첨단 운전자 보조 시스템(ADAS) 및 그 지식재산권 현황
성공하는 IP-R&D전략은 한국산업기술진흥협회와 한국지식재산전략원간 협력사업의 일환으로 게재하고 있습니다.
▲ 윤영석 전문위원 한국지식재산전략원
들어가며
상상에만 존재할 것으로 인식되었던 자동차 자율주행 시대가 현실로 다가오고 있다.
운전자의 차량 조작 없이 스스로 주행하는 자율주행 기술이 자동차 및 인접 기술 분야의 차세대 먹거리로 주목받고 있다.
이를 위하여 외국의 많은 자동차 회사들뿐만 아니라 구글, 애플 등 대표적인 IT 기업들도 기술개발에 앞장서고 있으며 우리나라에서도 현대자동차를 포함한 여러 기업과 대학교에서 연구개발 중이다.
2012년도에 발표된 IEEE의 보고서에 의하면, 2040년경에는 전 세계 차량의 약 75% 정도가 자율주행자동차로 전환될 것으로 예상된다.
자율주행자동차(Autonomous Vehicle)는 인간의 생명과 직결되는 운송수단이므로 상용화까지 기술적·법적으로 극복해야 할 어려움이 산적해 있는 것도 현실이어서 단계적인 발전이 필요하다.
미국 도로교통안전국(NHTSA)에 의한 자율주행 발전은 4단계로 구분된다.
1단계는 조향 또는 가감속 제어보조 등 특정기능의 자동화 단계이다.
2단계는 조향과 가감속 제어 통합보조가 가능한 통합적 능동제어 단계로서 운전자는 전방을 보면 되고 운전대와 페달이 불필요한 단계이다.
3단계는 교통신호와 차량 흐름을 인식해 운전자가 다른 행위를 할 수 있고 돌발 상황이 발생하면 수동모드로 전환할 수 있도록 하는 단계이다.
4단계는 모든 상황에서 운전자의 개입이 불필요한 문자 그대로의 자율주행 단계이다.
위 1, 2단계는 운전자를 보조하는 정도이고 3, 4단계는 자동차가 스스로 운행하는 단계이다.
2016년 기준으로 주요 완성차 업체들은 위 2단계 수준의 차량을 생산하고 있다.
첨단 운전자 보조 시스템(ADAS, Advanced Driver Assistance Systems)
자율주행을 안전하고도 완전하게 이루기 위하여 가장 중요하면서 선행되는 핵심 기술이 첨단 운전자 보조 시스템(이하 ADAS)이다.
ADAS는 자율주행의 선행 기술이라고 할 수 있기 때문에 양자 간에 차이점이 존재한다.
ADAS는 운전자를 지원하고 보조하는 역할을 하는 것이 목표이지만, 자율주행은 운전자를 완전히 대체하는 것을 목표로 한다.
그래서 ADAS에서는 운전자가 반드시 필요하지만, 자율주행차는 그렇지 않다.
ADAS는 여러 개의 센서로 차량 주변의 정보를 획득하여 위험 상황이 발생하면 자동으로 제동을 걸거나 전방 차량과의 간격을 일정하게 유지하는 등 운전자의 안전운전을 보조해 준다.
결과적으로 운전자의 운전피로를 감소시킬 수 있고 안전운전에 많은 도움을 주게 된다.
미국 도로교통안전국이 정한 자동차 자동화 단계를 기준으로 보면 ADAS는 1~3레벨에 속하고, 자율주행은 3~4레벨에 속한다고 할 수 있다.
ADAS의 주요 기술
차선이탈 경보 시스템(LDWS, Lane Departure Warning System)
차량 주행 중 방향전환 신호 조작 없이 주행 중인 차선을 이탈하는 경우 경보를 울리고 적절한 조치를 취하도록 함
전방 차량 충돌 경보 시스템(FCWS, Forward Collision Warning System)
차량 주행 중 전방 차량과의 거리가 일정한 거리 이하로 좁혀질 경우 경고를 주거나 조향이나 제동을 하도록 하는 기술
긴급상황 자동 브레이크(AEB, Autonomous Emergency Braking)
차량의 충돌이나 추돌 등 사고발생이 예상되면 제동장치를 작동시켜 사고를 방지하는 기술
주차조향 보조 시스템(IPAS, Intelligent Parking Assistant System)
차량 스스로 주차위치를 탐색하고 운전자는 변속기와 페달만 작동하면 주차가 가능하도록 하는 기술
교통 표지판/신호 등 인식 기술(TSR, Traffic Sign Recognition)
차량 주행 중 전방에 위치한 교통표지판, 신호등 혹은 속도제한 표지판 등을 인식하여 운전자에게 알려주는 기술
적응형 크루즈 제어시스템(ACC, Adaptive Cruise Control)
운전자의 개입 없이 자율적으로 교통상황에 따라 속도의 가감이 가능한 기술로서, 속도가 낮은 차량이 전방에 감지되면 스스로 속도를 늦추고 반대의 경우에는 사전에 설정된 주행속도로 가속을 하는 시스템으로 ADAS의 핵심 기술이다.
기타 보행자 충돌 경보 시스템(PDWS), 졸음방지 성공하는 IP-R&D전략은 한국산업기술진흥협회와 한국지식재산전략원간 협력사업의 일환으로 게재하고 있습니다.
시스템, 주차 보조, 후방 카메라, 사각지대 감지 등이 있다.
그림 1부터 그림 3까지 보면 알 수 있듯이 ADAS 산업은 빠르게 성장하고 있다.
지능형 전조등 시스템 등 야간운전에 도움을 주는 기술 분야와 위에서 설명한 것과 같은 차선이탈 경보 시스템이나 사각지대 방지와 주차보조 등의 분야에서 골고루 시장이 확대될 것으로 예상되고 있다.
ADAS의 주요 핵심 기술인 센서 분야를 그림 3에서 보면 카메라, 레이더, 라이다 할 것 없이 높은 성장률을 보일 것으로 예측되고 있다.
미국만 보더라도 교통사고 방지 목적으로 후방 감지 카메라 장착을 강제하기로 하는 등 ADAS 기술 도입을 적극 장려하는 추세다.
또 전면 충돌 방지 및 자동 브레이크 기능은 2022년까지 사실상 모든 미국 내 신차에 기본 사양으로 도입될 것으로 예상되기에 관련 부품 및 기술 수요가 급증할 것으로 보인다.
그림 4는 ADAS 기술에 대한 간략한 밸류체인을 보여준다.
ADAS 기술에서는 각종 데이터를 수집하는 센서, 그 센서가 보내주는 데이터(주로 영상 데이터)를 처리하는 알고리즘, 그리고 모든 데이터를 통합하는 시스템의 흐름으로 볼 수 있는데 그림 4는 이런 관점에서 각 분양에서 앞서가고 있는 기업들의 현황을 보여주고 있다.
영상데이터를 처리하여 ADAS 기술을 구현하는 데는 특히 이스라엘의 모빌아이가 앞서 있는 기업이다.
또한 국내외 자동차 기업들도 관련 기술 개발에 박차를 가하고 있는 상황이다.
전방에 있는 물체를 인식하는 등 상황 판단을 위한 데이터 획득 수단으로는 카메라, 레이더, 라이다 등이 있으나 가장 보편화되고 있는 것이 카메라이다.
그림 5는 카메라 기반의 ADAS 관련 기술 출원(특히 영상처리 분야에 한정)의 추이를 보여준다.
2000년 이후 들어 특허출원이 급속하게 증가하고 있는 것을 알 수 있으며 한국을 비롯한 일본, 미국, 유럽 등에서도 지속적으로 증가 추세임을 알 수 있다.
또한 미국의 출원 비중이 가장 높은 것이 특징이고 시장성 증가 추세와 유사하다.
그림 6은 주행 차량 전방의 물체, 예를 들면 차량, 보행자 차선 등을 인식하는 분야의 논문을 살펴본 결과이다.
약 600건 정도의 관련 논문이 검색되는데 보행자를 인식하는 알고리즘에 관한 논문이 가장 많은 것으로 나타났다.
또한 특허출원과 마찬가지로 논문 역시 증가 추세임을 알 수 있다.
논문 저자들은 이 기술 분야에서 세계적인 기업의 연구자들과 유수 대학의 구성원들이다.
제품개발 과정에서 획득된 알고리즘 등 주요 기술들에 대하여 연구 논문을 작성함과 아울러 공개 전에 특허 출원을 먼저 해두는 추세를 알 수 있다.
이러한 점은 후발주자로서가 아닌 세계적인 기업과 어깨를 나란히 하고 경쟁하고자 노력하는 우리 기업들도 반드시 따라야 할 점이다.
자신만의 독특한 기술적 특징을 권리화하는 모습은 치열한 세계 시장에서 경쟁을 해야 하는 국내 기업들이 꼭 본받아야 할 점이다.
주요 차량 제조사 및 부품 제조사를 대상으로 분쟁을 조사해 보면 특히 특허관리회사(NPE, Non-Practical Entity)가 제기한 특허소송이 기술 분야별로 다양하게 존재하는 것으로 파악되었다.
자동차 회사를 상대로 해서 Beacon Navigation이 약 50건의 소를 제기하였고 상위 10개 원고의 경우에도 모두 NPE인 특징이 있었다.
ADAS 기술과 직접적인 관련성이 있는 소송 사례는 모빌아이가 2012년에 3건의 특허 침해 및 상표침해소송을 진행한 것으로 나타났다.
관련된 특허는 전방 충돌 경고 시스템과 자기 차량 움직임을 추정하는 알고리즘에 관한 것이어서 ADAS 기술의 중요한 부분이기도 하다.
원고청구기각으로 최종 종결되기는 하였지만 모빌아이라는 회사가 이 분야에서 워낙 세계적인 기술을 가지고 있고 많은 특허를 보유하고 있어 우리 기업들은 주의를 요한다.
본 ADAS 분야는 자동차 업계가 자율주행차량을 개발함에 앞서 반드시 이뤄야하는 기술 분야이기도 하고, 현재뿐 아니라 앞으로 지속적으로 생산되는 차량에 반드시 장착되는 것이기 때문에 그 어떤 분야보다 기술경쟁이 치열하다.
또한 세계 자동차 업계로 보더라도 특허분쟁이 자주 일어나고 있기 때문에 ADAS 관련 제품을 개발하는 우리 기업들은 자사가 개발하고자 하는 제품의 특허침해 가능성을 잘 판단하고 그 대응 방안을 미리 마련한 후 사업을 진행하여야 한다.
더불어 우리 기업들은 자신만의 기술을 특화하여 권리화함으로써 최악의 경우 크로스 라이선스 전략에 활용할 수 있도록 특허 포트폴리오를 잘 구축하여야 한다.
그런 준비 과정을 거쳐야 향후에 그 어떠한 특허분쟁에 휩싸이게 되더라도 떳떳하게 대응할 수 있는 나만의 무기를 가지게 될 것이다.