기계연, 자율주행용 고성능 환경인식 기술 국내 최초 개발… 건설·농기계 등 적용 기대

[인더스트리뉴스 최종윤 기자] 건설·농기계, 국방 무인차량(UGV) 등 오프로드 자율주행 시 먼지나 진흙, 눈, 비 등과 같은 이물질을 인식하고, 이를 실시간으로 제거할 수 있는 오프로드 환경인식 기술이 국내 최초로 개발됐다.

기계연이 개발한 환경인식 기술을 탑재한 자율주행차량이 장애물을 피해 주행하고 있다. [사진=기계연]

이는 향후 굴착기, 덤프트럭, 수색 차량 등 산업기계나 국방 분야 자율주행 차량에 적용돼 사람이 운행하기 힘든 극한 환경에 널리 활용될 것으로 기대된다.

과학기술정보통신부 산하 한국기계연구원(원장 류석현, 이하 기계연) 가상공학플랫폼연구본부 산업기계DX연구실 이한민 실장 연구팀은 산악 지형이나 물가, 눈길 등 오프로드 무인 차량에 적용되는 ‘센서 보호모듈’과 ‘센서 신호 보정 기술’, ‘주행 가능 영역 인식 및 주행 제어 기술’ 등 오프로드 환경인식 기술을 개발하고, 관련 기술을 유관 기업에 기술이전 했다.

기계연이 개발한 오프로드 환경인식 기술 중 ‘센서 보호·세정 모듈’ 기술은 오프로드 자율주행 시 센서 표면에 튈 수 있는 흙탕물이나 진흙 등에 세척액을 분사하고 실시간으로 와이퍼로 닦아내, 오염 발생 전의 수준으로 회복할 수 있다.

기계연 김민극 선임연구원이 천안 소재의 축소된 광산 환경에서 오프로드 자율주행 실험을 진행하고 있다. [사진=기계연]

또한 주행할 때 발생하기 쉬운 먼지나 눈, 비 등 입자 크기가 작은 신호를 제거하는 ‘센서 신호 보정’ 기술을 통해, 기상 악화 등의 비구조화된 환경 조건에도 오프로드 자율주행을 더 안정적으로 유지할 수 있다.

기계연이 개발한 ‘주행가능영역 추정 기술’과 ‘주행제어 기술’은 장애물이나 급경사, 구덩이 등 울퉁불퉁한 길에서 주행이 가능한 영역만을 찾아내 자동으로 장애물을 피하고 실시간으로 차량의 주행을 제어할 수 있어 작업 중 갑자기 나타나는 사람이나 동물과 충돌하는 사고를 피할 수 있다.

기존에는 오프로드 환경에서 진흙이나 흙탕물 등과 같은 이물질로부터 센서를 보호할 수 있는 기술이 전무했다. 라이다(LiDAR) 센서가 먼지, 비, 눈 등을 잘못 인식해 일부 장애물을 감지하지 못해 사고가 발생하는 경우도 있었다.

오프로드 자율주행을 위한 주행가능영역 추정 기술 [자료=기계연]

또한 나무나 바위 같은 돌출된 장애물뿐만 아니라 낭떠러지, 구덩이와 같은 높낮이가 있는 지형을 실시간으로 인식하는 기술이 없어 오프로드 환경에 자율주행 기술을 적용하는 데 어려움이 있었다.

반면, 이번에 개발된 오프로드 환경인식 기술은 센서 오염 회복률, 센서 노이즈 제거 정확도, 야지 주행가능영역 추정 정확도 등 주요 성능 지표의 속도와 정확도를 기존 대비 1.5배 이상 향상시켜 오프로드 자율주행 제어에 안정적으로 활용할 수 있는 발판을 만들었다.

기계연 이한민 산업기계DX연구실장은 “무인차량의 오프로드 자율주행 시 자주 발생할 수 있는 환경 인식 문제를 해결하는 핵심 기술”이라며 “향후 자율주행이 적용될 굴착기, 덤프트럭, 트랙터와 같은 산업기계는 물론, 전차나 수색차량 등 국방용 무인차량에 적용될 수 있도록 노력할 것”이라고 밝혔다.

한편 이번 연구는 기계연 기본사업 ‘산업용 모바일 작업기계 자율화 기반기술 개발’ 과제 지원을 받아 수행됐다.