[공학저널 송강식 기자] Lv4의 자율주행차는 대부분의 상황에서 운전자 없이 시스템이 동작하기 때문에 안전을 위해서는 센서를 통해 수집한 데이터와 이를 근거로 판단한 주행 정보의 정확성이 검증돼야 한다. 특히, 전장부품의 고장, 주행 제어 기능을 담당하는 자율주행시스템의 성능 저하를 방지하고 고장에 대처할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
Lv4 이상의 자율주행 구현을 위해서는 전장부품과 자율주행시스템의 오류(고장)을 대비하는 기술과 고장, 사고 발생에 대응해 2차 사고를 방지하는 Fail-Operational 도입이 필수적인 요소로 손꼽히고 있다. 또한, 자율주행의 딥러닝 기반 인공지능(DNN)을 통한 인지 SW, 판단 로직의 오류 위험성 분석과 고수준 안전 확보를 위한 DNN 안전 설계기술, 자율주행시스템의 오류로 인한 사고 방지를 위해 ASIL D의 높은 수준의 기능안전(ISO 26262)을 적용한 이중화 설계 및 Fail-Recovery 기술의 필요성도 점차 높아지고 있는 추세다.
이에 따라 국내에서 현재 ㈜와이즈오토모티브가 연구개발 중인 Fail-Operational 기술(인지)이 주목받고 있다.
와이즈오토모티브의 Fail-Operational 시스템은 딥러닝을 포함한 기계학습 기술의 Lv.4 자율주행자동차 적용을 위한 ‘기능안전 관점의 안전성 확보 기술’과 시스템의 오류 상황에서 자율주행 기능의 유지를 통해 고수준 fallback 구현을 위한 ‘부품/시스템 수준 Fail-Operational 기술’을 목표로 하고 있다. 이를 위해 와이즈오토모티브는 시스템의 안전성을 보장하고 기술을 완성시키기 위한 다양한 요소 기술개발을 수행하고 있다.
먼저 자율주행 부품레벨(component-level)의 Fail-Operational 기술은 자율주행 차량의 센서 및 통신 모듈의 고장을 식별하고, 환경 인식과 위험도 판단 등에 적용된 AI 기술의 실시간 성능을 모니터링하는 기능을 포함한다. 이를 바탕으로 와이즈오토모티브는 AI 기반의 인지·판단 알고리즘의 모니터링을 통해 오류가 발생했을 때 안전을 확보하는 기술을 개발 중이다. 이와 함께 AI 기술별 분석을 통해 Fail 성능을 검증할 수 있는 시나리오를 도출하고, 이를 바탕으로 표준 데이터를 확보하는 작업도 함께 진행하고 있다.
와이즈오토모티브는 오류 또는 고장조건에서도 자율주행 시스템 레벨에서 Fail-Operational을 유지하기 위한 기술개발도 진행 중이다. 이뿐만 아니라 주행 제어 기능을 담당하는 시스템의 고장·성능 저하를 실시간으로 모니터링하는 기술과 고장 형태에 따른 Fail-Operational 전략 기술을 주요 개발과제로 삼고, 자율주행 시스템의 하드웨어·소프트웨어 이중화 설계기술을 함께 개발해 시스템의 안정성을 더욱 강화하고 있다.
또한, 기능안전(ISO26262)을 준수하기 위한 이중화 설계와 Fail-recovery 기술도 개발하고 있어 눈길을 끈다. 특히, AI와 엣지 컴퓨팅을 고려한 CAV(Connected and Autonomous Vehicles) 특화 이중화 설계기술과 더불어 딥러닝 네트워크의 이중화 설계와 안전 아키텍처를 개발·검증하기 위한 연구를 수행 중이다. 여기에 자율주행 시스템의 기능 안전 요구사항을 기반으로 한 고장 허용 제어 기술과 이중화 아키텍처를 통한 Fail-Recovery 기술 또한 개발 중에 있다.
마지막으로 와이즈오토모티브는 차량 레벨에서의 고안전성 제고를 위한 기술에도 초점을 맞추고 있다. 고장이 발생했을 때 사고 위험을 최소화하기 위한 성능저하 모드 또는 기능안전 기술과 충돌사고 발생 후 위험 상황을 최소화하는 Fail-Operational 기술을 함께 연구하고 있는 것이다. 이러한 기술들은 시뮬레이션을 활용한 고장 상황에서의 Fail-Operational 검증 시나리오 개발과 실주행 환경을 고려한 고정밀 시뮬레이션 환경 기준으로 Fail-Operational 성능을 검증하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대를 모으고 있다.
와이즈오토모티브 김인수 이사(사진)는 “Fail-Operational 기술개발을 바탕으로 산업계와 소비자가 요구하는 수준의 자율주행차 신뢰성·안전성 확보를 통해 자동차 산업환경 변화에 전략적으로 대응하고 세계 시장에서의 기술 경쟁력 강화를 기대한다”며 “Fail-Operational 기술과 이중화 기술이 적용된 Lv4+ 자율주행 시스템 설계기술은 최적화된 안전설계를 통해 안전성 확보에 필요한 비용을 최소화하고, 사고를 예방함으로써 교통사고로 인해 야기되는 인적, 물적 손실을 감소시켜 사회적 비용감소 효과까지 기대해 볼 수 있다”고 설명했다.
와이즈오토모티브는 창립 이전부터 자동차 OEM 및 Tier1 기업들에게 기술개발 서비스를 제공해 온 엔지니어링 서비스 공급자(Engineering Service Provider)로, 현재까지도 이 분야에서 활발한 활동을 이어오고 있다.
특히, 차세대 전기전자(E/E) 아키텍처 기술개발에 주력하며, 기존 차량 아키텍처의 비효율성을 극복하기 위한 미래형 솔루션을 제안하고 있다. 또한, 제어신호와 전원을 분리하고 고속통신망을 적용하며, ECU의 기능을 통합하는 유연한 토폴로지 구조를 지향하는 기술을 개발 중이다.
이와 함께 통합 ECU 설계기술을 통해 센서 및 액추에이터와의 효율적인 연결을 구현하며, 고속 통신 기반의 차량용 IVN(In-Vehicle Network) 기술, 카메라 및 센서 기반의 차량 내 디스플레이 기술, 그리고 복합 기능의 ADAS 통합화 기술개발에도 힘쓰고 있다.
와이즈오토모티브는 이러한 핵심기술들을 바탕으로 자율주행 기술개발에도 적극적으로 참여하고 있다. 센서, 특히 이미지 센서를 활용해 수집된 데이터를 가공해 운전자에게 주행 환경에 대한 부가정보를 제공하는 기술은 자율주행차의 인지기술과 매우 유사한 개념을 가지고 있다. 이를 통해 와이즈오토모티브는 자율주행차의 핵심기술과 제품 개발로 사업 영역을 확장하고 있으며, 현재 KADIF의 자율주행 기술개발 사업에 참여해 혁신적인 기술 융합을 도모하고 있다.
김 이사는 “와이즈오토모티브는 연구개발 중심의 발전전략을 유지하면서, 신뢰성 시험센터의 용역서비스 확대, 시험관리 자동화관리시스템(ITMS)의 대외판매 확대, 자사에서 보유 중인 영상 기반의 ADAS 솔루션의 국내·외 제품화 판매 확대를 통해 매출 규모를 확대할 예정”이라며 “특히, 자율주행자동차 분야에서 글로벌 협업 연구를 적극 추진하고 있으며, 특히 중국과의 제품, 기술, 인력에 대한 상호 거래를 통해 해외 글로벌 OEM 판매를 위한 비즈니스 네트워크를 구축하고자 한다”고 전했다.
그는 이어 “자율주행 기술, 센서, 제품의 실주행 테스트뿐만 아니라, 인랩(In-Lab) 테스트를 위한 시험 환경 구축과 시험 방법 개발을 통해 글로벌 자율주행 인랩 테스트센터로 발전하는 것을 목표로 하고 있다”며 “이를 통해 자율주행 기술의 신뢰성을 높이고, 글로벌 시장에서의 경쟁력을 강화하려는 전략을 구체화하고 있다”고 덧붙였다.
