들어 자동차 시장은 자동차 생산 이래 최대 변혁기를 맞고 있다. 다양한 산업기술 융복합 결정체인 자율주행자동차(Autonomous vehicles) 개발이 주요 동력이다. 자율주행 자동차 기술 개발은 과거부터 이어졌으나 이제는 국민 생활 가까이 도달한 상황이라 할 수 있다. 이에 따라 세계 각국에서는 자율주행 기술개발 주도권을 잡기 위해 치열하게 기술경쟁에 열을 올리고 있으며, 가장 선두에 있는 구글(Google)은 2018년 12월 4일 첫 무인택시 시범사업을 실시해 자율주행 시대의 개막을 알리는 신호탄을 쏘아 올렸다. 시범사업 대상 400명의 회원으로부터 안전 부분에서 합격점을 받고 있다는 언론 보도도 들려온다. ‘We’rebuilding the World’s Most Experienced Driver™’는 구글 자율주행 자회사인 웨이모의 홈페이지 첫 화면에 나와 있는 모토다. 세계에서 가장 경험이 많은 운전자를 만들고 있다는 얘기다. 이미 구글에서 자율주행 시험 주행거리가 1,000만 마일(1,600만 km)을 돌파했다는 것은 일반적인 한 사람으로서는 불가능한 운전 경험이라 할 수 있어 그간의 기술개발 진척 상황을 짐작케 한다. 자율주행은 승용차뿐 아니라 화물자동차 역시 개발되고 있다. 특히 향후 물류시장이 직면할 화물자동차 운전자의 고령화, 운전인력 부족, 안전성, 물류비 등 다양한 문제점을 해결할 수 있는 좋은 대안으로 생각하고 있다. 본고에서는 최근 개발되고 있는 자율주행 화물자동차의 기술개발 현황과 도입 효과 및 국내 운송시장 이해관계자들의 의견을 수렴하여 소개하고자 한다.
자율주행 화물자동차 기술개발 현황 볼보 벨라(Volvo Vera) 벨라는 볼보사가 개발 중인 자율주행 전기화물자동차 컨셉트카다. 벨라는 운전석이 없는 독특한 외관으로 화물 최대 적재 용량이 32t이다. 벨라는 <그림 1>과 같이 분리형 트레일러를 운송하는 트랙터와 같은 형태로 화물이 탑재된 트레일러 아래로 들어가 연결한 뒤 이동하는 방식이다.
그림 1 볼보 베라 자료 : 트랙스닷컴, https://www.trucks.com/2018/09/13/vera-volvo-trucks-electric-autonomous-truck
벨라는 클라우드 서비스를 기반으로 운송통제센터에서 원격으로 구동되기 때문에 우선 비교적 짧은 거리의 대량 운송, 반복적이고 정기적인 고정 경로 운송 등에 활용될 것으로 예상된다. 벨라의 주요 기술적 특징은 센티미터 이내 단위로 차량의 현 위치를 파악하고 모니터링해 차량에 발생하는 상황에 정확하고 신속하게 대응할 수 있다는 것이다. 운송통제센터는 운송 진행 상황을 지속적으로 모니터링하고 각 차량의 위치, 배터리 충전 상황, 화물 적재량 및 차량 정비 요구사항 등에 대한 피드백을 받는다. 이를 통해 불필요한 대기시간을 줄이고 운송의 정확성을 향상시킬 수 있다. 또 동일 경로를 운행하는 차량과 연계해 교통 흐름을 최적화할 뿐만 아니라 배기가스가 없어 소음이 적어 친환경 운송에 기여할 것으로 기대된다. 볼보 측은 벨라를 이용한 솔루션이 기존 도로 인프라와 트레일러(Load Carriers)를 활용하기 때문에 비용적인 측면에서도 효율적이라고 설명했다. 벨라는 현재 개발 중이며 상용화 시점은 아직 미정이다.
다임러 퓨처트럭(Future Truck) 2025 다임러는 2014년 7월 자율주행 컨셉트럭인 퓨처트럭(Future Truck) 2025를 소개했다. 컨셉트는 <그림2>와 같이 완전 자율주행이며 실용화 시기를 2025년으로 목표로 하고 있다. 다임러는 2015년에는 차량에 탑재된 카메라나 레이더를 이용해 주변 상황을 감지해 주행하는 ‘하이웨이 파일럿(Highway Pilot)’ 시스템을 선보였다. 또 미국 네바다주에서 세계 최초로 자율주행 트럭 도로주행번호판을 취득했으며, 미국 최초로 일반도로 자율주행 화물차 군집주행을 실시했다. 2016년에는 네덜란드 정부 주도로 자율주행 화물자동차 군집주행 실험에 참여해 독일과 네덜란드 도로에서 3대의 군집주행 테스트를 실시했다.
그림 2 다임러 퓨처트럭 2025 자료 : CarjamTV, https://www.youtube.com/watch?v=XZxZC0lgOlc
그림3 미러 카메라 적용 트랙 자료 : YOUCAR, https://www.youtube.com/watch?v=R_bIfdqCWRk
이후 2018년 9월 독일 하노버에서 열린 ‘IA Commercial Vehicles 2018’에서 양산형 부분 자율주행 시스템인 액티브 드라이브 어시스트(ADSL: Active Drive Assist) 기술을 선보였다. ADSL은 자동차 스스로 브레이크, 가속, 조향이 가능하며 액티브 레이더와 카메라를 통해 전달되는 도로 정보를 결합해 차량의 전방, 측면, 상하 지형 등 전방위의 움직임을 어떤 속도에서도 능동적으로 제어하는 기술이다. 기본적으로 운전자 개입이 필요하지만 운전 편의성과 사고 예방 등 안전성 향상에 크게 기여할 수 있다고 평가한다. 여기에 사이드미러 대신 미러캠(mirror-cam)이 적용된 최초의 미러리스 트랙 기술도 선보였다. <그림3>와 같이 트럭에 사이드미러가 없다. 미러캠 시스템은 차량 외부에 장착된 2대의 카메라와 운전석 내부 A필러에 장착된 2개의 15인치 디스플레이로 구성돼 측후방 사각지대를 없애고 운전자에게 향상된 전방위 시야를 제공한다. 또 사이드미러 제거로 공기역학, 안전성, 차량 조작 효율성을 향상시킬 수 있다.이처럼 다임러는 2014년 퓨처트럭 발표 이후 지속적으로 자율주행 부분 기술을 한 단계씩 추가하며 완전 자율주행에 가까워지는 모습이다.
구글 웨이모(WAYMO) 구글의 자율주행 사업부문 웨이모는 2018년 3월부터 미국 조지아주 애틀랜타에서 자율주행 화물자동차 운행 시범 서비스를 시작했다. 실제 구글은 10년간 자율주행 기술을 연구개발한 업계 1위라고 할 수 있다. 2018년 12월 4일에는 완전 무인 자율주행 택시 서비스 시범사업을 실시하여 그동안 축적된 기술을 보여주고 있다. 웨이모의 자율주행 화물차는 우선 구글 데이터센터 내 화물 운송 일부를 맡게 된다. 웨이모 트럭에 사용되는 자율주행 센서와 기술은 웨이모가 시험운행 중인 퍼시피 카미니밴에 들어간 것과 상당 부분 동일한 것으로 알려졌다. 소형차에 비해 대형 화물차의 경우 길이가 길고 회전반경이 크기 때문에 다양한 고려 요소가 존재하지만 그동안 축적된 기술을 통해 자율주행 선두업체의 면모를 보여줄 것으로 기대되고 있다.
그림 4 웨이모 자율주행 트럭 자료: 전자신문, http://www.etnews.com/20180310000033
뉴로(Nuro) 뉴로는 슈퍼마켓 배송용 자율주행 자동차를 개발하고 미국 슈퍼마켓 체인클로거(Kroger)와의 제휴를 통해 2018년 시범 서비스를 시작했다. 뉴로(Nuro)는 두 구글 웨이모 출신 엔지니어가 공동 창업한 자율주행 로봇 분야 스타트업이다. 뉴로는 기존 상품 배송용 로봇과 달리 인도가 아닌 도로를 주행할 수 있도록 설계됐다. 자율주행 자동차 기술을 채택하고 있지만 사람이 탑승하는 것이 아니라 상품이 적재된다.
그림 5 뉴로(Nuro) 자율주행 배송 자동차 자료 : 오토 데일리, http://www.autodaily.co.kr/news/articleView.html?idxno=406715
일반 자율주행자동차와 마찬가지로 라이다, 레이더, 카메라 등을 탑재하고 있으며 보행자와 자전거 인식, 장애물 회피 등의 기능을 갖췄다. 고객이 스마트폰을 사용해 식료품을 구입하면 자율주행차가 물건을 싣고 배달하는 방식이다. 트렁크 내부 온도 조절도 가능하고 신선식품 배송도 가능하다. 완전 무인자동차로 탑승자 안전을 위한 별도의 장치가 필요 없어 제조단가가 낮다는 장점이 있다.
스트롤링 드래곤(Strolling Dragon) 스트롤링 드래곤(Strolling Dragon)은 중국 물류회사인 쑤닝 물류(Suning Logistics)가 상하이에서 시험주행을 완료한 자율주행 중장비 트럭이다. 스트롤링 드래건은 L4 자율주행 능력을 갖추고 있어 소령물류(Suning Logistics) 자동화 차량 중 가장 큰 무인화물차다. 인공지능(AI), 딥러닝 기술 및 레이저, 레이더와 같은 첨단 장치를 갖춘 스트로링 드래곤은 300m 이상 거리에서도 장애물을 빠르게 인식할 수 있다. 또 비상정지가 가능해 25m/s 반응속도로 장애물을 피할 수 있으며 80km/h 속도에서도 안전하고 자동 주행이 가능한 것으로 소개된다. 쑤닝은 자율주행 화물자동차, 자동화된 차량 및 로봇을 통해 배송업무를 원활하게 수행하는 스마트 물류시스템을 구축할 계획이다.
그림 6 스트링 드래곤 자율주행 화물 자동차 자료 : 로봇신문, http://www.irobotnews.com/news/articleView.html?idxno=14040
투심플(Tusimple) 중국에서는 인공지능(AI)과 자율주행 트럭 기술이 만나 항구 무인화를 시도하고 있다. 중국 자율주행 트럭 스타트업 투심플(tusimple)이 항구 무인화를 위한 자율주행 화물차를 공개했다. 항만 내에서 자율주행이 가능한 자율주행 화물자동차가 컨테이너 상하차를 완수하는 영상도 공개됐다. 자율주행 화물자동차 항만 적용을 위해 기존 항만 시스템과 연결할 수 있는 무인 컨테이너 운영 솔루션도 함께 개발했다.
그림 7 투 심플 자율주행 트럭 (항만구역 운송) 자료 : SouthChina Morning Post, https://www.scmp.com/video/china/2140299/chinese-self-driving-truck-start-tusimpleaid-port-logistics
간선운송 자율주행은 <그림 8>과 같이 이미 성공했다. 간선운송과 함께 구역 내 운송으로 이어지는 무인 자율주행 기술 솔루션을 보유한 선진적인 진보를 보이고 있다. 항만 내에서는 5대의 완전자율주행 화물자동차가 시험운행을 하고 향후 항만테스트에 25대의 화물자동차가 투입될 것으로 전망하고 있다. 항만처럼 특정 구역에서 운행하는 것과 외부 도로에서 운행하는 것에는 기술적인 차이가 있지만 두 가지가 안전하게 실현된다면 자율주행에 상당 부분 근접한 상황이라고 낙관할 수 있을 것이다.
그림 8 투 심플 자율주행 화물자동차 (간선운송) 자료 : TuSimple, https://www.youtube.com/watch?v=teMXT-j6jns
현대자동차 자율주행 화물자동차 국내에서는 2018년 8월 현대자동차가 대형 트레일러 자율주행차로 의왕~인천 간 약 40km 구간의 고속도로 자율주행에 성공했다.
그림 9 현대자동차 자율주행 화물자동차 자료 : HMG저널 – 현대자동차그룹 뉴스미디어(https://blog.hmgjournal.com)
현대차가 보여준 시연은 미국자동차공학회(SAE) 기준 3단계 자율주행 기술을 갖춘 트레일러가 연결된 최대 중량 40톤급 엑시언트 자율주행차 1대로 진행됐다. 국토부는 2018년 6월 말 처음으로 현대차에 대형트럭 자율주행 임시운행허가증을 발급했다. 현대차는 자율주행 트럭의 물류산업 활용 가능성을 검증하는 차원에서 계열사인 현대글로비스와 협업해 실제 해외 수출 부품을 싣고 달리는 시나리오를 택했다. 자율주행차는 고속도로의 자연스러운 교통 흐름과 연계한 차선 유지, 지능형 차선 변경 기능, 선두 차량 차선 변경 인식 대응, 도로 정체 상황에 따른 완전 정지 및 출발, 터널 통과(2개) 등의 기술을 안정적으로 선보였다. 다만 영동고속도로에서 제2경인고속도로로 갈아타는 서창JC 구간에서는 최소한의 안전을 확보하기 위해 운전자가 직접 운전하도록 했다. 서창JC를 지나면 다시 목적지인 능해IC까지 자율주행 모드로 전환했다.
자율주행 화물자동차 도입 예상 효과에 앞서 보았듯이 세계적으로 자율주행 기술 개발은 활발히 진행되고 있다. 승용차를 시작으로 화물자동차까지 점차 그 범위가 확대되고 있는 실정이어서 상용화가 그리 멀지 않아 보인다. 자율주행 화물자동차 도입 비용은 생각하지 않을 수 없는 경제적 문제지만 우선적으로 자율주행 기술이 도입됐을 때 물류시장에서의 효과를 살펴보려고 한다.전반적으로는 자율주행 화물차의 등장으로 물류산업 패러다임이 획기적으로 전환될 것이다. 물류 산업의 최적화와 효율화를 도모해, 다양한 물류 시장의 문제점을 해결하는 해결사의 등장이라고도 말할 수 있다.
첫째, 자율주행 화물자동차가 상용화되면 안정성 향상으로 교통사고율을 현저히 낮출 수 있을 것으로 예상한다. 첨단 전방위 센서를 통해 사람이 인지하지 못하는 부분까지 실시간으로 완벽하게 감지해 대응하면 이론상 사고 발생이 없기 때문이다. 물론 도로 위에서 발생하는 변수에 완벽하게 대응할 수 있을 때의 얘기다.
둘째, 정확한 운송 일정 관리 및 운송 시간 감소로 운영 효율을 극대화할 수 있다. 무인으로 운송된다면 사람에게 필요한 수면, 식사, 화장실, 휴식시간 등이 운송시간에 포함되지 않기 때문이다. 이로 인해 운송 효율은 증가하고 운송의 정시성도 향상될 것이다.
셋째, 연비 향상으로 연료비가 절감될 것이다. 자율주행의 경우 최적 연비운전 기능이 탑재돼 사람이 운전하는 것보다 연비가 향상될 수 있다. 또 사고로부터 안전해지고 차체를 가벼운 소재로 제작할 수 있게 된다. 차량 중량은 연비와 가장 직결된 부분으로 중량감소를 통해 연료를 절약하고 연비향상으로 이어질 것이다.
넷째, 화물자동차 운전자 부족 문제 및 근로환경 개선이다. 미국 유럽 중국 등 수천 km 이상의 장거리 운송을 하는 지역에서는 큰 효과를 낼 수 있을 것이다. 장거리 운전자들은 며칠이 걸리는 장거리 운행으로 인해 가족과 떨어져 지내며 계속 앉아 운전만 하고 있어 건강 문제 등의 민원이 상당하다. 젊은 층은 고강도 운전 업종을 기피하면서 운전자 부족 문제도 심각하게 대두되고 있다. 자율주행은 이러한 고강도 운전 업무를 무인으로 대체하거나 업무 강도를 완화할 수 있는 수단이 되기 때문에 향후 운전자 부족 문제의 좋은 해결책이 될 것이다.
국내 화물운송시장에서 자율주행 화물자동차 적용에 대한 의견 국내 화물운송시장의 운송거리는 미국, 유럽, 중국처럼 길지 않다. 장거리 대표 구간인 서울-부산도 500㎞ 이내에서 하루, 이틀 수준이면 왕복 운송이 가능하다. 국내 환경에서는 해외에 비해 자율주행 화물차에 대한 수요가 다소 적을 수 있다는 생각도 든다. 지난 2018년 12월 제11회 KOTRA 화물운송시장 발전포럼에서 ‘화물자동차 자율주행 기술개발 현황 및 발전방안’이라는 주제를 다룬 바 있다. 화물운송시장 이해관계자의 자율주행 화물자동차 도입과 관련해 가장 중요한 고려사항은 비용 문제였다. 화물자동차가 상용화된다 해도 기존 화물자동차에 비해 비싼 장비가 될 것이다. 지금의 기술 수준으로는 기존 화물차 가격의 2배 이상으로 자율주행 업계는 예상하고 있다. 계속 첨단장비 기술이 발전하고 수요가 많아지면 가격은 떨어지겠지만 사업자 입장에서 투자 대비 이익이 보장돼야 도입하는 것은 당연한 도리다. 자율주행 화물차가 운전자의 역할을 얼마나 대체할 수 있는지, 그 수준과 비용이 향후 도입 시기를 결정할 수 있을 것이다. 또 하나 모든 기술을 받아들일 필요는 없다는 것이다. 각 사업자의 요구에 맞추어 부분적인 도입이 가능할 것이다. 장거리 고속도로 운행이 많은 사업자는 현재 Level3 기술로도 운행 가능한 자율주행 기술을 접목할 수도 있다. 한때 물류센터의 자동 운반 로봇인 키바로봇이 화제가 된 적이 있었다. 하지만 국내 물류센터는 미국, 중국 등과 같이 평면이 넓은 공간이 아니다. 다소 좁은 면적을 여러 층으로 구분하여 물류센터가 형성되어 있어 국내에서 키로봇 도입은 크게 적극적이지 않았다. 이와 마찬가지로 자율주행 기술도 각 사업환경에 따라 필요기술이 도입되는 것이 국내 시장의 향후 모습이자 시장원리에 따른 흐름일 것이다. 마지막으로 국내 운송시장에 맞는 다양한 자율주행 기술 개발이 필요하다는 의견이 있다. 예를 들어 라스트마일 배송에서의 자율주행 도입 전략이다. 전자상거래 발달로 소화물량이 많아지면서 라스트마일 배송 물량이 크게 증가하고 있다. 택배기사의 경우 좁은 지역에서 짧은 거리를 걷다가 반복적으로 택배 화물을 배송한다. 하루 약 200~300개를 배송하는데 짧은 거리를 이동할 때마다 운전석에 오르내리기를 반복해야 한다. 이런 환경에 맞게 짧은 거리는 운전자가 직접 탑승하지 않고 자율주행을 통해 승강노동을 대체하는 방안이 강구될 만하다. 이처럼 운송 환경에 맞는 다양한 기술을 다각도로 도입하는 방안이 필요하다.
마지막으로 자율주행은 대부분의 사람들이 궁금해하고 기대하는 기술 분야다. 필자도 요즘 운전할 때마다 자율주행이 되면 교통체증이 발생해도 쾌적하고 즐겁게 이동할 수 있지 않을까 하는 생각을 많이 한다. 운전이 재미있을 때도 있지만 어쩔 수 없이 하는 경우도 많기 때문이다. 실제 도로 위에는 예측하지 못한 변수가 너무 많아 자율주행이 언제 완벽하게 우리 생활 속으로 들어갈지는 예상하기 어렵다. 그러나 각 파트 기술이 한 단계씩 연착륙할 때마다 자율주행에 가까워지고 있는 것은 확실하다. 그리고 그 기술이 기존의 생활이나 업무 방식을 편리하고 효율적으로 만들어 줄 것이다. 먼 미래인지 가까운 최근인지는 확실하지 않지만 화물운송시장에도 자율주행 기술의 단계적 도입을 통해 종사자들의 업무환경 개선 및 즐거운 일자리가 만들어지길 기대하고 있다.
참고 문헌 1.Trucks.com, https://www.trucks.com/2018/09/13/vera-volvo-trucks-electric-autonomous-truck2.CarjamTV, 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-현대자동차그룹뉴스미디어(https://blog.hmgjournal.com)
저: 신민선 / 물류연구본부 연구원 출처: 한국교통연구원 물류브리프