[비욘드포스트 김민혁 기자] 자율주행차가 가장 취약해지는 순간은 GPS 신호가 닿지 않는 터널이나 지하주차장에 진입할 때다. 위성 신호가 끊기면 차량은 스스로 위치를 파악하기 어려워지고, 이는 곧 안전과 직결되는 문제가 된다. (주)와이파이브는 초광대역(UWB) 무선기술을 이용해 이런 GPS 음영구간에서도 자율주행차에 안정적인 위치 정보를 제공하는 서비스를 개발했다.
△고속·정밀 측위를 동시에 잡은 IR-UWB 기술
터널이나 지하주차장에서는 GPS 위성 신호가 구조물에 가로막혀 위치 오차가 급격히 커진다. 이를 보완하기 위해 자율주행차는 관성항법(INS)이나 라이다·카메라 같은 보조 센서를 함께 쓰지만, 이마저도 한계가 뚜렷하다. 관성항법은 GPS 없이 자체 센서만으로 위치를 추정하다 보니 시간이 지날수록 오차가 누적되고, 라이다는 터널 내부처럼 벽면이 단조롭고 반복적인 구조에서는 주변 지형을 인식해 위치를 보정하는 매칭 작업이 어렵다. 조명이 어둡거나 차선이 흐릿한 구간에서는 카메라 인식률도 함께 떨어진다. 실제 완성차 업계에서도 터널 구간의 정밀측위 기술을 별도로 연구하고 있을 만큼, 이 문제는 자율주행 상용화를 가로막는 핵심 과제로 꼽힌다.
와이파이브는 이 문제를 자체 개발한 IR-UWB 고정밀 측위 기술로 풀어낸다. 단방향 신호로 거리를 계산하는 OWR(One-Way Ranging) 방식을 적용해 다수 차량을 동시에, 고속으로 측위할 수 있는 것이 특징이다. 터널이나 주차장처럼 여러 대의 자율주행차가 한꺼번에 오가는 공간에서는 각 차량의 위치를 지연 없이 갱신하는 능력이 중요한데, 이를 위해서는 앵커 간 시각이 정밀하게 동기화돼 있어야 한다. 와이파이브는 이 유·무선 시각 동기 기술을 자체 개발해, 다수 차량이 동시에 오가는 상황에서도 안정적인 위치 정보를 제공한다.
△터널에서는 0.2m 이내 오차로 차선 인식 지원
터널 구간에서는 자율주행차량이 터널에 진입하면, 차량에 부착된 UWB 태그가 보내는 신호를 터널 내부에 설치된 UWB 앵커가 수신해 진입 사실을 자동으로 인식한다. 이후 GPS(RTK) 신호를 받기 어려운 터널 내부에서는 UWB 앵커와 태그 간 통신을 기반으로 차량의 위치를 계산하는데, 그 오차는 0.2m 이내로 자율주행 성능 기준을 만족하는 수준이다. 이 정밀 위치 정보는 차량이 차선을 정확히 인식하고 정밀하게 주행하는 데 활용된다. 현재 대구시, 한국자동차연구원과 공동으로 테크노폴리스 내 자율주행 시범도로에 위치한 기세터널에 UWB 앵커를 설치하고 터널 자율 주행 실증 테스트를 진행 중에 있다.
△주차장에서는 자율 주차·충전까지 지원
주차장에서도 원리는 비슷하다. 자율주행차량이 주차장에 진입하면 UWB 앵커가 차량의 태그 신호를 인식해 진입을 파악하고, 이후 주차장 내부에 설치된 앵커와 태그 간 통신으로 차량의 고정밀 위치를 지속적으로 제공한다. 이 정보는 차량이 스스로 빈자리를 찾아 정밀하게 주차하거나, 충전 대기 구역 등 목적지로 자율 이동하는 데 활용될 수 있다.
△끊김 없는 위치 인프라가 목표
와이파이브의 UWB 측위는 자율주행차의 카메라·라이다·GPS 센서를 대체하기보다, 이들이 무력화되는 구간에서 위치 정보의 공백을 메우는 보완 인프라로 기능한다는 점이 특징이다. 실외에서는 GPS로, GPS가 흔들리는 지점부터는 UWB로 자연스럽게 위치 정보의 기준이 넘어가는 구조인 셈이다. 와이파이브는 이 기술이 완전자율주행 시대에 필수적인 ‘어디서나 끊김 없는 위치 인프라’를 구현하는 핵심 요소가 될 것으로 기대하고 있다. GPS와 UWB를 상호 보완적으로 활용함으로써, 실외에서 실내·지하 공간까지 자율주행차가 끊김 없이 이동할 수 있는 환경을 만드는 것이 목표다.
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