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[IT뉴스][알쓸신기] 운전대에서 손을 놓았는데 코너를 돈다?… 자율주행 자동차 '삼안'

온카뱅크관리자

2026-10-10 06:07:24

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> 빨간 불과 보행자를 구별하는 법… 카메라·레이더·라이다의 '센서 융합' 기술 
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 [디지털데일리 김문기 기자] 고속도로를 달리는 최신 자동차를 타보면 운전자가 가속 페달이나 브레이크를 밟지 않고 운전대에서 가볍게 손을 떼고 있어도, 차가 스스로 앞차와의 거리를 유지하며 굽은 도로를 매끄럽게 돌아 나가는 모습을 볼 수 있다.
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 차선이 흐릿한 도로에서도 길을 벗어나지 않고, 옆 차선에서 다른 차가 불쑥 끼어들면 알아서 속도를 줄여 거리를 벌린다. 사람이 직접 눈으로 보고 발로 페달을 밟아야만 굴러가던 쇳덩어리 자동차가 어떻게 주변 상황을 스스로 살피고 운전 결정을 내리는 것일까? 운전석 뒤에 숨겨진 자율주행 컴퓨터와 감각 센서들의 비밀을 파헤쳐 보자.
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 ◆ 사각지대를 지우는 삼총사 "카메라·레이더·라이다의 센서 융합"
 사람이 운전할 때는 두 눈으로 전방을 보고 백미러와 사이드미러로 주변을 살핀다. 하지만 사람은 비가 쏟아지는 밤이나 짙은 안갯속에서는 시야가 좁아지고, 뒤쪽 사각지대에서 다가오는 차량을 놓치기 쉽다. 자율주행 자동차는 이 한계를 넘어서기 위해 서로 다른 장점을 가진 세 가지 눈을 차체 곳곳에 두르고 있다.
 첫 번째 눈은 '카메라'다. 사람의 눈처럼 색깔과 형태를 가장 또렷하게 구분한다. 도로 바닥에 그어진 흰색·노란색 차선, 신호등의 빨간 불과 초록 불, 표지판의 제한 속도 숫자를 읽어내는 역할을 도맡는다. 하지만 렌즈에 진흙이 튀거나 역광이 비치면 사물을 분간하기 어려워진다.
 이때 두 번째 눈인 '레이더(Radar)'가 나선다. 전파를 쏘아 거리를 재는 장치로, 비바람이나 짙은 안갯속에서도 100미터 이상 떨어진 앞차의 속도와 거리를 정확히 측정한다.
 여기에 24화에서 살펴본 세 번째 눈, 레이저 빛을 쏘아 3차원 입체 지도를 그리는 '라이다(LiDAR)'가 가세한다.
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 자율주행 자동차는 어느 한 센서의 정보만 믿지 않는다. 비가 와서 카메라가 흐려지면 레이더의 거리 데이터를 끌어오고, 레이더가 인식하지 못하는 도로 표지판은 카메라의 시각 정보로 보완한다. 이처럼 세 센서의 데이터를 한데 모아 교차 검증하는 기술을 '센서 융합(Sensor Fusion)'이라 부른다. 차체 사방 360도를 빈틈없이 감시하는 입체 감각망을 형성하는 것이다.
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 ◆ 위험을 0.01초 만에 가르는 두뇌 "인지-판단-제어의 실시간 알고리즘"
 주변 상황을 감지했다면 다음은 행동할 차례다. 자율주행의 핵심 동작은 '인지(Perception)', '판단(Planning)', '제어(Control)'라는 세 단계를 1초에 수십 번씩 쉼 없이 반복하며 이루어진다.
 먼저 인공지능 컴퓨터가 센서로 들어온 데이터를 실시간 분석해 도로 위 물체들의 정체를 밝혀낸다(인지). "앞에 있는 물체는 시속 60km로 달리는 승용차이고, 오른쪽 3미터 인도에는 시속 4km로 걷는 보행자가 있다"라고 분류하는 식이다.
 그다음은 미래 경로를 예측하는 두뇌 싸움이다(판단). 앞차가 갑자기 멈춰 서거나 보행자가 차도로 발을 내딛는 돌발 상황이 생기면, 자율주행 알고리즘은 0.01초 만에 여러 경우의 수를 계산한다. "옆 차선으로 회피할 공간이 있는가? 없다면 지금 즉시 브레이크를 얼마나 강하게 밟아야 멈출 수 있는가?"를 수학 방정식으로 풀어낸다.
 행동 계획이 정해지면 마지막으로 차의 기계 장치에 명령을 보낸다(제어). 전자 제어 조향 장치(MDPS) 모터를 돌려 바퀴 각도를 꺾고, 전자식 브레이크 시스템(ESC)에 유압을 가해 차량을 부드럽게 세운다.
 운전자의 손과 발 대신 컴퓨터가 전자 신호로 모터와 브레이크 밸브를 조작하여, 사람보다 빠른 반응 속도로 위험을 피해 나간다.
 ◆ 운전자가 잠을 자도 될까? "자율주행 6단계 레벨의 비밀"
 자율주행 기술은 모든 차가 똑같은 수준이 아니다. 국제자동차공학회(SAE)는 자율주행의 완성도를 레벨 0부터 레벨 5까지 총 6단계로 나누어 구분한다.
 레벨 0부터 레벨 2까지는 주행의 책임이 전적으로 '사람 운전자'에게 있는 단계다. 요즘 도로를 달리는 대부분의 최신 차량이 지원하는 차선 유지 보조나 스마트 크루즈 컨트롤은 '레벨 2'에 해당한다. 차가 스스로 핸들을 돌리고 속도를 조절해 주지만, 시스템에 문제가 생기거나 돌발 상황이 발생하면 운전자가 즉시 핸들을 쥐고 대처해야 한다. 그래서 계기판에 "운전대를 잡으세요"라는 경고문이 수시로 뜬다.
 진짜 자율주행의 문턱을 넘어서는 구간은 '레벨 3'부터다. 고속도로 같은 특정 도로 조건에서는 차가 운전의 모든 권한과 책임을 넘겨받는다. 운전자가 운전대에서 손을 완전히 놓고 전방 주시를 하지 않아도 차가 스스로 주행한다. 다만 시스템이 "비가 너무 많이 와서 센서가 안 보입니다, 운전대를 넘겨받으세요"라고 요청할 때만 운전자가 개입하면 된다.
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 궁극의 목표인 '레벨 4'와 '레벨 5' 단계에 이르면 운전석의 운전대와 가속 페달 자체가 사라진다. 비가 오든 눈이 오든, 좁은 골목길이든 자동차 스스로 목적지까지 승객을 데려다준다. 탑승자는 뒷좌석에 편안히 기대어 영화를 보거나 잠을 자도 되는 진정한 무인 이동 공간이 완성된다.
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 ▶ '알쓸신기' 토크 어바웃 - 사고의 책임은 누구에게 있을까?
 자율주행 기술이 빠르게 발전하면서 공학적인 문제만큼이나 법과 윤리에 관한 질문들이 사회적 화두로 떠오르고 있다.
 가장 대표적인 쟁점은 "자율주행 차가 사고를 냈을 때, 책임은 운전석에 앉은 탑승자에게 있을까, 아니면 차를 만든 제조사나 인공지능 소프트웨어 개발자에게 있을까?"라는 문제다. 레벨 2까지는 운전대를 온전히 통제하지 않은 사람의 과실이 크지만, 차가 스스로 운전 권한을 쥐는 레벨 3 이상부터는 사고의 책임을 기계와 프로그램의 결함으로 보아야 한다는 목소리가 커지고 있다.
 또 하나는 '트로피 딜레마'로 불리는 피할 수 없는 사고 상황에서의 인공지능 선택 문제다. 브레이크가 고장 난 위급 상황에서 직진하면 여러 명의 보행자를 치게 되고, 방향을 틀면 운전자가 벽에 부딪혀 크게 다치는 상황이라면 알고리즘은 누구를 보호하도록 설계되어야 할까?
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 자율주행은 단순히 센서와 모터를 다루는 기술의 영역에 머무르지 않는다. 인간의 생명 가치를 어떻게 판단하고 안전을 보장할 것인지에 대한 사회적 합의와 성숙한 규범이 함께 뒷받침되어야만, 우리는 비로소 진정한 무인차 시대를 안심하고 맞이할 수 있다.
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 ▶ 알쓸신기 키워드 번역기
 ·자율주행 (Autonomous Driving) : 운전자가 직접 조작하지 않아도 차량 스스로 주변 환경을 인식하고 주행 경로를 판단하여 목적지까지 이동하는 기술이다.
 ·센서 융합 (Sensor Fusion) : 카메라, 레이더, 라이다 등 서로 다른 특성을 가진 센서들의 데이터를 종합 분석하여 주변 환경을 입체적이고 정확하게 인지하는 기술이다.
 ·레이더 (Radar) : 전파를 발사하여 물체에 부딪혀 되돌아오는 신호를 분석함으로써, 날씨와 무관하게 주변 사물의 거리와 속도를 측정하는 센서다.
 ·자율주행 레벨 (SAE Levels) : 운전 자동화 수준을 레벨 0(완전 수동)부터 레벨 5(완전 무인 자동화)까지 6단계로 나눈 국제 표준 규격이다.
 ·트로피 딜레마 (Trolley Dilemma) : 한쪽을 살리기 위해 다른 쪽을 희생시켜야 하는 극단적 상황에서 어떤 선택이 윤리적으로 옳은가를 묻는 철학적 난제다.
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