레벨 3 자율주행 시작으로 본 일본 자율주행 자동차 산업 현황

일본 혼다는 100대 한정으로 일본 내 자율주행 레벨 3에 해당하는 레전드를 3월 5일 일본에서 출시하였다. 100대 한정이라는 점과 일본 내에서만 판매한다는 한계점이 있지만 실제로 전 세계에서 자율주행 자동차를 판매한 첫 번째 사례로 기록될 것이다.

일본은 자동차 산업이 전체 산업에서 차지하는 비중이 높은 국가이다. 따라서 미래의 자동차 산업의 주권을 차지하기 위해 많은 투자와 노력을 기울이고 있다. 자율주행은 미래 자동차 산업의 중심축 중 하나로 일본 자동차 업계에서 사활을 걸고 있는 상황이다. 현재 자율주행 시스템을 통해 향후 일본에서의 자동차 모빌리티 산업이 어떻게 전개돼 갈지에 따라 일본의 발전 방향이 크게 변화할 것으로 예상된다.

참고 자료: (해외시장뉴스) 일본 자율주행 ‘레벨3’ 최초 승인


후지카메라종합연구소에서 발표한 <2020 자동 운전·AI 자동차 시장의 장래 전망>레포트를 살펴보면 향후 자율주행 자동차의 시장 규모 성장을 예측할 수 있다. 전 세계 자율주행 레벨 2 이상의 차량 규모는 2020년 725만 대로 코로나의 영향으로 성장률이 주춤하다가, 21년 이후 레벨 2 차량을 중심으로 폭발적인 성장을 보이며 2045년에는 약 1억3552만대가 예상된다. 레벨 3 이상의 보급에는 자율주행의 실현 기술뿐만 아니라 관련 법령 및 인프라의 정비에도 시간이 소요될 것으로 예상돼 실질적으로 레벨 2를 중심으로 시장이 견인될 것으로 보인다.

자율주행 레벨 2 이상 세계 시장 예상
(단위: 만 대)

자료: 후지카메라총연

지역별로 살펴보면 유럽 자동차 메이커가 현재 레벨 3 이상의 차량을 보급하는 데에 적극적이기 때문에 한동안은 유럽 시장을 이끌 것으로 예상된다. 2020년대에는 유럽을 중심으로 북미와 중국에서 인기가 확산되다 2030년 초반에는 레벨 3이상의 차량 규모가 1000만 대를 넘어설 것으로 추정된다. 일본의 경우 도로운송 차량법 및 도로교통법이 개정되었으나 법 정비가 아직 완성되지 않아 2020년 초반까지는 낮은 수준을 유지할 것으로 예상된다. 또한 레벨 4 이상의 차량의 경우 인프라 정비 및 법 정비 등을 감안하면 2030년대부터 본격적으로 일본 시장에 선을 보일 것으로 예상된다.

자율주행 레벨 3 이상의 지역별 시장 규모 예측
(단위: 만 대)

자료: 후지카메라총연

일본 내에서는 현재 자율주행 레벨 4를 달성하기 위한 인프라 정비가 점차 진행 중이다. 일본 정부는 2022년까지 교통 부족 지역에 자율주행 레벨 4에 해당하는 공공 교통 서비스를 개시한다는 목표를 내걸고 있고 자가용 차량은 25년까지 보급하는 것을 목표로 하고 있다.

이에 맞춰 경시청 유식자위원회에서는 특정 조건 하에 있는 차량의 자율주행 레벨 4 실현과 관련한 필요 사항을 정리한 보고서를 발간하는 등 2022년까지 예정된 도로 교통법의 개정 등에 대비하여 규칙 마련에 노력하고 있다. 해당 보고서에서는 자율주행 이동 서비스를 제공하는 사업자의 시스템 운행 적격성을 서비스 시작 전에 심사하고 문제를 일으킬 경우에 대한 대비책 등을 논의하는 등 자율주행 레벨 4와 관련한 안전 확보를 위한 의무사항 등을 정리하였다.

일본의 자율주행 기술의 최전선을 달리고 있는 것은 혼다와 도요타이다. 앞서 언급한 바와 같이 혼다는 레벨 3의 자율주행 시스템을 탑재한 ‘레전드’를 발매했다. 고속도로 정체 시 시속 30키로 이하로 주행할 경우 사람을 대신해서 시스템이 운전을 대신하는 자동 운전 시스템이 작동하며 시속 50킬로미터까지는 자동 운전을 지원한다. 해당 시스템이 작동하고 있는 경우에는 운전자가 좌석에 있을 필요는 있으나 시선을 전방에서 분리하여 영상 등을 시청하는 것이 가능하다.

혼다 레전드 이미지

자료: 혼다, 닛케이

2020년 4월 개정된 도로교통법의 시행으로 레벨 3의 작동 중에는 스마트폰의 사용도 가능하게 되었다. 자동 운전과 관련해서 가장 중요한 항목인 사고 시 책임 여부는 레벨 3의 자동 운전 시스템이 부담하게 된다. 다만 아직 시스템의 안전성 여부를 확답하기 어렵기 때문에 혼다 측에서는 ‘스마트폰의 사용을 권장하지 않는다’라고 의견을 개진했다. 스마트폰을 사용 시 레벨 3의 종료 시의 전환 과정이 늦어질 수 있어 안전상 위험이 발생할 수 있기 때문이다.

닛케이 신문이 취재한 실제 탑승기를 보면 레벨 3 주행 시에는 옆 차선에 가깝게 접근하거나 발진이나 정지 시 다소의 흔들림이 있는 불안정한 모습을 보여주기도 했으나 앞 차와의 충분한 간격을 유지하며 주행해 안전에 대해 크게 불안감을 느끼지는 않았다고 설명했다. 다만 안정성의 고려를 위해 레벨 3의 작동 조건을 엄격하게 적용하여 좁은 커브길이나 터널에서는 운전이 제한돼 실질적으로는 운전시간이 적다는 인식을 받았다고 언급하였다. 이에 혼다 측은 향후 시판되는 차량에서 레벨3 자율주행 보급을 추진하면서 레벨 2의 기술향상을 동시에 추진할 계획이라고 밝혔다.

또한 레벨 4 개발에도 노력을 다하고 있다. 혼다는 제너럴 모터스 산하의 자율주행 자회사 크루즈와 자율주행 레벨 4의 공동 개발을 진행하고 있다. 21년에는 일본에서도 실증 실험을 진행할 계획을 발표하는 등 기술 개발에 박차를 가하고 있다.

혼다의 레전드와 함께 같이 주목받고 있는 것은 핵심 부품을 공급한 히타치 아스테모(Astemo)이다. 히타치 아스테모는 혼다 레전드의 움직임을 제어하는 주전자제어 유닛(ECU)를 개발하였다. 히타치 아스테모는 히타치 오토모티브 시스템즈와 혼다 계열사인 케힌, 쇼와, 닛신 공업이 경영 통합 후 21년 1월에 업무를 시작한 기업이다. 출자 비율은 히타치가 66.6%, 혼다가 33.4%로 4개사의 19년 매출을 합산하면 1조5000억 엔 규모의 대형 기업이다.
주: 자동차 ECU: 전자제어장치(Electronic Unit)로 자동차의 두뇌를 맡는 연산장치를 뜻하는 용어. 가장 기본적인 역할은 자동차에서 엔진을 전달하는 연료의 양과 타이밍, 점화 시기를 제어하여 엔진 효율성을 높이는 것으로 최근에는 자율주행, 최첨단 운전자 보조 시스템(ADAS), 무선통신 5G 등이 결합하여 각종 센서가 부착되며 이들 센서로부터 데이터를 입력 받아 다양한 연산을 진행함. 현재는 자동 변속기 제어뿐만 아니라 구동계통, 제동계통, 조향 계통 등 차량의 모든 부분을 제어하는 기능을 담당하며 중요성이 확장되고 있음.

히타치 아스테모의 글로벌 커버리지

자료: 히타치 아스테모

히타치 아스테모는 이번 레벨 3 개발 경험을 토대로 자율주행의 메가 공급원으로 도약을 준비하고 있다. 그러나 주 ECU와 연결된 서브 ECU는 독일 콘티넨털 등 유럽 메가 공급 업체가 개발한 것으로 알려졌고 정밀지도용 ECU의 경우 다른 일본 업체가 개발한 것으로 알려져 향후 메가 공급 기업으로 발전하기 위한 과제는 아직 많이 남아 있는 것으로 보인다.


반면 도요타의 경우 새로운 자동 운전 시스템 ‘Advanced Drive’를 선보이며 새로운 수소연료 자동차 ‘미라이’와 고급 브랜드 렉서스 LS에 탑재하였다. 자율주행 레벨 2에 해당하는 운전지원 시스템으로 고속도로 등에서 차선 유지 및 차선 변경 추월 시스템을 탑재하여 자동 운전을 지원한다. 대형차를 추월할 때에는 차간 거리를 멀리 유지하는 등 운전자의 불안감을 해소하는 등의 배려도 보인다.

특히 주목해야할 부분은 인터넷을 통해 자동차의 소프트웨어를 업데이트하는 ‘오버 디 에어(OTA)’기술이 채용되어 있다. 자동 운전에 필요한 제어 및 지도 정보 소프트웨어를 업데이트해 최신 운전 지원 기술을 제공한다. 또한 차 외부의 이미지 데이터도 기록하고 운전 상황을 분석하여 자동운전 기술의 향상을 위해 활용한다.

현재 시판되는 차량은 혼다 레전드의 레벨 3에는 미치지 못하는 수준이다. 하지만 향후 자동 운전의 핵심 기술 중 하나인 소프트웨어 무선통신 기술인 OTA에서는 도요타가 앞서고 있다는 평가이다. 또한 미라이와 렉서스 LS는 LiDAR와 관련하여 추가 가능한 공간을 마련해두는 등 향후 레벨 3으로의 업데이트도 상정하고 있는 것으로 알려져 있다. 또한 비용적인 측면 등을 고려할 경우 레벨 3를 거치지 않고 바로 레벨 4의 자율주행으로 이동할 수 있는 가능성도 배제할 수 없다.

자율주행의 상용화가 다가오면서 자율주행의 IT기술뿐만 아니라 기존의 자동차 성능에 대한 기술도 중요해지고 있는 것으로 나타나고 있다. 닛케이가 특허 조사회사인 ‘패턴트 리절트(Patent Result)’에게 의뢰하여 21년 1월 시점에서 미국의 자율주행과 관련한 특허 경쟁력을 조사하였다. 이는 국제기구의 보고서에 인용된 횟수나 특허 심판을 제기한 횟수들을 종합하여 수치화한 자료로 중요 특허를 보유할수록 높은 수치를 기록하게 된다. 이 결과에서 1위는 포드사, 2위는 도요타가 차지하였다. 2018년 7월에 시행된 동일 조사에서 1위를 차지했던 웨이모의 경우 3위를 기록하였다.

자율주행 관련 대형 기업의 특허경쟁력(21.1. 기준)

순위(지난순위)	기업명	특허경쟁력	유효특허건수
1(4)	(미국) 포드 모터	6,054	1,195
2(2)	(일본) 도요타	5,349	1,705
3(1)	(미국) 웨이모	4,895	582
4(3)	(미국) 제너럴 모터스	3,193	678
5(16)	(미국) State Farm 보험	1,958	231
6(6)	(독일) Bosch	1,952	512
7(8)	(일본) 덴소	1,872	509
8(9)	(일본) 혼다	1,791	1.006
9(5)	(일본) 닛산	1,704	351
10(19)	(이스라엘) 모빌아이	1,587	155

자료: 닛케이, 패턴트 리절트 자료를 KOTRA 오사카 무역관 재편집

이는 자율주행 자동차의 상용화가 다가오며 기존 대기업들이 보유하고 있는 기본 성능에 대한 특허가 중요해지면서 기존의 자동차 회사들의 중요도가 높아진 영향도 반영하고 있다. 특히 포드사와 도요타사의 경우 모터의 출력을 조정하는 기술 및 핸들 조작을 시스템화하는 구조 등에서 높은 경쟁력을 가지는 것으로 알려졌다. 자율주행 분야를 선도하던 IT 기업의 경우에는 주행 시험 등에서 사고 등이 발생하거나 해당 분야를 매각하는 등 자율주행 개발에 난항을 경험하고 있는 것으로 알려졌다.

도요타의 경우 21년 4월 26일 미국 공유차 서비스 기업 리프트 사의 자율운전 부분을 5억 5000달러(590억 엔)으로 인수하기로 발표했다. 이릍 통해 자율운전 개발 경쟁에서 우위를 점유한다는 계획이다. 이외에도 우버 테크놀로지의 자율주행 분야에 출자를 하거나 오로라 이노베이션과의 협력 등을 통해 자율주행 개발에 박차를 가하고 있다.

그리고 이러한 도요타의 자율주행을 뒷받침하는 것이 도요타의 부품 공급사인 덴소이다. 도요타의 ‘Advanced Drive’에 들어가는 자동차 부품과 관련하여 ECU의 성능을 2배로 향상시켰으며 감지형 센서인 LiDAR 역시도 세계 최고 수준의 탐지 거리를 실현했다고 발표했다.

덴소가 새로 개발한 ECU 중 센서 중 <ADS ECU>와 <ADX ECU>는 센서로부터 정보를 실시간으로 고속처리하는 것이 가능하다. 이를 위해 미국 NVIDIA와 르네사스 테크놀로지의 고성능 ‘시스템 온 칩(SOC)’나 기기의 움직임을 제어하는 반도체인 ‘마이콘’을 복수 배치하여 처리 속도를 기존제품의 2배 이상으로 향상시켰다.

ADS ECU, ADX ECU 사진

자료: 닛케이, 덴소

자동차 위치 추정에 사용되는 <SIS ECU>의 경우 센서와 카메라, 지도 정보로부터 차량의 주행 위치를 높은 정밀도로 특정할 수 있는 기능을 보유하고 있다. 이러한 ECU는 구입 후에도 인터넷을 통해 자동차 소프트웨어 업데이트 기술인 OTA를 지원하여 향후 데이터 및 프로그램 개선이 가능하다. 향후의 자율주행 레벨 3 업데이트도 대응 가능하다고 알려져있다.

SIS ECU 제품 사진

자료: 닛케이, 덴소

차세대 센서 LiDAR는 감지거리를 200미터 이상, 수평 감지 각도는 120도까지 인지할 수 있어 기존 제품에 비해 탐지 거리를 2배 이상, 수평 감지 각도를 5배 이상 향상시켰다고 발표했다. 이를 통해 주행 시 주변 차량의 모습을 정밀하게 파악할 수 있게 도와준다. 이를 통해 지금까지보다도 먼 전방 차량을 감지할 수 있게 해 자동 브레이크의 성능을 높일 수 있게 했다.

향후 일본의 자율주행 시장은 주력 사업자가 될 혼다와 도요타 그리고 주요 부품메이커인 히타치 아스테모와 덴소 양대 그룹의 발전 과정이 중심이 될 것으로 예상된다. 히타치 아스테모의 경우 자동 운전 수준에서는 높은 기술력을 보여주고 있지만 ECU에 대한 개발은 새롭게 시작하고 있다. 덴소는 지속적으로 스스로 자동운전 실험 차량을 개발하고 실험을 계속하면서 부품의 사양을 완성차 업체에 제안할 수 있는 역량을 키워나가고 있다. 향후 자율주행 레벨이 올라가면서 ECU 및 센서의 개발 규모와 소프트웨어의 발전은 결과적으로 ECU의 기업간 통합이 본격화하는 시점이 오게 된다면 소수의 기업만 살아남게 될 것으로 예상된다. 이 험난한 시대 속에서 과연 일본의 대표 자동차 메이커 그룹은 생존해나갈지 귀추가 주목된다.

대기업들의 자율 운전 자동차를 개발하는 움직임에서 주목할 점은 일본의 경우 원격 관제를 통한 자율주행 레벨 2~3을 실현하는 버스나 택시에 대한 실험이 많다는 점이다. 저출산 고령화에 따른 버스 운전이나 고령자를 대상으로 하는 면허 반납 문제에 대한 실질적인 해결책으로 자율주행이 부각되고 있기 때문이다.

실제로 글로벌 기준에서 자율주행을 레벨 1부터 레벨 5로 나눈 것과는 다르게 일본의 자율주행 시스템은 자율형이냐 원격 관제/원격감시형이냐로 구분할 수 있다. 실질적으로 원격 관제형의 경우 자율주행 레벨 2~3 수준으로 일본 경시청에서 인정하고 있다. 현재는 운전자 외의 감시 요원이 같이 동승하는 형태로 대부분 실증 실험을 진행하고 있으나 감시 요원을 배제하고 운전자만으로 자동 운전 노선 버스 운행 서비스를 실현하는 움직임이 보이고 있다.

일본의 자율주행 비즈니스 발전 특징

자율주행
자동형 (카메라형)	원격 관제 / 원격감시형 (일본의 노선버스형)
○ 통신 의존도는 비교적 적음. ○ 상황의 변화에 즉걱적인 반응 가능 △ 규제나 기술의 허들이 높음. △ 본격양산까지는 차량 가격이 높음. △ 직접 주행하는 것을 초월하는데 시간이 필요 △ 사고시 설명 책임에 대한 문제가 있음. △ 비상시의 운전이 차량 메이커의 가치 판단에 의존할 수밖에 없음.	○ ODD가 협소할 경우 기술적 허들이 낮음. ○ 규제상 허들이 낮음.(원격제어가 운전수를 대체하는 것으로 간주(레벨 2~3) 조건부로 운행 가능) ○ 혼자 복수의 차량 운전을 감시 가능 △ 광대역초고속 통신의 상시접속이 필요 △ 주행속도는 30km/h 이하 정도 제한 △ 원격운전은 비상시에 제한됨이 전제됨. △ 높은 수준의 레벨 3는 ODD 구축 한계

자료: 닛케이

현재 일본의 도로법상 운전자의 위치에 대한 규정은 모호한 상황이다. 20년 7월에 정립된 ‘민관 ITS 구상 로드맵 2020’에는 운전수가 차량 내에 있지 않고 원격지에 있어도 상관없다고 규정하고 있다. 운전자가 차량에 타고 있지 않아도 원격으로 실시간 판단과 운전 조작이 가능하다면 자율주행 레벨 2로 인정이 되고 원격지에서 스마트폰을 조작하는 등 별도의 행위를 하다 시스템 요청으로 즉시 운전 상황으로 전환이 가능한 기술을 자율주행 레벨 3으로 인정하는 형태이다.

이러한 원격 관제형 자율주행의 경우 운전수를 대신하는 인공지능(AI) 시스템의 개발 경쟁이 가속화되고 있는 상황 속에서 AI에 크게 의존하지 않아도 동 레벨의 자율주행(2~3레벨)을 실현시킬 수 있다는 것이 일본 기업들에 장점으로 작용하고 있다. 인공지능의 판단에 대해 명확한 선택의 근거를 알 수 없어 해당 선택에 대한 도덕적인 판단이 문제로 남아있다는 점, 비교적 빠르게 사업화를 진행할 수 있다는 점과 글로벌 경쟁이 치열한 인공지능 분야에 투자하는 것이 이득인 것인지에 대한 사업적인 판단 등이 작용하고 있는 것으로 보인다.

원격 관제형 자율주행 사업화를 추진하고 있는 사례는 대표적으로 이바라키 현 사카이 정에서 추진하고 있는 자동 노선 버스 프로덕션 서비스이다. 소프트뱅크의 자회사인 BOLDLY가 시스템을 담당하고 있다. 20년 11월 25일 동네 도로에서 자동 운전 버스가 정기 운행을 시작했고 이는 일본 최초 사례이다. 기존에는 운전자와 안전요원 2명이 탑승하여 인건비에 대한 부담이 발생했지만 21년 4월 27일 기점으로 보안 요원의 탑승 의무를 일본 국토교통성으로부터 면제받았다. 관련 서비스를 도입한 하시모토 마사히로 촌장은 ‘자동 운전 버스를 활용하여 고령자가 면허를 반납해도 안심하고 살 수 있는 마을을 만들겠다’는 강한 포부를 밝혔다.

BOLDLY가 운행하고 있는 자동 노선 버스 사례

자료: 닛케이 엑스테크

주목할 만한 다른 실증 사례로는 군마 대학이 진행한 원격 감시형의 노선버스 무인 운전화 프로젝트이다. 해당 프로젝트의 경우 운전자가 없는 운행 버스에 부착된 360도 카메라 및 LiDAR를 활용한 데이터를 군마 대학 내에 설치된 원격 통제실에서 5G 회선을 통해 전송 받아 원격 조정을 진행한다. 원격 통제실에서는 비상 상황에 대비해 핸들이나 브레이크 등 운전 시스템 세트가 장착되어 있다. 특이점은 차량 제어에 인공지능을 활용하지 않기 때문에 차량 장착 컴퓨터는 노트북 정도의 성능에 그친다는 점이다. 시속 20~30킬로미터의 저속 노선 버스이자 원격 관제형 자율주행이라면 인간이 판단하는 차량제어가 적합하다는 의견이다.

다양한 의견이 존재하고 있으나 자율주행이 레벨 3 이상부터는 차량의 주행 제어의 일부도 AI가 담당할 수밖에 없다는 의견이 대부분이다. 따라서 전 세계적으로는 슈퍼 컴퓨터에 버금가는 성능을 보유하면서도 전력 소모량이 적은 AI 칩에 대한 경쟁이 치열하다. 다만 지금의 버스 운전 일손 부족이나 고령자들의 면허 반납으로 인한 이동 수단 박탈 등 일본 사회가 직면하고 있는 문제에 대한 빠른 해결책 마련도 중요한 문제이다. 이런 상황 속에서 일본이 선택하고 있는 원격 관제형 자율주행이 성공을 거둘지, 또한 중장기적으로 어떤 파급 효과를 낼지는 주목해야할 부분이다.

일본 정부 측에서는 경제 산업성이 지난 21년 4월 30일에 발표한 자율주행 비즈니스 검토회의 <자동주행의 실현 및 보급을 위한 현황 보고 및 방침 Version 5.0>에서는 지금까지의 원격형 자율주행을 이용한 무인자율주행 이동 서비스의 사업화 및 21년부터 본격적인 서비스에 돌입한다는 보고를 하였다. 그리고 향후 2025년까지의 5개년 개발 계획으로 지정 지역에서 원격 관제가 필요 없는 자율주행 레벨 4의 자동운전 서비스를 실현을 위한 방안 모색을 중요한 테마로 선정하였다. 이를 위해 기본적인 사업 모델이나 제도 설립을 위한 기반 검토에 들어간다고 발표하여 향후 원격관제형 자율주행의 사업모델을 완전 자율주행으로 전환할 필요성을 인지하고 있는 상황이다.

이러한 상황 속에서 일본 정부가 희망하는 원격관제형 자율주행이 고령화 등 여러 사회 문제를 해결하면서 자연스럽게 상위 자율주행 모델로 이동할 수 있을지, 그리고 그 과정이 매끄럽게 이동할 수 있을지가 향후의 과제로 보인다.

시사점

자율주행의 패권을 위한 다툼은 전 세계적으로 치열해지고 있다. 이 상황 속에서 일본은 전통적인 자동차 산업 강국이라는 자부심을 가지고 시장에 적극적으로 참여하고 있다. 이러한 상황 속에서 일본의 자동차 메이커 뿐만 아니라 새로운 부품 업체들의 성장을 위한 노력도 반드시 필요하다. 또한 일본 정부의 자율주행과 관련한 제도 및 법령의 정비도 필요할 것이다. 메이지 대학의 나카야마 코지 교수는 "자율주행은 장애물이 높지만 인구 과소 지역의 이동 수단으로의 수요가 높다. 레벨 4의 실용화를 위해 안전을 확보할 수 있는 구조를 만드는 것이 시급하다"고 지적하기도 했다.

글로벌 시장에서 경쟁할 수 있는 최첨단 자율주행 사업 개발과 함께 일본 내 고령화로 인한 다양한 문제 해결을 위한 원격 제어 자율주행 사업 개발 등 일본의 자율주행은 다양한 측면에서 진행되고 있다. 특수한 사정에 매몰되어 개발되는 기술은 자칫 잘못하면 기술의 갈라파고스화를 초래할 위험성이 있으나 빠른 사업화를 통한 사업 선점의 우위를 가질 수 있는 가능성도 존재한다. 이런 상황 속에서 자율주행과 관련한 새로운 부품과 기기들에 대한 수요는 지속적으로 확대될 것으로 예상되고 발전되는 기술 환경에 맞는 공급망의 변화도 주목해야할 것이다.

자료: 혼다, 닛케이, 하타치아스테모, 덴소 각 사 홈페이지, KOTRA 오사카 무역관 자료 종합