'자동항법장치'로 무인자동차시대 연다

 

 

무인시대를 이끄는 자동항법장치

 

 

사람이 조작하지 않아도 운전자의 의도대로 제어되는 무인자동차는 전 세계적 이슈로 떠올랐습니다. 구글, 벤츠, 아우디 등 굴지의 자동차 기업들은 2020년 상용화를 목표로 무인자동차 기술 개발에 총력을 기울이고 있습니다.

 

무인자동차의 핵심 기술은 자동항법장치입니다. 원래 자동항법장치는 항공기를 조종사가 직접 운전하지 않고 움직이게 하는 장치입니다. 항공기가 이륙하기 전 조종사가 입력해둔 데이터에 따라 방위, 자세, 비행고도를 유지해 주지요. 고도가 안정권에 접어들면 조종사는 오토 파일럿 모드에 맞춰 놓고 착륙할 때까지 속도와 고도를 따로 조작하지 않습니다. 

 

<출처 - Symphony of the sky>

 

이런 자동항법장치 기술을 가능케 하는 것은 관성항법장치입니다. 이는 원래 군사용으로 개발됐으며 미사일 유도장치로 사용됐습니다. 하지만 이제는 항공기, 잠수함, 선박 등에도 적용돼 자신의 위치를 감지해 목표물 또는 목적지 항로를 찾는 데 사용됩니다.

 
이 장치는 자이로스코프*를 이용한 수평보드에 가속도계를 설치해 작동합니다. 먼저 관성항법장치는 ‘외부의 힘이 작용하지 않는 한 물체는 운동을 계속한다‘는 관성의 법칙과 ’운동 상태가 변화할 땐 외부의 힘에 비례한 가속도가 생기며 그 방향은 외부의 힘과 일치한다‘는 힘과 가속도의 법칙에 따릅니다. 비행기 속도와 고도에 변화가 생기면 설치된 가속도계에 관성의 힘이 작용해 동서, 남북, 상하 세 방향의 가속도를 감지할 수 있습니다. 그 가속도계에서 받은 신호를 컴퓨터가 위도, 경도, 고도로 계산해 항공기 스스로 궤도를 벗어나지 않게 합니다.

<링 레이저 자이로스코프 : 위키피디아>

 

*자이로스코프 : 팽이가 고속도로 회전하면 팽이의 회전축이 항상 일정한 방향을 가리키는 성질을 이용한 장치. 외부를 테로 둘러싼 동그란 공간 속에서 마찰이 거의 없는 상태로 회전판이 돌아가도록 만든 팽이 구조를 하고 있다.

 

항공기뿐 아니라 선박, 로켓 역시 자이로스코프가 적용된 가속도계로 방향을 수정합니다. 최근에는 레이저나 마이크로 전자회로를 이용, 오차를 최소화해 방향을 유지하는 방법을 사용하고 있습니다. 하지만 관성항법장치만으로는 오차가 생길 수 있습니다. 그래서 또 하나의 핵심기술인 위성항법시스템이 필요합니다.

 
이 시스템은 인공위성 네트워크를 통해 지상에 있는 목표물의 속도, 방향, 시간을 추적해 줍니다. 우리가 사용하는 GPS(위치측정 시스템)는 이 위성항법시스템 서비스의 한 종류입니다. 항공기 자동항법장치 기술이 더 완벽해지기 위해서 시스템은 결코 오작동이 되면 안 되기에 보강시스템인 위성항법보정시스템(SBNS)이 함께 사용됩니다. 이것은 GPS의 위치 오차를 1m 이내로 줄여 정확도를 향상한 첨단 측위시스템으로, 24개의 GPS위성에서 수집한 정보를 종합해 정확하고 신뢰할 수 있는 서비스를 제공합니다.

 

<출처 - WIKIPEDIA>

 

군사용이나 항공기에 주로 쓰였던 자동항법장치는 자동차에서 사용되고 있습니다. GPS로 내 차의 위치와 목적지를 안내를 해주는 내비게이션 역시 자동항법장치지요. 다만 사람의 조작 없이 스스로 움직이는 무인자동차 자동항법장치가 상용화되려면 한 치의 오차도 용납하지 않는 위치정확도가 요구됩니다.

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무인자동차는 주행 환경을 인식해 목표 지점까지 운행하는 자동항법장치는 물론, 장애물을 인식하는 감지 시스템과 명령에 따라 필요한 작동을 하는 엑추에이터, 가속·감속·조향 등의 제어명령을 내리는 중앙제어장치가 갖춰져야 합니다. 여기에 무인자동차가 스스로 판단할 수 있는 인공지능 기술까지 요구됩니다. 

 

<출처:제주뉴스>

 

자동항법장치는 의료에도 적용되고 있습니다. 신체 중 가장 중요하고 조심스럽게 시행해야 할 뇌수술에 자동항법장치가 사용되면 주위 조직의 손상 없이 바로 병이 있는 부위로 접근할 수 있습니다. 마치 비행기 조종사가 자동항법장치를 이용해 비행하듯, MRI에 보이는 뇌 부위에 삼차원 공간좌표를 설정한 후 이를 찾아가는 방법입니다. 정확하고 실수 없이 어려운 수술이 가능하고, 환자의 합병증이나 부작용도 최소화할 수 있지요.

 

<출처 - 뉴스웨이>

 

자동항법장치의 발달은 사람이 직접 투입돼 기계를 조작하지 않고도 원하는 방향으로 나아갈 수 있게 해 위험요소를 줄일 수 있습니다. 하지만 치밀한 데이터와 자료수집을 통해 오차범위를 줄여야 하는 만큼 정교한 기술력이 뒷받침돼야 합니다. 앞으로 자동항법장치가 사람을 대신해 다양한 산업에서 쓰이게 될 날이 머지 않았습니다. 출처 산업부