자동차 시장은 자동차 생산 이래 최대의 변혁기를 맞고 있다. 여러 산업기술의 융복합 결정체인 자율주행자동차(Autonomous vehicles) 개발이 주요 요인이다. 자동 운전 자동차 기술의 개발은 과거부터 계속해 진행되고 있었지만, 지금은 국민 생활의 근처까지 달하고 있는 상황이라고 할 수 있다. 이에 따라 세계 각국은 자율주행 기술개발 주도권을 잡기 위해 치열하게 기술경쟁에 열을 올리고 있으며, 선두주자인 구글(Google)은 2018년 12월 4일 첫 무인택시 시범사업을 실시해 자율주행 시대의 개막을 알리는 신호를 올렸다. 시범사업 대상인 400명의 회원으로부터 안전 부분에서 합격점을 받았다는 언론 보도도 들려온다. ‘We’re building the world’s Most Experienced Driver™’는 구글 자동운전 자회사 웨이모 홈페이지 첫 화면에 나와 있는 모토다. 세계에서 가장 경험이 많은 드라이버를 만들고 있는 것이다. 이미 구글에 있어서의 자동운전 테스트 주행거리가 1,600만 마일(1,600만km)을 돌파하고 있는 것은, 일반적인 한 사람으로서는 불가능한 운전 경험이라고 말할 수 있어 지금까지의 기술개발의 진척 상황을 알 수 있다. 자율주행은 승용차뿐만 아니라 화물자동차도 개발되고 있다. 특히, 향후 물류 시장이 직면할 화물 자동차 운전사의 고령화, 운전자의 부족, 안전성, 물류비등의 여러가지 문제를 해결할 수 있는 좋은 대안으로서 생각하고 있다. 본 글에서는 최근 개발되고 있는 자율주행 화물자동차의 기술개발 현황과 도입효과, 국내 운송시장 이해 관계자의 의견을 종합하여 소개하고자 한다.
볼보 벨라(Volvo Vera) 벨라는 볼보가 개발 중인 자율주행 전기화물자동차의 콘셉트카이다. 벨라는 운전석이 없는 특이한 외관으로 화물 최대 적재용량이 32톤이다. 벨라는 <그림 1>에 나타나 있듯이 분리형 트레일러를 운송하는 트랙터 형태로 화물이 탑재되어 있는 트레일러 아래로 기어들어 연결한 후 이동하는 방식이다.
그림1 볼보 벨라(Volvo Ver a) 자료 : 트랙스닷컴, https://www.trucks.com/2018/09/13/vera-volvo-trucks-electric-autonomous-truck
벨라는 클라우드 서비스를 기반으로 운송통제센터에서 원격으로 구동되기 때문에 우선은 비교적 단거리에서의 대량운송, 반복적, 정기적인 고정경로 운송 등에 활용될 것으로 예상된다. 벨라의 주요 기술적 특징은 센티미터 이내의 단위로 차량의 현재 위치를 파악하고 모니터링하여 차량에 발생하는 상황에 정확하고 신속하게 대응할 수 있다는 점이다. 운송통제센터는 운송 진행 상황을 지속적으로 모니터링하고 각 차량의 위치, 배터리 충전 현황, 화물 적재량 및 차량 정비 요구사항 등에 대한 피드백을 받는다. 이것에 의해 불필요한 대기시간을 줄여, 운송의 정확성을 향상시킬 수 있다. 또한 동일경로를 운행하는 차량과 연계함으로써 교통흐름을 최적화 할 뿐만 아니라 배기가스 및 소음이 적어 친환경 운송에 기여할 것으로 기대된다. 볼보 측은 벨라를 이용한 솔루션이 기존의 도로 인프라와 트레일러(Load carriers)를 활용하기 때문에 비용 측면에서도 효과적이라고 주장한다. 벨라는 현재 개발 중이며 상용화 시기는 아직 결정되지 않았다.
다임러 퓨처트럭 2025 다임러는 2014년 7월 자율주행 콘셉트럭인 ‘퓨처트럭 2025’를 소개했다. 컨셉은 <그림 2>와 같이 완전 자율주행이며, 실용화 시기를 2025년으로 목표로 하고 있다. 다임러는 2015년에는 차량에 장착된 카메라와 레이더로 주변 상황을 감지해 주행하는 ‘하이웨이 파일럿(Highway Pilot)’ 시스템을 출시했다. 또 미국 네바다 주에서 세계 최초로 자율주행 트럭 도로주행 번호판을 취득해 미국에서 처음으로 일반 도로에서 자율주행 화물자동차 군집주행을 실시했다. 2016년에는 네덜란드 정부 주도로 자율주행 화물자동차 군집주행 실험에 참여하였으며, 독일과 네덜란드 도로에서의 3대의 군집주행 테스트를 실시하였다.
그림 2 다임러 퓨처 트랙 2025 자료 : Carjam TV, https://www.youtube.com/watch?v=XZxZC0lgOlc
그림3 미러카메라 적용 트랙자료 : YOUCAR, https://www.youtube.com/watch?v=R_bIfdqCWRk
이후 2018년 9월 독일 하노버에서 열린 ‘IAA Commercial Vehicles 2018’에서 양산형 부분 자율주행 시스템인 액티브 드라이브 어시스트 기술을 선보였다. ADS는 자동차 스스로 제동 가속 스티어링이 가능하고 액티브 레이더와 카메라를 통해 전달되는 도로 정보를 결합해 차량의 전방, 측면, 상하 지형 등 전 방향의 움직임을 어느 속도에서도 능동적으로 제어하는 기술이다. 기본적으로는 운전자의 개입을 필요로 하지만, 운전의 편리성과 사고예방 등 안전성 향상에 크게 기여할 수 있다고 평가한다. 또한 사이드미러 대신 미러카메라(mirror-cam)가 적용된 최초의 미러리스 트랙 기술도 선보였다. <그림 3>과 같이 트럭에 사이드 미러가 없다. 미러캠 시스템은 차량 외부에 설치된 2대의 카메라와 운전석 내부 A-필러에 설치된 2개의 15인치 디스플레이로 구성돼 측 후방의 사각지대를 없애고 운전자에게 향상된 전방위 시야를 제공한다. 또, 사이드 미러의 제거에 의해, 공기 역학, 안전성, 차량 조작의 효율성을 향상시킬 수 있다.이처럼 다임러는 2014년 퓨처트랙 발표 이후 자율주행 부분 기술을 한 단계씩 추가해 완전 자율주행으로 다가오고 있다.
구글의 웨이모(WAYMO) 구글의 자율주행사업 부문의 웨이모는 2018년 3월부터 미국 조지아 주 애틀랜타에서 자율주행 화물자동차 운행 시범서비스를 시작했다. 실제로 구글은 10여 년간 자율주행 기술을 연구 개발해온 업계 선두라고 할 수 있다. 2018년 12월 4일에는 완전 무인자율운전 택시서비스 시범사업을 실시해 그동안 축적된 기술을 보여주고 있다. 웨이모의 자율주행 화물자동차는 우선 구글 데이터센터 내 화물 운송의 일부를 맡게 된다. 웨이모 트럭에 사용되는 자율주행센서와 기술은 웨이모가 시험운행 중인 퍼시피카 미니밴에 탑재된 것과 상당히 같은 것으로 알려졌다. 소형차에 비해 대형 화물자동차의 경우 길이가 길고 회전반경이 크기 때문에 다양한 고려 요소가 존재하지만 그동안 축적된 기술로 자율주행 선두업체의 면모를 보여줄 것으로 기대되고 있다.
그림4 웨이모 자율주행 트랙 자료 : 전자신문, http://www.etnews.com/20180310000033
뉴로(Nuro) 뉴로는 슈퍼마켓 배송용 자율주행차를 개발해, 미국의 슈퍼마켓 체인인 크로거(Kroger)와 제휴해 2018년부터 시험 서비스를 개시했다. 뉴로(Nuro)는 두 구글 웨이모 출신 엔지니어가 공동 창업한 자율주행 로봇 분야의 스타트업이다. 뉴로는 기존 배송로봇과 달리 보도가 아닌 도로를 주행할 수 있도록 설계됐다. 자율주행자동차 기술을 채택했지만 사람이 탑승하는 것이 아니라 상품이 적재된다.
그림 5 뉴로(Nuro) 자율주행 배송 자동차자료 : 오토데일리, http://www.autodaily.co.kr/news/articleView.html?idxno=406715
일반 자율주행 자동차와 마찬가지로 라이더, 레이더, 카메라 등을 탑재하고 있으며 보행자 및 자전거 인식, 장애물 회피 등의 기능을 갖추고 있다. 고객이 스마트폰을 이용해 식료품을 구입하면 자율주행차가 물건을 실어 배달하는 방식이다. 트렁크 내부 온도 조절도 가능하고 신선식품도 배송할 수 있다. 완전 무인자동차로 탑승자의 안전을 위한 장치가 필요 없고 제조단가가 낮다는 장점이 있다.
스트롤링 드래곤(Strolling Dragon) 스트롤링 드래곤(Strolling Dragon)은 중국의 물류회사인 쑤닝물류(Suning Logistics)가 상하이에서 시험주행을 완료한 자율주행 중장비 트럭이다. 스트롤링 드래곤은 L4 자율주행 능력을 갖고 있으며 쑤닝물류(Suning Logistics) 자동화 차량 중 최대의 무인 화물자동차다. 인공지능(AI), 딥러닝 기술, 레이저, 레이더 같은 첨단장치를 갖춘 스트로링 드래곤은 300m 이상의 거리에서도 장애물을 빠르게 인식할 수 있다. 또한 비상정지가 가능하며 25m/s의 반응속도로 장애물을 피할 수 있으며 80km/h의 속도에서도 안전하고 자율적인 주행이 가능하다고 소개되어 있다. 쑤닝은 자율주행 화물자동차, 자동화된 차량과 로봇을 통해 배송업무를 원활하게 할 수 있는 스마트 물류시스템을 구축할 계획이다.
그림 6 스톨링 드래곤 자율주행 화물자동차 자료 : 로봇신문, http://www.irobotnews.com/news/articleView.html?idxno=14040
▲투심플(Tusimple)=중국에서는 인공지능(AI)과 자율주행트럭 기술이 접목돼 항구의 무인화를 시도하고 있다. 중국 자율주행트럭 스타트업 ‘투심플(tusimple)’은 항구의 무인화를 위한 자율주행 화물자동차를 공개했다. 항만 내에서 자율주행이 가능한 자율주행 화물자동차가 컨테이너 상하차를 완수하는 영상도 공개됐다. 자율주행 화물자동차의 항만 적용을 위해 기존 항구 시스템과 연결할 수 있는 무인 컨테이너 운영 솔루션도 개발했다.
그림 7 투 심플 자동 운전 트랙 (항만 구역 운송) 자료: South China Morning Post, https://www.scmp.com/video/china/2140299/chinese-self-driving-truck-start-tusimpleaid-port-logistics
간선운송의 자동운전은 <그림 8>에 나타냈듯이 이미 성공하였다. 간선운송과 함께 구역 내 운송으로 이어지는 무인자율주행기술 솔루션을 보유한 진보된 모습을 보이고 있다. 항만 내에서는 5대의 완전 자율주행 화물자동차가 시험운행을 했으며 앞으로 항만 테스트에 25대의 화물자동차가 투입될 것으로 보고 있다. 항만과 같이 특정 구역에서 운행하는 것과 외부 도로에서 운행하는 것은 기술적 차이가 있지만, 두 가지가 안전하게 실현된다면 자동운전에 상당히 근접한 상황이라고 낙관할 수 있을 것이다.
그림 8 투 심플 자율주행화물자동차(간선운송)자료 : Tu Simple, https://www.youtube.com/watch?v=teMXT-j6jns
▲현대자동차 자율주행 화물자동차=한국에서는 2018년 8월 현대자동차가 대형 트레일러 자율주행 차량으로서 의왕~인천 간 약 40km 구간 고속도로 자율주행에 성공했다.
그림 9 현대자동차 자율주행화물 자동차 자료 : HMG저널-현대차그룹 뉴스미디어(https://blog.hmgjournal.com)
현대차가 선보인 시연은 미국자동차공학회(SAE) 기준 3단계 자율주행 기술을 갖춘 트레일러가 연결된 최대중량 40t급 엑시언트 자율주행차 1대로 진행됐다. 국토교통부는 2018년 6월 말 처음으로 현대자동차에 대형트럭 자율주행 임시운행 허가증을 발급했다. 현대자동차는 자율주행트럭의 물류산업 활용 가능성을 검증하기 위해 계열사인 현대글로비스와 협업해 실제 해외 수출 부품을 싣고 달리는 시나리오를 선택했다. 자율주행차는 고속도로의 자연스러운 교통 흐름과 연계한 차로 유지, 지능형 차선 변경 기능, 선두 차량의 차선 변경 인식 대응, 도로 정체 상황에 따른 완전 정지와 출발, 터널 통과(2개) 등의 기술을 안정적으로 선보였다. 다만 영동고속도로에서 제2경인고속도로로 갈아타는 서창 JC 구간에서는 최소한의 안전을 확보하기 위해 운전자가 직접 운전하도록 했다. 서창 JC를 지나자 다시 목적지인 료카이 IC까지 자율주행모드로 전환했다.
▲자율주행 화물자동차의 도입 예상 효과=앞에서도 보았듯이, 세계적으로 자율주행 기술의 개발은 활발하게 진행되고 있다. 승용차를 시작으로 화물자동차까지 점차 범위가 확대되고 있는 실정이라 상용화가 멀지 않아 보인다. 자동 운전 화물 자동차의 도입 코스트는 생각하지 않을 수 없는 경제적 문제이지만, 우선적으로 자동 운전 기술이 도입되었을 때의 물류 시장에 있어서의 효과를 보고 싶다.전반적으로는 자율주행 화물자동차의 등장에 의해 물류산업 패러다임이 획기적으로 전환될 것이다. 물류 산업의 최적화와 효율화를 도모해, 다양한 물류 시장의 문제점을 해결하는 픽서의 등장이라고도 말할 수 있다.
첫째, 자율주행 화물자동차가 상용화되면 안정성 제고로 교통사고율을 현저히 낮출 수 있을 것으로 예상한다. 첨단 전방향 센서를 사용해 사람이 인식하지 못하는 부분까지 실시간으로 완벽하게 감지해 대응하면 이론상의 사고 발생은 없기 때문이다. 물론 도로 위에서 발생하는 변수에 완벽하게 대응할 수 있을 때 얘기다.
둘째, 정확한 운송 일정 관리 및 운송 시간의 감소에 의해 운영 효율을 극대화 할 수 있다. 무인으로 운송될 경우 사람에게 필요한 수면, 식사, 화장실, 휴식시간 등이 운송시간에 포함되지 않기 때문이다. 이에 따라 운송효율은 증가하고 운송정시성도 향상된다.
셋째, 연비 향상으로 연료비가 절감될 것이다. 자율주행의 경우 최적 연비 주행 기능이 탑재돼 사람이 운전하는 것보다 연비가 향상된다. 또 사고로부터 안전해져 차체를 가벼운 소재로 제작할 수 있게 된다. 차량중량은 연비와 가장 직결되는 부분으로, 중량삭감으로 연료를 절약하고 연비향상으로 연결된다.
넷째, 화물 자동차의 운전자 부족 문제와 노동 환경의 개선이다. 미국, 유럽, 중국 등 수천 km 이상의 장거리 수송이 이루어지는 지역에서는 매우 큰 효과를 가져올 수 있다. 장거리 운전자들은 며칠 걸리는 장거리 운행 때문에 가족과 떨어져 지내며 앉은 채로 운전만 하다 보니 건강 문제 등의 고민이 많다. 젊은층은 강력한 운전 업종을 꺼리면서 운전사 부족 문제도 심각하게 대두되고 있다. 자율주행은 이러한 고강도 운전업무를 무인으로 대체하거나 업무강도를 완화하는 수단이 되기 때문에 향후 운전자 부족문제에 대한 좋은 해결책이 될 수 있다.
▲국내 화물운송 시장에서 자율주행 화물자동차 적용 관련 의견=국내 화물운송시장의 운송거리는 미국 유럽 중국처럼 길지 않다. 장거리 대표구간인 서울부산도 500km 이내로 하루 이틀 정도면 왕복 운송이 가능하다. 국내 여건으로는 해외에 비해 자율주행 화물자동차에 대한 수요가 다소 적을 수 있다는 생각도 든다. 2018년 12월 제11회 KOTI 화물운송시장 발전포럼에서 ‘화물자동차 자율주행기술개발 현황과 발전방안’을 주제로 다루었다. 화물운송시장 이해 관계자들의 자율주행 화물자동차 도입과 관련해 가장 중요한 고려사항은 비용 문제였다. 화물자동차가 상용화되더라도 기존 화물자동차에 비해 비싼 장비가 될 것이다. 현재 기술 수준으로는 기존 화물자동차 가격의 2배 이상을 자율주행업계는 예상하고 있다. 첨단장비 기술이 계속 발전하고 수요가 많아지면 가격은 떨어지지만 사업자 입장에서 투자에 대한 이익이 보장돼야 도입하는 것은 당연한 일이다. 자율주행 화물자동차가 운전자의 역할을 얼마나 대체할 수 있는지, 그 수준과 비용이 향후 도입 시기를 결정지을 수 있다. 또 하나, 모든 기술을 받아들일 필요는 없다는 것이다. 각 사업자의 필요에 응한 부분적인 도입이 가능하다. 장거리 고속도로 운행이 많은 사업자는 현재 Level 3 기술로도 운행 가능한 자율주행 기술을 도입할 수 있다. 한때 물류센터의 자동운반 로봇인 키바로봇이 화제가 된 적이 있다. 그러나, 국내 물류 센터는 미국, 중국등처럼 평면이 넓은 공간은 아니다. 약간 좁은 면적을 복수의 층으로 나누어 물류 센터가 형성되고 있어 국내에서의 키 로봇의 도입은 그다지 적극적이지 않았다. 이와 같이 자율주행기술도, 각 사업 환경에 따라 필요 기술이 도입되는 것이 국내 시장의 향후의 모습이며, 시장원리에 의한 흐름일 것이다. 마지막으로 국내 운송시장에 맞는 다양한 자율주행기술의 개발이 필요하다는 의견이 있다. 예를 들어 라스트 마일 배송에서의 자동운전 도입 전략이다. 전자상거래가 발달함에 따라 소화물 물동량이 증가해 라스트 마일 배송 물동량이 크게 증가하고 있다. 택배기사의 경우 좁은 지역에서 짧은 거리를 왔다갔다하며 택배화물을 배송한다. 하루에 200~300여 개를 배송하지만 짧은 거리를 이동할 때마다 운전석에 오르락내리락하는 것을 반복해야 한다. 이런 환경에 맞춰 짧은 거리에서는 운전자가 직접 타지 않고 자율주행을 통해 승강노동을 대체하는 방안이 마련된다. 이처럼 운송환경에 맞는 다양한 기술을 다각도로 도입하는 방안이 필요하다.
마치 자율주행은 대부분의 사람들이 기대하는 기술 분야다. 필자도 요즘 운전할 때마다 자율주행이 되면 교통체증이 생겨도 편하고 즐겁게 이동할 수 있지 않을까 생각한다. 운전이 재미있을 때도 있지만 어쩔 수 없이 하는 일도 많기 때문이다. 사실 도로 위에는 예측하지 못한 변수가 너무 많아 자율주행이 언제, 완벽하게 우리 생활 속에 들어올지 예상하기 어렵다. 하지만 파트 기술들이 한 단계씩 연착륙할 때마다 자율주행에 가까워지는 것은 분명하다. 그리고 이러한 기술들이 기존의 생활과 업무 방식을 편리하고 효율적으로 만들어 줄 것이다. 먼 미래인지 가까운 미래인지 확실치 않지만 화물 운송 시장에서도 자율주행 기술을 단계적으로 도입함으로써 종사자들의 업무 환경 개선과 즐거운 일자리가 창출되기를 기대한다.
참고문헌1. Trucks.com, https://www.trucks.com/2018/09/13/vera-volvo-trucks-electric-autonomous-truck2. Carjam TV, https://www.youtube.com/watch?v=XZxZC0lgOlc3. South China Morning Post, https://www.scmp.com/video/china/2140299/chinese-self-driving-truck-start-tusimple-aidport-logistics4. TuSimple, https://www.youtube.com/watch?v=teMXT-j6jns5. YOUCAR, https://www.youtube.com/watch?v=R_bIfdqCWRk6. 전자신문, http://www.etnews.com/201803100000337.오토데일리, http://www.autodaily.co.kr/news/articleView.html?idxno=4067158.로봇신문, http://www.irobotnews.com/news/articleView.html?idxno=140409.HMG저널-현대차그룹 뉴스미디어(https://blog.hmgjournal.com)
글 : 신민성 / 물류연구본부 연구원 출처 : 한국교통연구원 물류브리프