자율주행차는 '전자 제품'

현대의 자동차는 거의 디지털 전자제품이라고 봐도 무방하다. 100여개 이상의 반도체 프로세서가 제어기에 들어간다. 뿐만 아니라 수십 개의 센서가 설치돼 있다.

예를 들어 자율주행 자동차의 경우 빛을 이용한 주변 인식 센서인 라이더(LADAR, 빛 레이저를 이용한 레이더) 센서, 상대방 차의 속도와 거리를 재는 전자파 레이더(Radar, 전파 탐지기) 센서, 초음파 센서뿐만 아니라 여러 개의 영상 카메라 센서도 들어간다.

자동차의 시동, 가속, 감속, 조향 장치 등 중요한 제어 활동이 이러한 센서와 제어기에 의해 명령된다. 미래의 자동차는 작은 컴퓨터 100여대가 들어가 있다고 보면 된다. 이 제어기 명령 체계를 소프트웨어 프로그램으로 구현된다. 자율주행 자동차에서의 사물 인식 등에서 인공지능 등의 소프트웨어가 작동한다. 그래서 필자는 최신의 자동차를 '인공지능 디지털 전자 제품'이라고 부르기도 한다.

자동차의 운전 보조 시스템(ADAS, Advanced Driving Assistance System). 출처: KAIST.

최근 자동차 급발진 사고가 논란이 되고 있다. 운전자가 엑셀레이터(자동차 가속기)를 밟지 않았는데도 자동차가 갑자기 급속히 가속하는 현상을 말한다. 특히 자동차의 제어 시스템이 점점 더 디지털화되고 지능화되는 동시에 자동차에 소프트웨어의 비중이 늘면서 급발진 사고는 더 증가할 것이다.

이러한 자동차 급발진 사고의 원인은 여러 가지다. 센서 자체의 데이터가 잘못 감지될 수 있다. 센서가 고장이 나면 속도, 거리, 위치 정보가 잘못 입력돼 그 결과 제어장치가 오류를 범해 결국 엑셀레이터에 잘못된 명령을 내릴 수 있다.

두 번째로 생각해 볼 수 있는 원인은 센서와 제어 장치를 연결하는 케이블에 인가되는 전자파 잡음으로 혹은 케이블 연결 불량으로 인해서 센서로부터 잘못된 입력이 제어기로 전달될 수 있다.

다음으로 제어 장치 내의 프로세서, 메모리 등 하드웨어 자체가 고장이 날 수 있다. 더 나아가 제어기의 프로세서나 메모리 반도체가 충격이나, 진동의 영향을 받거나 열을 받아서 오동작할 수도 있다. 자동차의 방수 불량 등으로 제어 장치의 회로 연결이 고장날 수도 있다. 또한 소프트웨어의 오류가 잘못된 판단이나 명령을 내려 자동차가 갑자기 가속할 수 있다.

로봇도 블랙박스가 필요 

그런데 자율주행 자동차와 마찬가지로 로봇에서도 급발진 문제가 발생할 수 있다. 로봇에도 자동차와 마찬가지로 다양한 센서가 있고, 케이블이 있고, 제어기가 있고 반도체 프로세서와 메모리가 있다. 제어기가 센서의 입력을 받아 인공지능 알고리즘을 포함한 소프트웨어로 분석하고, 판단하고 명령을 내린다. 그러니 자동차에서 발생하는 급발진 문제가 그대로 로봇에서도 생길 수 있다.

특히 도우미 로봇, 돌보미 로봇 등과 같이 인간과 같은 공간에서 생활하는 로봇을 상상한다면 로봇의 급발진 문제를 다시 한번 심각하게 생각해 볼 일이다. 일부에선 협업 로봇이라고 해서 공장 생산 라인에서 인간과 로봇이 같은 공간에서 장단점을 나누어 함께 협업하는 로봇을 제안하기도 한다. 그런데 갑자기 로봇이 자동차의 급발진 현상처럼 마음대로 뛰어 다니거나 팔을 휘두른다고 가정해 보라. 같이 일하는 인간에게 심각한 상해를 가할 수도 있다. 그 원인은 로봇의 하드웨어의 오류나 소프트웨어 오류 모두 원인이 될 수 있다.

독일 BMW 바이에른 공장 생산 라인에 설치된 협업 보롯, 출처: 구글.

현재 항공기 사고 혹은 자동차 급발진 사고의 원인을 분석하기 위해 이들 기기 내부에 블랙박스가 설치돼 있다. 항공기 블랙박스란 비행 기록장치(Flight Data Recorder, FDR)와 조종실 녹음장치(Cockpit Voice Recorder, CVR)를 넣어둔 금속박스를 뜻한다. 자동차 블랙박스란 에어백 컨트롤 제어기 내부 메모리에 충돌 상황이 감지되면 충돌 전 5초부터의 ECU(Engine Control Unit: 엔진 제어기) 데이터를 기록해주는 EDR(Event Data Recorder) 혹은 일반적인 의미의 '카메라가 달린 블랙박스'가 쓰이고 있다. 앞으로 시대에는 이러한 자율 자동차 블랙박스 내의 정보를 자동차 제조 회사뿐만 아니라 운전자, 보험사에도 공개해야 한다.

마찬가지로 미래에 도우미 로봇, 협업 로봇에도 블랙박스를 설치해야 한다. 로봇이 자동차 못지 않게 인간의 안전에 더 중요한 존재가 될 것이기 때문이다.

[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수]

김정호 카이스트 교수.