쇼핑지식

지난 2009년 10월. BMW그룹은 세계적으로도 가장 험난한 레이싱 트랙으로 유명한 독일 뉘르부르크링의 북부 서킷에서 ‘BMW 트랙 트레이너(BTT, BMW Track Trainer)’로 불리는 연구 프로젝트를 통해 최첨단 자동 주행을 성공적으로 시연해 주목을 받았다. 

이후 BMW그룹 내 리서치&엔지니어링 소속 엔지니어들이 개발한 BTT를 통해 미국 라구나 세카, 네덜란드의 잔드보르트, 스페인의 발렌시아, 독일 호켄하임링과 라우시츠링 등 전 세계 다양한 레이스 트랙주행에서 월등한 주행능력을 선보였다. BMW 연구원들은 다양한 극한 환경 속 실제 주행 테스트를 통해 자동차 제어 및 자세 제어 기술에 필요한 중요한 경험적 정보를 얻을 수 있었다고 회사측은 전한다.

BMW그룹은 또 ‘BMW 비상 정지 어시스턴트(Emergency Stop Assistant)’라는 연구 프로젝트를 통해 중요한 정보도 추가로 얻었다. 예를 들어 심장마비와 같은 의료 비상사태가 발생해 운전자가 갑자기 쓰러졌을 경우, 자동차는 곧바로 자동 주행모드로 돌입해 갓길로 안전하게 차를 옮긴 후 비상연락을 취한다.

2011년 중반에는 뮌헨의 A9 고속도로에서 출발한 BMW 무인 테스트 자동차가 뉘른베르크까지 주행을 성공적으로 마치기도 했다. 이후에도 이 프로토 타입 차량에 대한 개발은 계속 이어져 현재 이 테스트 차량은 그 어떤 운전자의 제어 없이도 제동, 가속, 추월이 가능한 수준까지 이른다. 

이 같은 차량 작동은 모두 정지상태에서 130km/h 속도 구간에서 지속적으로 변화하는 교통상황에 따라 교통법규를 준수하는 한도 내에서 이루어진다. 이 프로젝트를 위해 BMW의 전문가들이 테스트한 구간만 2만km가 넘으며, 레이더, 초음파, 사방 카메라 등 최첨단 센서 시스템들이 동원됐다.

BMW그룹은 2013년 1월 이후 글로벌 차량 부품 공급업체인 콘티넨탈과 함께 자율주행차 프로젝트에 더욱 박차를 가하고 있다. 이 두 기업은 파트너십을 통해 오는 2020년까지 최첨단 자율주행차 기능 구현을 위한 연구를 하고 있다.

■ BMW의 자동 주행 기술


BMW는 미래를 위한 최상의 주행 편의와 안전을 목표로, 최첨단 드라이버 시스템으로 무장한 전자식 ‘코파일럿(co-pilot)’ 개발에 수년간 매진해 왔다. BMW 기술연구소의 프로토타입 차량은 이미 2011년에, 뮌헨에서 뉘른베르크로 이어지는 A9 고속도로를 운전자 개입 없이 주파한 바 있다. 현재는 고속도로 교차로에서도 스스로 노선 변경이 가능한 수준까지 이르렀다.

BMW의 수준 높은 자동 주행에 필요한 주요 기술은 BMW 기술연구소의 엔지니어들이 기존에 수행한 ‘BMW 트랙트레이너(TrackTrainer)’ 및 ‘비상 정지 보조(Emergency Stop Assistant)’ 연구프로젝트 과정을 통해 개발된 것이다.

BMW 트랙트레이너는 정밀 GPS와 디지털 매핑, 영상 정보, 그리고 각종 센서로부터의 데이터를 복합적으로 활용한다. 먼저 운전자가 트랙을 몇 바퀴 돌고 나면 각 지점에서의 차량 위치, 가속페달 작동, 조향각 등 이상적인 주행에 필요한 모든 정보가 분석되어 차에 저장된다. 준비를 마친 트랙트레이너는 이를 토대로 자동 주행을 실시한다. 

‘비상 정지 보조(Emergency Stop Assistant)’ 시스템은 운전자가 심장발작 등으로 갑작스레 운전불능 상태에 빠질 경우, 차 스스로 주변 차량들을 피해가면서 차선을 변경해 갓길까지 이동하고 구조연락도 취한다.

BMW의 자동 주행을 위한 연구용 프로토타입 차량은 도로에서 주변의 이목을 끌지 않으며, 자연스러운 주행을 추구한다. 현재 차선에서 정확히 위치를 지키는 기술 외에 이런 전략이 파생된 기본 구성요소 중 하나가 바로 주변의 모든 차량 및 물체를 확실하게 인식하는 기술이다. 

이는 차량 전면에 걸쳐 장착된 LIDAR(라이다) 센서, 레이더, 초음파 및 카메라 스캔 기술을 포함하는 다양한 보조 센서 기술로부터 얻은 데이터를 통합해 얻어지는 결과다. 360° 감지 기능을 갖추고도 외부에서 봤을 때에는 다른 일반 차량과 거의 구분되지 않을 정도로 평범한 외관을 갖췄다. 

또 고속도로 진입이 허용된 짧은 길이의 접근도로인 슬립로드(slip road) 주행에서 이 연구용 프로토타입 모델은 앞 차량과 충분한 공간을 유지하며 다른 일반 도로 주행자의 고속도로 진입을 위해 양보하는 모습까지 보여준다. 

가장 최근의 성과는 고속도로 교차로에서 운전자 개입 없이 고속도로 차선을 변경할 수 있게 된 것이다. 현재 남은 가장 큰 숙제는 비좁은 코너에서 요구되는 높은 수준의 섬세한 측면 제어기능 및 여러 도로가 합쳐지는 장소들을 고정밀 디지털 지도를 통해 완전히 숙지시키는 작업이다. 

BMW그룹의 다음 목표는 이 모든 난제를 해결한 자동 주행시스템으로 유럽의 고속도로를 주파하는 것이다. 톨게이트나 도로공사 장소, 국경을 넘어 자유자재로 스스로 운행이 가능한 차량을 만들겠다는 것이다. 

BMW는 이를 위해 작년 1월에는 자동차 관련 부품 제조기업인 컨티넨탈(Continental)과 연구협력을 체결했으며, 이 협력 프로젝트는 2014년 말까지 계속되었다. 목표는 일반 차량생산 기술에 따라 여러 대의 프로토타입 무인 차량을 개발하는 것이다.

BMW는 미국 라스베이거스에서 열린 CES 2015에서 안전한 자동 주차 기술을 포함해 다양한 혁신 기술을 선보였다. BMW 그룹 내 전문가들이 개발한 이 무사고 자동 주차 기술은 차세대 자율주행차 기술의 새로운 기준이 될 것이다. 한편, BMW는 이에 앞서 CES 2014에서 이미 최고 수준의 자율 주행 기술을 공개한 바 있다.

BMW가 CES에서 처음 공개한 360˚ 충돌 회피 기술의 플랫폼은 지능적이고 안전한 위치와 환경 인식에서 출발한다. 이 기술 개발을 위해 BMW i3가 연구차량으로 사용되었는데, i3에 장착된 네 개의 첨단 레이저 스캐너가 일단 주변 환경을 기록한다. 

주차장의 기둥과 같은 주행 방해물들을 먼저 확인하고, 차가 주차장 내 벽면이나 기둥에 너무 빠른 속도로 접근하면 자동으로 제동을 걸어 충돌 위험을 방지한다. 이때의 제동 오차는 고작 몇 센티미터에 지나지 않을 정도로 매우 정교하고 정확하다. 

운전자가 장애물을 피하거나 방향 전환을 위해 핸들을 움직이면 이 제동 상태는 다시 풀린다. 이 시스템의 장점은 시야를 제대로 확보할 수 없는 환경에서 운전자의 심리적 압박을 덜어주어 안전성과 안락성을 크게 향상한다. 여기에 다른 모든 BMW 어시스턴스 시스템과 마찬가지로 이 연구 시스템 또한 운전자가 원할 때마다 작동하지 않도록 설정할 수도 있다.

원격 발레 파킹 어시스턴트(Remote Valet Parking Assistant) 시스템은 레이저 스캐너를 통해 얻은 정보를 다층식 주차장과 같은 건물 정보와 합산해 안전한 무인 주차를 돕는 게 특징이다. 

운전자가 스마트 워치를 이용해 원격 발레 파킹 어시스트를 활성화하면 해당 시스템이 독립적으로 작동해 단계별로 차량의 움직임을 제어하며, 그동안 운전자는 유유히 자신의 업무를 보러 가면 된다. 

원격 발레 파킹 어시스트 시스템은 주차장의 구조적 특징을 먼저 인식하는데, 심지어 삐딱하게 주차된 차량과 같은 의외의 장애물까지 모두 안정적으로 피해 주차할 수 있도록 도와준다. 주차된 차는 운전자의 명령을 기다린다. 스마트 워치를 통해 다시 출발 명령을 내리면, 운전자가 주차장에 도착할 때까지의 정확한 시간을 계산해 시동을 미리 걸어둔다.

■ GPS 신호가 필요 없는 내비게이션

원격 발레 파킹 어시스트(Remote Valet Parking Assistant) 시스템은 센서 시스템과 건물 정보의 결합으로 GPS가 사실상 필요없게 한다. 저 센서 외에도 정확한 주차 위치를 결정하고, 주변 환경을 완벽하게 스캔하며, 독립적으로 작동하는 완전 자동식 내비게이션 시스템을 위한 정보처리장치 및 알고리즘이 적용됐다. 

■ BMW 뉴 7시리즈에 적용된 ‘자율주행 기술’


BMW 뉴 7시리즈에는 LCD 디스플레이가 적용된 디스플레이 키가 모든 트림에 기본으로 제공된다. 도어의 개폐 여부와 주행 가능 거리, 차량의 이상 여부 등 다양한 차량 정보의 확인이 가능하다. 인식범위는 최대 300m 거리다. 운전석 중간 암 레스트 콘솔에는 무선 충전이 가능한 공간이 별도로 있어, BMW 디스플레이 키와 함께 모바일 기기도 충전할 수 있다.

뉴 7시리즈는 운전석에 아무도 없는 상태에서도 오너가 전방 주차 공간이나 차고에 차를 넣거나 뺄 수 있는 세계 최초의 양산차라는 특징을 지닌다. 리모트 컨트롤 파킹 옵션이 있으면 좁은 주차 공간에도 간편하게 접근할 수 있다. 

운전자는 새로 개발된 BMW 디스플레이 키를 이용해 차량을 주차 공간에 전진 이동시키거나 후진으로 꺼낼 수도 있다. 차량이 반자동으로 이동하는 동안 운전자는 장애물이 있는지를 살펴봐야 한다.

■ BMW의 첨단 운전자보조시스템

7시리즈에는 핸들링 및 차선 컨트롤 어시스턴트, 능동적인 측면충돌 보호장치가 내장된 차선 유지 어시스턴트, 후면충돌 보호장치, 교차차량 경고장치가 드라이빙 어시스턴트 플러스 시스템에 추가됐다. 

반자동 주행이 가능한 트래픽 잼 어시스턴트는 모든 도로에서 사용할 수도 있다. 스타트/스톱 기능이 내장된 액티브 크루즈 컨트롤은 버튼 한번만으로 제한속도를 감지하고 이에 맞춰 속도를 조절한다. 서라운드 뷰 시스템은 컨트롤 디스플레이에 3D 뷰와 파노라마 사이드 뷰를 동시에 표시해준다. 

BMW의 드라이빙 어시스턴트 안전 패키지(Driving Assistant safety package)는 크게 업그레이드 됐는데, 이 시스템은 차량 후방 양 측면에 장착된 센서에 포착된 데이터를 자동 분석해 후방 충돌 방지와 후방 접근차량 경고 알람을 준다.

추돌 사고 위험을 줄이기 위해 필요시 비상 경고등을 빠르게 점멸해 후방 차량 운전자의 주의를 환기시키고, 만약 충돌이 불가피한 경우에는 액티브 프로텍션(Active Protection) 시스템이 시트벨트의 장력을 높이고 측면 윈도우와 선루프를 닫는 등 2차적인 안전 기능을 자동으로 수행한다. 사고시 피해를 최소화 시켜준다. 

측면 접근 차량 경고 장치는 시야가 제한적인 상황에서 운전자가 주차 공간을 후진으로 안전하게 빠져 나오도록 지원하는 기능인데, 측면에서 차량이 접근할 때는 경고음과 함께 사이드 미러의 LED 라이트를 통해 시각적인 경고 메시지를 보낸다. 후방 카메라가 장착된 7시리즈의 경우에는 차량 후방의 교통 상황이 확장 이미지 형태로 컨트롤 디스플레이에 나타난다.

드라이빙 어시스턴트 패키지에는 도심에서 가볍게 제동되는 어프로치 컨트롤 및 보행자 경고(Approach control and Person Warning) 시스템, 차선 변경 및 차선 이탈 경고 보조 장치(Lane Change and Departure Warning Assistant), 그리고 제한 속도 안내 기능(Speed Limit Info)도 포함된다.

핸들링과 방향 컨트롤 보조 장치는 모든 도로에서 액티브 크루즈 컨트롤 시스템과 별도로 사용 가능하다. 차선을 변경할 때에는 양 측면에서 달리는 차량이나 후방에서 다가오는 차량과의 충돌을 피할 수 있도록 돕는다. 

교통혼잡 어시스턴트 기능은 모든 도로에 적용되며, 가다서다를 반복하는 교통 체증 상황에서 조금 더 편안하게 스트레스 받지 않고 운전할 수 있다. 이 반자동 드라이빙 기능은 운전자가 한 손으로 운전대를 잡고 있을 때에도 운전대 조작이 용이하도록 도와준다.

■ 드라이빙 어시스턴트 플러스


액티브 크루즈 컨트롤 시스템인 드라이빙 어시스턴트 플러스에는 전방 도로 상황을 더욱 효과적으로 판단하기 위해 풀 레인지 레이더 센서와 실내의 리어뷰 미러에 전방 카메라를 내장시켰다. 교통량이 많거나 정체가 심한 구간을 운행할 때에도 운전자는 차량 흐름에 맞춰 쾌적하게 운전할 수 있다. 

레이더와 카메라의 데이터를 이같은 방식으로 조합하면 다른 차량을 감지하는 능력이 향상되고, 시스템의 응답 시간이 단축된다. 원활한 교통 상황에서도 전방에 있는 차가 급하게 브레이크를 밟는 돌발 상황이 발생할 경우, 2 단계의 경고 신호를 발동해 운전자가 신속히 대응하도록 촉구한다. 

동시에 브레이크 어시스트 시스템의 개입 한계점은 낮아지고 패드를 디스크 쪽으로 미리 이동시키는 브레이크 프라이밍 기능이 작동한다. 운전자가 경고에도 반응을 하지 않으면, 드라이빙 어시스턴트 플러스가 개입하여 차량의 속도를 줄이거나 심지어 완전히 멈춰준다. 드라이빙 어시스턴트 플러스 도입과 함께 차간 거리 컨트롤이 내장된 액티브 크루즈 컨트롤은 시속 30~210km 속도 범위에서 작동된다. 

■ 운전자를 모니터링하는 액티브 프로텍션 

BMW 커넥티드 드라이브의 액티브 프로텍션 안전 패키지는 승객의 안전을 선제적으로 보호하는 운전자 보조 시스템이다. 시동을 걸고 잠시 후 속도가 약 18km/h에 도달하는 순간 활성화되어 충돌이 예상되는 주행 상황이 발생하면 앞 좌석 시트 벨트를 팽팽하게 조이고 측면 윈도우와 선루프를 닫는다. 

액티브 프로텍션은 운전자가 최대한 강하게 브레이크를 잡거나 또는 언더스티어, 오버스티어처럼 불안정한 거동이 나타나면 프런트 카메라나 레이더를 통해 충돌 위험을 감지한다. 충돌 후에도 차량은 제동력을 유지하는데, 이는 2차 충돌 가능성을 줄이거나, 사고가 발생하지 않도록 미연에 방지하기 위함이다. 

액티브 프로텍션(Active Protection) 안전 패키지에는 주의력 어시스턴트가 추가돼 더 확장된 기능을 발휘한다. 이 시스템은 차량 내부에서 전송되는 다양한 신호를 바탕으로 운전자의 행동을 분석한다. 운전자의 피로감이 높아지고 있음을 알리는 신호가 점차 많아지면, 컨트롤 디스플레이에 커피잔 기호를 띄워 운전자에게 휴식을 취하라고 권장한다.

데일리카 하영선 기자   ysha@dailycar.co.kr