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  • 과학과 놀자

    반사돼 돌아오는 빛을 X·Y·Z축 좌표로 인식하는 라이다…자율주행 도로 등 3차원 디지털 세계 구축에 활용

    무인주행 자동차의 눈인 '컴퓨터 비전'은 도로 주변에 있는 모든 것을 3차원 데이터로 본다. 이런 첨단 자동차는 정확한 3차원 데이터를 얻기 위해 어떤 기술을 사용할까? 라이다(LiDAR: Light Detection and Ranging)는 레이저 빛을 물체에 쏘아 반사해 돌아오는 시간으로 정확한 거리와 위치를 측정하는 기술이다. 라이다는 무인자율주행에 필요한 정밀 3차원 디지털 지도를 만들기도 하고, 정밀한 건물 공사에 사용되기도 한다. 최근에는 디지털 트윈에 필요한 3차원 디지털 모형을 만들 때 사용돼 응용 분야가 많아지고 있다. 라이다와 인공지능 기술을 통해 인식하는 3차원 세계라이다는 1961년 레이저가 발명된 직후 개발됐다. 초기 라이다는 대기 측정과 우주 행성 측량 분야에서 사용됐다. 라이다가 사용하는 원리는 물체에 반사된 빛이 되돌아오는 시간을 측정하면 정확한 거리를 얻을 수 있다는 데 있다. 이 아이디어는 1930년 과학자 에드워드 허친슨 신지(Edward Hutchinson Synge)가 탐조등을 사용해 대기 밀도를 조사하기 위한 목적으로 제안했다. 이 연구는 빛을 이용한 원격 측량의 효시가 됐다. 이후, 라이다는 지리 공간, 건설, 광업, 농업과 같이 원격 측량이 필요한 곳에 활용되기 시작했다. 지금은 아이폰(iPhone)에도 라이다가 포함돼 있을 만큼 많은 사람이 사용하고 있다.라이다는 대상물 표면에 빛을 반사해 되돌아온 시간을 거리로 계산한 후, 이 거리를 3차원 좌표들로 변환한다. 3차원 좌표는 3차원 공간에서 X, Y, Z좌표인 포인트(point)로 구성된다. 라이다는 이 포인트의 집합인 포인트 클라우드(cloud)를 짧은 시간에 만들어낼 수 있다. 이 과정을 3차원 스캐닝(scanning)이라고 한다. 라이다는 보통 몇 미터

  • 과학과 놀자

    카메라로 인식하고 인공지능으로 처리하는 자율주행로봇…빌딩 내 사무실 앞 '마지막 구간'까지 도달할 수 있어야

    이미 언론에서 많이 볼 수 있는 무인주행 자동차는 자율적으로 주행하는 로봇의 일종이다. 자율주행로봇의 핵심 기술은 무엇일까? 하드웨어적으로 배터리나 모터 등을 떠올릴 수 있겠지만, 필자는 눈과 두뇌에 해당하는 소프트웨어 기술이 핵심이라고 생각한다. 눈과 두뇌가 없는 하드웨어는 시각장애인이나 마찬가지다. 요즘 이 눈과 두뇌에 해당하는 기술을 각각 '컴퓨터 비전(Vision)'과 인공지능 기술로 부른다. 이 기술이 적용된 드론(Drone)이나 배달로봇은 자율적으로 지형과 공간을 인식하고, 물건을 미리 지정된 위치로 배송한다. 그럼 자율주행로봇에 사용된 비전과 인공지능 기술이 무엇인지 알아보자. 자율주행로봇의 핵심, 컴퓨터 비전과 인공지능컴퓨터 비전은 컴퓨터가 사진과 같은 이미지 속의 사물이나 의미를 인식하는 방법을 말한다. 컴퓨터 비전과 인공지능 기술은 서로 친척관계다. 매사추세츠공대(MIT) 시모어 페퍼(Seymour Papert) 교수는 1966년 ‘Summer Vision 프로젝트’에서 물체를 식별할 수 있는 로봇 시각 시스템을 개발할 수 있는지 질문했다. 2년 후 마빈 민스키(Marvin Minsky) 교수는 ‘Blocks World 프로젝트’에서 인간의 도움 없이 다양한 모양의 크기와 블록을 인식하고 조립할 수 있는 인공지능을 개발하고자 했다. 1960년대 시작된 인간 시각과 지능을 모방할 수 있는지에 대한 질문과 해결 시도는 50년 후 우리가 사용하는 자율주행차의 핵심 기술이 됐다.우리는 이 기술을 조만간 여러분의 집 앞에서 경험하게 될 것이다. 무인자율 배송 기술이 그중 하나다. 키위봇(Kiwibot)이란 배달로봇은 무인자율 배송 서비스를 개발하는 캘리포니아 버클리대 스타트업에서 2017년 개

  • 과학과 놀자

    몇 년씩 걸리던 지도 데이터 갱신…드론·드로이드 활용으로 하루 만에 가능

    지도란 시공간에 존재하는 여러 상황을 일정한 약속에 따라 나타낸 것을 말한다. 우리가 살고 있는 지리적 공간을 축소해 표현함으로써 넓은 지역을 한눈에 알 수 있게 된다. 우리에게 흔히 알려진 김정호의 대동여지도는 지형과 교통 요소를 모두 갖춤과 동시에 산줄기와 물줄기를 사실적으로 그려 넣어 조선시대 지표의 기복을 전달하고 있다. 조선 후기에는 간접적이긴 하나 서양의 현대적 지도가 우리나라에 도입됐고, 위성영상지도, 사진지도 등 각종 특수도, 즉 특수한 지도를 제작하기 시작했다.과거 항공 촬영으로 지도에 변화한 지형을 나타내기 위해서는 지도 관련 계획을 세웠다. 이후 항공사진 업체를 선정한 뒤 지도 제작을 하려면 수개월에서 수년이 걸리던 시절이 있었다. 그러나 요즘은 수년이 걸리던 지도 갱신이 하루도 걸리지 않는다고 한다. 그 이유는 객체 단위 데이터베이스로 전환된 디지털 지도가 탄생했기 때문이다. UAV와 UGV는 무슨 차이가 있을까?디지털 지도 제작에서 효율적이고 효과적인 방법으로 알려진 UAV(Unmanned Aerial Vehicle: 무인항공기)와 UGV(Unmanned Ground Vehicle: 무인자율지상차량)는 어떤 특징이 있는 것일까? UAV는 무인항공기, 즉 우리에게 익숙한 드론을 의미한다. 실제 조종사가 탑승하지 않고 지상에서 사전 프로그램한 경로를 따라 자동 또는 반자동으로 진행되는 시스템을 통칭한다. 원격 제어를 통해서 무인항공기의 움직임을 조절할 수 있기 때문에 사람이 접근하기 어려운 지역이라도 쉽게 정찰하고 정보를 습득할 수 있다. 최근에는 무인항공기를 항공사진 촬영, 기상관측 등 다양한 곳에 활용하고 있다. UGV는 무인자율지상차량인 드로이드를 의미한다. 육상 드

  • 시사 이슈 찬반토론

    '과태료 장사' 비판 나오는데…최고속도 50㎞ 제한해야 하나

     [찬성] '교통약자'들 안전 강화해야 차량 속도 줄이면 사망자 감소마구 달리는 자동차는 일종의 흉기라고 볼 수 있다. 특히 도시지역 등 보행자가 많은 곳에서 과속하는 자동차는 도로의 최대 위험요인이다. 한국인의 운전 습성이 상당히 거칠고, 자동차 중심인 경우도 적지 않다. 다소 무리가 따르더라도 정부가 나서 속도를 제한하고, 위반하면 과태료를 부과할 수밖에 없는 현실이다. 저속운전 등을 자율적으로 하도록 호소한다거나 안전운전에 좀 더 적극적으로 나서달라고 호소만 할 단계는 지난 것이다.자동차로 인한 사고도 과다하다. 속도제한만으로도 상당한 줄이기 효과를 기대할 수 있을 것이다. 제한속도를 시속 50㎞로 낮추니 사고 때 사망자 수가 3분의 1이나 줄어들었다는 분석 결과도 있다. 전국 12개 도시에서 시험한 경찰쪽 실험자료를 보면, 제한속도 줄이기가 사고의 크기는 획기적으로 줄이는 반면 이동시간에는 그다지 큰 변수가 되지 않았다는 내용도 있다. 즉, 10㎞가량의 거리를 시속 60㎞와 50㎞로 각각 달렸을 때 주행 시간은 평균 2분 정도 더 걸렸다. 반면 이들 속도에서 보행자와 부딪치는 사고가 났을 때 사망 가능성은 각각 85%와 55%로 추산됐다는 것이다. 그렇다면 속도를 법을 동원해 강제로라도 낮추게 할 수밖에 없다.한국인들의 운전문화는 과연 선진사회 수준과 비교할 만한가. 횡단보도만 해도 절대적으로 보행자들 보호구간인 셈인데, 정지선을 정확하게 지키는 경우가 과연 얼마나 되나. 골목길에서도 빠르게 달리는 차량은 널렸다. 최근 들어 스쿨존에서 강력한 단속을 하지만 규정을 지키지 않다가 적발되는 경우가 적지 않다. 100㎞ 미만까지에 대해 4만~13만원의

  • 김동욱 기자의 세계사 속 경제사

    미국의 화웨이 제재…5G 통신망도 진영대결

    안녕하세요. 화웨이는 1987년에 세워진 중국 통신 장비 제조 기업인데 지금은 통신 장비 분야에서 세계 최대가 됐습니다. 특히 5세대(5G) 이동통신 분야에서 최고의 경쟁력을 자랑합니다. 2016년만 해도 화웨이의 글로벌 시장 점유율은 25%로 스웨덴의 에릭슨에 이어 2위였는데, 2018년에는 31%로 세계 1위가 됐습니다. 삼성은 5% 정도에 불과했습니다.미국은 여러 가지 제재를 통해 세계가 화웨이의 5G 장비를 사용하는 것을 막으려 하고 있습니다. 미국의 화웨이에 대한 의심은 2008년 무렵부터 시작됐습니다. 화웨이는 당시 미국의 네트워크 장비 기업 스리콤(3COM)을 인수하려고 시도했는데 미국 정부가 차단했습니다. 미국 정부는 화웨이의 런정페이 회장이 중국 인민군과 유착관계가 있을 가능성을 의심했습니다. 또 2018년 4월 이동통신산업협회(CTIA)가 발간한 ‘글로벌 5G 경쟁’ 보고서는 첨단 기술 경쟁에서 미국이 중국에 뒤처졌다는 내용을 담고 있었습니다. 도널드 트럼프 미국 대통령은 중국 기업 제품 사용 금지를 핵심 내용으로 하는 ‘2019년 국방수권법(NDAA)’에 서명했습니다. 그해 10월에는 런정페이 회장의 딸이자 최고재무책임자(CFO)인 멍원조우가 캐나다에서 체포됐습니다. 미국이 요청해서 이뤄진 일입니다. 2020년 5월 미국 상무부는 미국이 아닌 한국 등 제3국에서 제조한 반도체라도 미국 기술이나 장비를 활용한 제품은 화웨이에 팔지 못하게 하는 제재 조치를 발표했습니다. 미국, 안보와 경제적 이유로 화웨이 제재 나서미국이 화웨이 제재에 나선 이유는 크게 세 가지입니다. 첫째는 국가 안보 차원의 문제입니다. 화웨이의 통신장비를 통해 자유세계의 정보가 중국에 도청당할 수

  • 디지털 이코노미

    자율주행차 상용화 위해선 안전 불안감 해소돼야

    한국은 자율주행차가 시험주행장을 벗어나 도심을 달린 최초의 국가다. 1993년 한민홍 고려대 산업공학과 교수가 개조한 아시아자동차의 ‘록스타’는 서울 청계고가에서 자율주행 모드로 전환한 뒤 남산 1호터널, 한남대교를 거쳐 여의도 63빌딩까지 약 17㎞ 구간을 주행했다. 상상이 현실이 될 수 있음을 확인한 계기였다.기술 수준에 따라 6단계로 분류자율주행차는 기술 수준에 따라 달리 정의된다. 과거에는 미국 고속도로교통안전국이 제시한 5단계 분류를 사용했지만, 최근 기술 수준이 높아짐에 따라 자동차공학회가 분류한 6단계(레벨 0~5) 분류를 채택하고 있다. 본격적인 상용화가 시작되는 단계에서 적절한 법규를 갖추기 위해서는 명확한 표준이 필요하기 때문이다.새로운 분류의 특징은 기존 분류의 완전 자동화 단계를 세분화한 것이 특징이다. ‘고도화된 자율주행(레벨 4)’과 ‘완전 자동화(레벨 5)’로 구분했다. 모두 자율주행 기술이 완성 단계에 이른 상태를 의미하지만, 레벨 4는 고속도로 등 특정 구간에서 자율주행이 가능한 기술 수준이고 레벨 5는 어떤 상황에서도 자율주행이 가능하다. 레벨 0는 완전한 수동 단계를 의미한다. 레벨 1과 2는 얼마나 많은 기능을 자동화했는지에 따른 구분이다. 레벨 1은 특정 기능 한 가지만이 자동화 가능한 수준이다. 앞차와의 속도를 고려해 적정 거리를 유지시켜 주는 ACC(adaptive cruise control) 기술, 주행 중 위험이 닥치면 자동으로 자세를 유지시켜 주는 ESC(electronic stability control) 기술, 보행자나 다른 차량 간의 충돌이 예상될 때 자동으로 정지하는 AEB(autonomous emergency braking) 기술 등이 대표적인 초기 단계 기술이다. 이 기술 가운데 두

  • 커버스토리

    운전자 없는 자율주행차 교통사고는 누구 책임인가

    세계 최대 차량공유업체 우버의 자율주행차량이 시험운행 도중 교통사고를 내 보행자가 사망하는 사고가 지난 3월18일 발생했다. 2~3년 안에 미국 전역에 자율주행차를 투입하겠다고 호언장담한 우버가 치명적 사고를 내자 한동안 잠잠하던 자율주행차의 안전성과 사고 책임 소재를 두고 논란이 다시 불붙고 있다.이번 사고는 미국 애리조나주 피닉스 인근 도시 템페에서 일어났다. 시험운행 중이던 우버 차량이 자전거를 끌고 길을 건너던 여성 보행자 엘레인 허츠버그 씨를 들이받았다. 허츠버그 씨는 병원으로 옮겨졌으나 끝내 사망했다. 사고 당시 우버 차량은 자율주행 모드로 운행 중이었으며 차량을 체크하기 위한 직원이 탑승한 상태였다.우버는 사고 소식이 전해진 직후 북미 지역에서 이뤄지던 자율주행차 시험운행을 전면 중단한다고 발표했다. 이 회사는 2016년부터 피닉스와 피츠버그, 샌프란시스코, 토론토 등에서 자율주행차를 테스트해왔다. 피닉스와 피츠버그에선 일반 우버처럼 돈을 받고 승객을 태웠다.자율주행차 사고는 이번이 처음은 아니다. 2016년 5월 플로리다주 고속도로에서 자율주행 시스템을 이용해 달리던 테슬라 차량이 트럭과 충돌해 운전자가 숨지는 사고를 비롯해 수십 건의 사고가 났다.하지만 자율주행차에 의한 보행자 사망 사고는 이번이 처음이다. 전문가들은 이번 사고로 자율주행차 발전에 브레이크가 걸릴 수 있다고 보고 있다. 일반 도로에서 자율주행차를 시험할 수 있는 조건이 한층 까다로워질 것이란 관측도 나온다. 자율주행차 교통사고 쇼크가 어떤 논란을 불러일으킬지, 사고가 나면 책임은 자동차 메이커에 있는지, 아니면 소유자 또는 운전자에게 있는지,

  • 커버스토리

    법적 사고 책임 소재 불분명

    우버의 자율주행차량이 보행자를 치어 숨지게 하는 사고가 발생한 뒤 ‘후폭풍’이 심상치 않다. 우버에 이어 도요타도 자율차 시험운행을 중단했다. 자율차의 안전성에도 의문이 제기되고 있다. 특히 운전자가 전혀 개입하지 않는 ‘완전자율차’가 사고를 냈을 때 누가 책임을 져야 하는지에 대한 논쟁까지 불러일으키고 있다.우버, 자율차 사고 후 시험운행 중단지난 3월18일 저녁 미국 애리조나주 피닉스 인근 도시 템페에서 시험 운행 중이던 우버 차량이 자전거를 끌고 길을 건너던 여성 보행자 엘레인 허츠버그 씨를 들이받았다. 그는 병원으로 옮겨졌지만 사망했다.당시 우버 차량은 자율주행 모드로 운행 중이었다. 차량 체크를 위해 우버 직원이 탑승한 상태였다. 우버는 사고 소식이 전해진 직후 북미 지역에서 이뤄지던 자율차 시험운행을 전면 중단했다. 다른 회사들도 줄줄이 자율차 시험운행을 중단했다. 도요타는 사고 이틀 뒤 미국 캘리포니아와 미시간주에서 해온 자율차 시험운행을 중단한다고 발표했다.도요타는 “이번 사고가 테스트 차량 기사들에게 감정적 영향을 줄 가능성이 있어 자율차 시험운행을 일시적으로 중단한다”고 말했다. 매사추세츠공대(MIT) 연구진이 설립한 스타트업(신생 벤처기업) 누토노미도 보스턴에서 해온 자율주행 시험운행을 멈췄다. 보스턴 공공도로에서 운행을 중단해 달라는 시 교통당국 요청을 받아들인 것이다.자율차 안전성·책임 논란 불거질 듯우버는 2~3년 안에 미국 전역에 자율차를 투입하겠다고 호언장담해왔다. 하지만 이번 인명 사고로 자율차 논란이 커지고 있다. 기술이나 법·제도적 보완을 서둘러야 한다는 목소리