▲ 헥사곤 매뉴팩처링 인텔리전스 사업부(MSC소프트웨어)의 솔루션이 적용된 테스트 플랫폼(VTD Katech)

대구시가 디지털 공간으로 복제됐다. 한국자동차연구원이 대구시를 스캔하고 가상환경에서 자율주행 테스트 플랫폼을 구축해 자동차 업체에 다가올 미래를 대비하고 나섰기 때문이다.

이번 시뮬레이션에 적용된 가상의 테스트 플랫폼은 헥사곤 매뉴팩처링 인텔리전스 사업부(MSC 소프트웨어) 솔루션이 적용됐다. 이 테스트 플랫폼에서는 ADAS(Advanced Driver-Assistance System:첨단운전자지원시스템)와 자율 시스템이 의도한 대로 동작하는지 확인할 수 있다.

자동차는 지금도 교통 표지판을 읽거나 지나가는 교통수단 등을 감지할 수 있다. 다만 최신 ADAS시스템과 자율주행차의 경우 이보다 복잡한 변수가 존재한다. 차량은 ‘상황인식’ 센서로부터 위치와 물리적 위험을 전달받는데 도시 환경에서는 예기치 못한 위험이 도사려 해당 프로세스가 훨씬 복잡해지기 때문이다. 이런 이유로 각국 정부는 차세대 차량을 도시 환경에 안전하게 도입할 수 있도록 차량 인증과 병행한 정책 개발을 지원하는 한편, 안정성에 대한 검증을 요구하고 있다.

이에 한국자동차연구원은 자동차 제조사와 공급업체가 필요한 기술을 개발하고 테스트를 수행할 수 있도록 지원하고 나섰다. ADAS와 자율주행 자동차 시스템이 개발자가 의도한 대로 동작하는지 확인하기 위해 가상 환경 테스트 플랫폼을 구축한 것이다.

이를 위해 한국자동차연구원은 2019년 MSC소프트웨어의 아담스(Adams) 소프트웨어에 투자해 '바이레스(VIRES)' VTD(Virtual Test Drive:가상 테스트 드라이브) 소프트웨어를 구현했다. 쉽게 말해 가상의 도로 환경을 조성한 것이다. 이로써 한국자동차연구원은 ADAS 또는 자율주행 기능을 탑재한 차량이 실제 도로 조건에서 어떤 성능을 발휘하는지 현실적으로 파악할 수 있게 됐다.

가장 대표적인 사례는 대구시다. 대구 테크노폴리스와 대구 국가산업단지 전역을 모델링해 시뮬레이션 환경으로 옮겼다. 이에 대구시는 자율주행 자동차 테스트에 이상적인 인프라를 갖추게 돼, 대구시는 이러한 테스트를 수행하는 세계의 허브로 발돋움하겠단 구상이다.

한국자동차연구원 차량안전 연구센터 권성진 센터장은 “자율주행 차량 연구를 위해서 시뮬레이션 및 실제 차량 테스트와 같은 모든 플랫폼을 구축해야 하는데 여기에는 자율주행 차량 시뮬레이션 환경을 구축하고 이를 활용해 운전자가 실시간으로 개입 또는 개입하지 않는 조건을 만드는 일이 모두 포함된다”며 “그동안 모든 요소를 연계하려는 시도가 계속 이루어졌지만, 예상치 못한 현실적인 어려움이 있었다”고 전했다.

이어 “대구시는 자율주행을 위한 정밀지도를 구축하고 있을 뿐만 아니라 차량 및 주변 상황을 실시간으로 모니터링하는 시스템과 데이터 수집·저장·분석 시스템을 갖추고 있다”며 “대구 테크노폴리스와 대구 국가산업단지가 자율주행 연구에 최적화된 도시”라고 강조했다.

한국자동차연구원이 이 같은 가상 환경을 만들기 위해 적용한 기술은 VTD, 헥사곤의 레이카 지오시스템즈(Leica Geosystems)의 3D 매핑 데이터, 아담스 리얼 타임 등이다. 특히 한국자동차연구원은 복수 차량의 동역학 모델, 복잡한 도구 체인 문제 등을 VTD와 아담스 두 솔루션을 결합해 해결했다. FMU(Functional Mockup Unit) 인터페이스를 사용하는 아담스가 VTD와 결합하면 실제 환경과 유사한 가상 환경을 구축하는 것이 가능하다. 이로써 보행자가 있는 복잡한 도시 상황은 물론, 날씨 변화, 가시성, 차량 동역학을 함께 시뮬레이션 할 수 있다.

추가적으로, 아담스 카는 한국자동차연구원이 사전 제작된 템플릿을 사용해 차량의 가상 프로토타입을 완성할 수 있도록 지원한다. 즉 통상의 테스트 랩 또는 테스트 트랙에서 실행하는 것과 동일한 테스트를 가상으로 수행할 수 있는 것이다.

라이다 및 레이터 센서를 이용한 VTD의 물리 기반 시뮬레이션은 차량의 주변 환경 인식 기능이 손상된 경우에 거짓양성(false positive)을 판정할 수 있도록 한다. 이 같은 센서 모델은 광선 추적 기술을 사용하는데, 시뮬레이션에 필요한 광선의 수에 따라 소수의 고해상도 이미지를 다수의 저해상도 이미지로 확장해 주어진 시스템을 적절히 테스트할 수 있다는 장점이 있다.

한편 이 같은 기술을 제공한 헥사곤은 초기 개발부터 실제 프로토타입 차량 검증에 이르는 다양한 솔루션을 제공하고 있다. 이 솔루션에는 ▲레이카 지오시스템즈(Leica Geosystems)의 도로스캔 ▲노바텔(NovAtel)의 GNSS 센서 검증 ▲오토노머스스터프(AutonomousStuff)의 차량 프로토타입 검증 등이 포함된다. 해당 솔루션은 타사 도구 등에 대한 의존을 최소화해 기업이 사내에서 전체 테스트를 수행할 수 있다는 평이 나온다.