습니다. 무인차량이라는 것이 차량을 자동으로 가는 것도 중요하지만, 결국 중요한 것은 차량이 자동으로 갈 때 목적을 가지고 판단을 하여 적합한 경로를 생성하는 고정적인 연구가 훨씬 중요하기 때문에 저희는 팀을 처음부터 이렇게 구성하였습니다. 다른 무인 자동차 대회에 참여하시는 분들은 대부분 기계과나 특정한 과가 하지만, 저희는 여러 팀이 같이 모여서 각 분야의 최고 전문가들이 모여서 한다고 생각하고 있습니다. 저희가 연구하는 방식에 특징이 있다면 차와 특정분야의 기존 솔루션을 사용하는 것이 아니라 우리 학생들이 직접 개발한 솔루션을 모아 통합하여 사용하는 특징이 있습니다.
5. 미국에서 그랜드 챌린저라고 해서 무인자동차 대회가 세계 규모로 열리고 있다고 알고 있습니다. 교수님이 생각하시기에 외국과 비교해서 한국의 무인자동차 기술은 어느 정도 수준인가요?
미국이 먼저 시작을 했고, 그랜드 챌린저 대회가 두 번, 도심에서 직접 주행하는 urban 챌린저 대회, 3번의 대회가 있었는데 이 대회가 미국 내의 많은 대학이라든가 회사에서 관심이 많이 있었고, 각자 자기들의 연구비라든가, 또 미국정부의 연구비가 많이 들어가서 잠깐 사이에 굉장히 많은 큰 진보가 있었습니다. 처음에 대회할 때는 완주하는 팀이 하나도 없었고 다 중간에 실패했었는데 , 다음해에는 다 완주를 했는데 무려 완주거리가 250km입니다. 엄청난 거리를 완주했어요. 굉장히 어려운 기술이었는데 잘해냈고. 2007년에 했었던 도심을 주행하는 Urban 챌린져에서는 각자의 다른 차량들이 서로 피하고 교통신호도 준수해가면서 대회를 했었어요 . 4년동안 굉장히 많은 진보를 이루었습니다.
우리나라는 대회전에도 몇몇 교수님들과 연구실에서 직접 연구를 시행한 사례가 있었습니다. 아직 아무래도 조직적인 연구라든지 지원이 미흡하지 않았나 생각하고 있습니다. 이번에 현대자동차의 지원으로 많은 대학들이 열심히 준비하고 있는데 . 우리가 열심히 준비하고 개발하면 미국의 기술을 많이 따라갈 수 있겠죠.
5-1. 미국에서는 많은 대회를 통해서 기술이 많이 향상된 것으로 보이는데, 현재 미국에서는 어디까지 진행이 되었으면 어디까지 시행이 되고 있는지 궁금합니다.
미국의 관심사는 아무래도 , 현재 중동에서 전쟁을 수행하고 있으니, 군용으로 사람이 운전석에 타지 않더라도 전시에 사용하는 것에 있다고 봅니다. 적의 공격에 당하더라도 차만 망가지지 사람이 다치지 않는 방향으로 적용을 하려고 하는 것으로 생각됩니다.
그리고 미래의 전투가 사람이 참여해서 싸우고 피를 흘리고 하는 것보다 로봇들끼리 싸우는 전투를 생각하고 있는 거 같습니다. 그래서 자율 무인 주행 전투차량 등이 관심사인 것 같습니다.
미국의 기술력은 실제 상황에서 도로주행, 자동채굴, 제한된 환경, 항만에서 짐을 내리는 차량에도 적용을 할 수 있는 것으로 알고 있습니다..
5-2. 그렇다면 우리나라에서는 무인차량의 수준이 어느 정도까지 올라와있는지 궁금합니다.
우리나라의 현재 수준은 차가 어떤 목적지가 있으면 알아서 단거리 주행, 고속주행도 가능합니다. 하지만 센서기술이라던가 상황인식 기술, 또 자동경로 기술 등 아직 개발의 여지가 남아있습니다. 아무래도 실제 차량이 도로를 다니는 것은 어렵겠지만, 우리나라에 특화된 목적으로 적용이 될 수 있을 것 같습니다. 예를 들면 다른 차량들이 적은 버스전용차선에 자율주행을 적용하기가 쉬울 것 같습니다. 물론 운전자가 없는 버스는 어렵겠지만 운전자를 보조해주고, 운전자의 피로를 덜어줘서 작업환경을 개선시킬 수 있는데 활용할 수 있을 것 같습니다.
5-3. 연구를 하시면서 제일 어려운 부분은 무엇입니까?
센서를 사용해서 상황을 인식 하는데 확률적인 것이 많습니다. 그래서 센서가 감지를 못할 수도 있고, 감지를 했다 하더라도 먼지 등을 잘못 감지하는 경우가 있습니다. 그래서 센서의 확률적인 정보를 기반으로 해서 실수 없는 정확한 결론을 내려야 하는 것이 가장 어렵습니다. 사람도 실수를 하고 확률적으로 하는 경향이 있지만 , 사람이 사고를 내면 보험이라도 있지만 만약 무인차가 사고를 낸다면 어떻게 받아들여야 할 것인가? 누구에게 책임이 있는가 등 어려운 점이 있습니다.
무인차량이 우리나라에 시행이 되려면 시간이 오래 걸릴 것 같은데 어떻게 생각하시는지요?
우리나라에 일반적인 도로주행에는 시간이 많이 걸리겠지만 특수한 목적, 특수한 장소에서는 적용이 가능할 것이라 생각하고 있습니다.
6. 무인자동차는 실질적으로 일상의 생활에 많은 변화를 가져올 거 같습니다만. 교수님이 예상하시는 무인자동차의 미래는?
무인차는 앞으로 기술이 계속 개발이 되고 발전이 되고 컴퓨터 기술이 개발되고 하면서 앞으로 기술이 계속 완성이 된다면 자동적으로 차가 혼자 갈수도 있는 그런 시대가 오지 않을까 생각합니다. 하지만 현실적으로 당장은 컴퓨터라든지 많은 것들이 발전을 해야 하기 때문에.. 이 무인차가 일반 운전사보다 운전을 더 잘할 수 있느냐? 에 어려움이 있겠지만 어떤 특수한 상황에서 운전자를 도와준다던가, 예를 들어서 운전자가 졸음운전을 한다던가. 순간적인 판단을 실수할 때 운전자를 보조해서 사고를 회피할 수 있는 기술로도 많은 적용이 될 수 있을 거라 생각합니다. 이 기술도 차량뿐만이 아니라 무인채굴로봇이라든가 건설장비 등 특수한 환경에서 자율적으로 주행할 수 있는 기술로 많은 활용이 될 거라 생각합니다.
7. 앞에서 말씀하신 대로 교수님의 주 연구 분야가 무인 항공기라고 알고 있습니다.무인항공기 분야에서 교수님께서 주로 진행하고 있는 연구에 대해 소개를 간략히 부탁드립니다.
제가 주로 수행하고 있는 무인항공기는 이름과 같이 사람이 타지 않는 항공기이기 때문에 항공기가 스스로 비행하려면 자기의 위치를 알고 자기의 상태를 알아서 원하는 목적지 까지 잘 비행할 수 있는 기술이 필요한데 거기에는 제어 기술이 핵심적입니다. 사람이 타고 있지 않기 때문에 제어이론과 제어이론연구, 제어이론의 실제개발을 많이 하고 있고요. 무인항공기는 사람이 타지 않기 때문에, 사람이 탈 필요가 없기 때문에 여러 가지 형태 , 재미있는 형태의 (크기,기능) 다양한 무인항공기가 개발되고 있습니다. 예를 들어서 기존의 헬리콥터나 비행기뿐만 아니라 수직이착륙을 해서 수평으로 비행하는 비행기 , 프로펠러가 4개가 달려 있어서 자동으로 비행하는 비행기 , 사람이 탈 필요가 없으니까 초소형 비행기. 특수한 비행기들을 개발하고 , 거기에 발생하는 특수한 비행제어 문제를 해결하는 연구를 수행하고 있습니다.
8. 무인 항공기나 무인자동차를 연구하고자 하는 후학들에게 조언을 부탁드립니다.
무인항공기나 무인자동차 쪽은 앞으로 우리 연구에서 굉장히 중요하다고 생각합니다. 무인항공기에 들어가는 각종 첨단제어기술이나 판단기술은 저희 항공, 컴퓨터 쪽에서 개발해야 할 알고리즘도 있고 고성능 컴퓨터 센서 등, 우리가 알고 있는 정보기술의 집약체라고 생각합니다. 사람을 대신해서 어려운 일을 한다거나 반복적인 일을 한다는 로봇들을 개발하는데 중요한 기술로 쓰일 거라 생각합니다.
9. 끝으로 교수님께서 연구자 중에 만나고 싶거나 인터뷰 하실만한 분을 추천해 주신다면? 또한 그분에게 한가지질문을 드린다면?
저희가 무인차량을 연구하고 있는데 차량도 개발이 어렵지만 군사적인 분야도 개발이 어렵다고 생각합니다. 우리나라 국방과학연구소에서 무인자율주행 장갑차를 개발하고 계시는 "박용운" 박사님을 한번 뵙고, 어떻게 연구하고 계신지 그리고 그 쪽에서 문제는 어떤 것이 있나 함께 토의해보고 상의해보고 싶습니다.10. 교수님께서 제작하고 계신 무인자동차에 대한 간단한 설명을 부탁드립니다.
11. 무인자동차 주행동영상입니다.
인터뷰 진행: 정민경
취재 및 편집: 정병규(baeni@metric.or.kr)
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