영화 <배트맨>과 <인크레더블>엔 모두 주인공을 돕는 똑똑한 자동차가 등장한다. 영화 속에만 등장하던 똑똑한 자동차는 이제 영화 밖의 현실에도 존재한다. 환경친화성과 편리성을 모두 갖춘 미래형 자동차를 알아보자.
지구를 위한 자동차의 등장
친환경 자동차는 미래형 자동차 산업의 주축으로 꼽힌다. 지난달 22일(목) 진행된 기후정상회의에서 한국을 포함한 40개국은 오는 2050년까지 탄소 중립을 달성하겠다고 결의했다. 탄소 중립은 탄소의 순 배출량을 0으로 만드는 것이다. 탄소 배출량을 줄이는 가장 빠른 방법은 내연기관 자동차 이용을 줄이는 것이다. 휘발유 또는 경유를 태워 탄소를 배출하는 내연기관 자동차를 대체하기 위해 친환경 자동차가 등장했다. 친환경 자동차는 하이브리드, 수소 전기, 순수 전기 자동차 세 종류로 나뉜다.
하이브리드 자동차는 내연기관과 전기모터를 함께 구동해 내연기관에만 의존하는 기존 자동차보다 적은 매연을 배출한다. 하이브리드 자동차는 전기모터의 역할에 따라 세 가지로 나뉜다. 마일드 하이브리드 자동차의 전기모터는 내연기관 엔진을 보조하는 역할만 한다. 풀 하이브리드 자동차는 중저속으로 주행할 땐 전기모터를, 고속으로 주행할 땐 내연기관을 사용하는 자동차다. 플러그인 하이브리드 자동차는 속도에 상관없이 전기모터와 내연기관을 함께 사용한다.
수소 전기차는 수소의 화학 반응으로 만들어진 전력을 연료로 사용한다. 전력은 수소가 물로 변하는 과정에서 생겨난다. 따라서 수소 전기차는 내연기관 자동차와 달리 매연 대신 물을 배출한다. 지난 2018년 수소차 ‘넥쏘(NEXO)’를 출시한 국내 자동차 기업 현대자동차는 수소차가 물을 배출하는 모습을 꽃이 피어나는 것으로 묘사한 광고를 제작하기도 했다. 수소 전기차는 완전 무공해 자동차로서 가장 이상적인 친환경 자동차로 꼽힌다. 다만 현재 서울 시내 수소차 충전소가 네 곳에 불과해 수소 전기차가 상용화되기 위해선 수소 이동 및 보관 기술이 발전돼야 한다.
순수 전기차는 내연기관을 전기 배터리로, 엔진을 모터로 바꾼 자동차다. 전기차 플랫폼은 전기차 전용 기본 구조를 다양한 차량에 적용하는 기술이다. 전기차 플랫폼에 활용되는 기본 구조는 배터리, 모터 및 전력 전기 시스템 등이다. 현대자동차는 다양한 유형의 차량을 효율적으로 생산할 수 있도록 전기차 플랫폼 ‘E-GMP(E-Global Modular Platform)’를 마련해 공정을 표준화했다.
“운전자 없이도 달려요”
자율주행은 편리성의 측면에서 미래형 자동차에 적합한 기술로 주목받고 있다. 자율주행 기술은 0부터 5까지의 단계로 구분된다. 0단계는 자율주행 기술을 전혀 사용하지 않는 비자동화 단계이며, 5단계는 자율주행 기술을 전적으로 활용하는 완전 자동화 단계다. 자율주행 기술이 적용되기 위해선 ▶고속도로 주행 지원 ▶후측방 경보 ▶자동 긴급 제동 ▶차선 이탈 경보 ▶차선 유지 지원 등의 기능이 필요하다.
자율주행 기술은 인지, 판단, 그리고 제어의 세 영역으로 구성된다. 인지 기술은 카메라, 라이다(LiDAR) 등의 센서가 사물을 인식하는 기술이다. 판단 기술은 경로를 계획할 수 있는 인공지능 기술이다. 제어 기술은 자동차의 모터나 핸들을 조작하는 방법이다.
미국 전기차 기업 테슬라(Tesla)는 오토파일럿(Autopilot)이라는 고유 자율주행 기술을 개발했다. 오토파일럿 기술을 탑재한 테슬라의 자율주행 차량은 카메라 센서로 도로를 인식하며, 자율주행 차량의 인공지능은 수집한 정보에서 유의미한 정보를 추출한다. 이는 자율주행 차량의 인공지능이 사전 학습을 거쳤기 때문이다. 인공지능은 보행자, 빨간불 등을 인식하고 차선의 위치를 파악할 수 있다.
본교에서도 자율주행 기술 연구가 이뤄지고 있다. 본교는 지난해 11월 서울대와 업무협약을 맺어 서울대 시흥 캠퍼스에 위치한 자율주행시험센터(Future Mobility Technical Center, 이하 FMTC)에서 자율주행 기술 고도화 연구를 진행 중이다. 본교는 자율주행 활성화를 위해 검토해야 하는 문제를 전기자율주행 시험차량 ‘엘사(ELectric Sookmyung Autonomous vehicle, ELSA)’에 시험하고 그 해결 방법을 연구한다. 해당 연구를 담당하는 본교 신동훈 기계시스템학부 교수는 “해당 연구의 최종 목표는 엘사로 숙대입구역부터 본교 캠퍼스 정문까지의 길을 자율주행하는 것이다”며 “엘사는 목표 달성을 위해 FMTC에 마련된 트랙에서 훈련하며 자율주행 자동차 면허 취득을 준비 중이다”고 말했다.
자율주행 자동차가 보편화되려면 기술 발전과 더불어 법·사회 제도의 정비가 필요하다. 미래의 자동차는 단순한 이동 수단을 넘어 하나의 복합 서비스로 진화할 것이다. 이처럼 사람의 편리한 이동에 기여하는 각종 서비스를 ‘모빌리티(Mobility)’라 부른다. 미래형 자동차는 이동 수단에 서비스를 더한 모빌리티로 발전해나가고 있다.