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최근 4차 산업혁명의 핵심 기술 중 하나로 자율주행차가 주목받고 있습니다. 자율주행차는 레이더 센서로 주변 차량의 위치를 모니터링하고 카메라를 통해 신호등, 도로표지판, 보행자 등을 감지하며, Lidar(빛감지 및 거리측정) 센서는 거리측정, 도로단감지, 차선표시를 식별하기 위해 자동차 주변에서 빛의 펄스를 반사합니다.
이처럼 자율주행차에는 센서와 인공지능이 탑재돼 있어 편리하고 안전한 운행이 가능하지만 좋은 지도 없이는 한계가 있습니다. 아무리 뛰어난 자율주행차라도 건물, 나무, 기타 특징을 보여주는 매우 상세하고 지속적으로 업데이트되는 지도 없이는 제대로 기능할 수 없다는 것입니다. 따라서 한국은 물론 미국, 유럽, 일본 등 세계적으로 정밀도 높은 지도 구축에 필요한 기술개발에 집중하고 있습니다.
오늘은 자율주행차 운행에 필수적인 공간정보 정확도 지도에 대해 알아보려고 합니다.
정밀 도로 지도 자동차용 지도는 크게 항법 지도와 ADAS 지도, 정밀 지도로 나뉩니다. 일반 양산차나 스마트폰에서 흔히 볼 수 있는 내비게이션에 들어있는 항법지도, 도로의 곡률과 경사에 대한 정보가 담겨 있어 자동차의 ADAS 기능이 정교하게 작동할 수 있도록 뒷받침하고 있는 ADAS 지도, 그리고 안전한 자율주행을 위해 도로의 교통, 규제 및 시설정보 등 주행환경 정보를 고정밀 3차원으로 제공하는 정밀도 지도입니다.
정밀도로지도는 ‘자율주행에 필요한 차선(규제선, 도로경계선, 정지선, 차선중심선), 도로시설(중앙분리대, 터널, 교량, 지하차도), 표지시설(교통안전표지, 노면표시, 신호등) 정보를 정확도 ±25cm로 제작한 전자지도’이며, 특히 정밀도로지도가 자율주행차에 탑재되면 차량의 센서가 주변을 제대로 인식하지 못하더라도 현재 달리고 있는 도로환경을 정확히 파악할 수 있게 됩니다. 뿐만 아니라 터널이나 도심지역처럼 GNSS가 취약한 지역에서도 정확하게 위치를 파악할 수 있습니다.
※ GNSS: 인공위성을 이용하여 지상물의 위치, 고도, 속도 등의 정보를 제공하는 시스템
<출처 : 국토교통부> 국내 정밀도로지도 활용 정밀도로지도는 악천후 또는 GPS 수신 불량 등의 상황에서 자율주행차의 위치를 정밀하게 파악하여 레이더, LiDAR 등 자율주행차에 탑재된 센서 탐색거리보다 먼 거리의 도로상황을 예측할 수 있도록 지원하고 자율주행 센서를 보완합니다.현재 5가지 활용 분야의 기술에 활용되고 있습니다.
자율주행 시험운행 현재 우리나라 자율주행 시험운행은 판교제로시티, 서울 상암지구, 대구 수성알파시티, 제주도, 세종시 5개 지체로 운영되고 있습니다. 정밀도가 높은 도로를 활용한 자율주행 시스템으로 운영되고 있습니다.
<출처 : 국토교통부>
자율주행 시뮬레이션 정밀 도로 지도를 활용하면 주행 시 실제 도로와 마찬가지로 가상 환경을 구현할 수 있습니다. 차선과 도로시설, 각 도로의 환경을 시뮬레이션 속에서 정밀하게 보면서 관리할 수 있어 자율주행 시 안정적으로 운행되는지 시험 적용하는데 활용되고 있습니다.
<출처 : 국토교통부>
C-ITS(차세대 지능형 교통체계) 정밀도로 지도는 차량 관제 화면의 기본 지도로 활용되고 있으며 차선 단위의 교통 서비스를 제공할 때에도 중요한 역할을 합니다. 정밀도 지도를 이용하여 정확한 교통 서비스 제공 지점 좌표를 추출하고, 이를 통해 해당 지점 통과 차량에 실시간 교통 서비스를 제공할 수 있습니다.
※ C-ITS: 차량에 설치된 단말기로 교통서비스 정보를 교환하고 공유하는 시스템
<출처 : 국토교통부>
LDMLDM은 차선이나 시설물처럼 움직이지 않는 지형지물, 차량이나 보행자처럼 움직이는 이동체까지 한 공간에 담아내는 지도입니다. LDM은 움직이지 않는 정보, 움직이는 정보를 4단계로 나누어 관리하고 있으며, 그 중 1단계 움직이지 않는 정보는 가장 기초적인 자료로서 정밀도 있게 지도가 구성되게 되어 LDM 구성에 중심적인 역할을 하고 있습니다.
<출처 : 국토교통부>
도로 관리 정밀한 좌표를 바탕으로 차선 단위의 정보까지 제공하는 정밀 도로 지도는 주변 지형을 현실과 가장 흡사하기 때문에 정밀한 도로 기하 구조 분석까지 가능합니다. 기존의 도로시설관리시스템에서 보다 정밀하고 확실한 관리의 기반이 되고 있습니다.
<출처 : 국토교통부> 정밀도로지도 구축방법 정밀도로지도는 보통 LiDAR 센서와 카메라, GNSS/INS 모듈이 탑재된 MMS(Mobile Mapping System) 차량을 이용하여 구축됩니다.MMS 차량이 도로를 주행하면서 도로 주변의 물리적 형상에 대해 3차원 점군(point Cloud) 형태로 데이터를 취득(외업단계)하고, 이 원시 데이터에서 차량 주행에 필요한 정보를 3차원 벡터 데이터 형태로 추출(내업단계)하여 자율주행 시스템이 주행에 관한 결정을 내릴 때 참조할 수 있는 데이터를 구축합니다.
※ MMS(Mobile Mapping System): MMS는 차량 등 이동체에 위성항법장치(GNSS), 관성항법장치(INS), 주행거리센서(DMI), 라이다(LiDAR), 카메라 등의 센서를 탑재해 주변에 있는 지형지물의 위치와 시간정보를 취득하는 장치.
정밀도로지도는 과속방지턱, 노면선표시, 노면표시, 높이장애인, 도로구간, 부속수산, 신호등, 안전표지판, 주차장 등 다양한 정보를 현재 자율주행차에 제공하고 있습니다. 현재 전국 약 6,700km 구간의 정밀도 지도를 구축하여 2025년까지 고속도로와 일반국도 전 구간, 4차선 이상 지방도 및 군도에 정밀도 지도를 구축할 예정입니다.또한 국토부는 정밀도로지도의 신속하고 효율적인 구축을 위해 ‘자율주행 디지털맵 포럼’을 발족하고 2022년까지 전국 일반국도 약 1만 4천km 구간의 정밀도로 지도를 추가 구축할 예정입니다. 대중교통 시스템을 자율주행 기반으로 전환하고 자동차 안전기준을 마련하는 등 국민 일상에서 편안하게 사용할 수 있도록 다양한 제도와 지원을 마련하고 있습니다.
가까운 장래에 자율주행이 가능한 정밀도로 지도가 완성되면 교통체증이나 교통사고의 위험은 적어지고 보행자는 좀 더 안전해질 것입니다.자율주행차를 비롯해 모빌리티, 로봇 등 데이터를 활용한 정밀지도 정보 구현이 증가하고 있는 만큼 도로 위 모든 사람이 안전한 세상이 펼쳐지길 기대합니다.