폭우도 문제없는 스마트 전조등
미 카네기멜론대, 스마트 전조등 개발
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| ▲ 폭우 속 운전은 시야확보가 어렵다. ⓒFreeImage |
승용차 운전자인 김모(36)씨는 최근 비가 내리는 한밤 중에 운전을 하다 아찔한 경험을 했다. 심야인데다가 폭우로 인해 시야를 제대로 확보할 수 없던 상황에서 갑자기 도로에 뛰어든 사람을 칠 뻔 했기 때문이다.
가슴을 쓸어내린 김 씨는 “헤드라이트가 전방을 계속 비추고 있었지만 사람이 움직이는 것을 전혀 파악할 수 없었다”면서 “사실 이런 심야에 폭우까지 내리게 되면 자동차의 헤드라이트는 거의 무용지물에 가깝다”고 말했다.
운전자의 시야를 높이는 스마트 전조등
김 씨의 경우에서 보듯이 요즘과 같이 천둥․번개가 치고 빗줄기가 퍼붓는 장마철에 자동차를 몰아 본 운전자라면 헤드라이트가 전방의 도로를 밝히기는 커녕 소용돌이를 치며 쏟아지는 빗방울을 반짝여줄 뿐이란 것을 대부분 느꼈을 것이다.
하지만, 이런 위태로운 상황은 조만간 사라지게 될 것으로 보인다. 헤드라이트가 빗방울이나 눈송이 입자들의 움직임이나 속도를 예측하고, 이들 입자들 사이를 비춰 운전자의 시야 확보를 획기적으로 높일 수 있는 ‘스마트 전조등’이 등장할 것으로 보이기 때문이다.
과학전문 매체인 ‘Scientific American’은 최근 카네기멜론 대학의 로보틱스 연구소가 빗길에서 운전자가 전방을 주시하는데 방해받지 않고 운전자의 가시거리를 향상시킬 수 있도록, 빗방울에 의한 반사와 왜곡이 되는 경우를 줄일 수 있는 ‘스마트 전조등’ 시스템을 개발했다고 보도했다.
가슴을 쓸어내린 김 씨는 “헤드라이트가 전방을 계속 비추고 있었지만 사람이 움직이는 것을 전혀 파악할 수 없었다”면서 “사실 이런 심야에 폭우까지 내리게 되면 자동차의 헤드라이트는 거의 무용지물에 가깝다”고 말했다.
운전자의 시야를 높이는 스마트 전조등
김 씨의 경우에서 보듯이 요즘과 같이 천둥․번개가 치고 빗줄기가 퍼붓는 장마철에 자동차를 몰아 본 운전자라면 헤드라이트가 전방의 도로를 밝히기는 커녕 소용돌이를 치며 쏟아지는 빗방울을 반짝여줄 뿐이란 것을 대부분 느꼈을 것이다.
하지만, 이런 위태로운 상황은 조만간 사라지게 될 것으로 보인다. 헤드라이트가 빗방울이나 눈송이 입자들의 움직임이나 속도를 예측하고, 이들 입자들 사이를 비춰 운전자의 시야 확보를 획기적으로 높일 수 있는 ‘스마트 전조등’이 등장할 것으로 보이기 때문이다.
과학전문 매체인 ‘Scientific American’은 최근 카네기멜론 대학의 로보틱스 연구소가 빗길에서 운전자가 전방을 주시하는데 방해받지 않고 운전자의 가시거리를 향상시킬 수 있도록, 빗방울에 의한 반사와 왜곡이 되는 경우를 줄일 수 있는 ‘스마트 전조등’ 시스템을 개발했다고 보도했다.
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| ▲ 폭우 중 왼쪽의 표준 조명과 오른쪽의 빠른 반응 조명 ⓒCarnegie Mellon Univ. |
이번 연구를 주도한 카네기멜론대 로봇연구소의 ‘스리니바사 나라시므한(Srinivasa Narasimhan)’ 교수는 스마트 전조등에 대해 “만약 당신이 폭풍우 속에서 운전하고 있다 해도, 스마트 전조등은 마치 이슬비가 내리고 있는 것처럼 느끼게 해 줄 것”이라고 자신했다.
나라시므한 교수의 설명에 따르면 사람의 눈이 가진 능력으로는 전조등의 깜박거림을 볼 수 없기 때문에 빗물 입자들이 전조등 빛에 의해 비춰지지 않는 것처럼 보이게 되고, 따라서 스마트 전조등을 사용하는 운전자들은 눈에는 비나 눈이 거의 보이지 않는 것처럼 느끼게 해준다는 것이다.
일종의 착시 현상이라고도 볼 수 있는 이 스마트 전조등 시스템이 가능한 이유는 우리가 비를 볼 때는 줄기처럼 보여 빗줄기라고 표현하지만 아무리 억수같은 비라도 대기 중의 대부분은 여전히 빈 공간으로 남아있기 때문이다. 폭우가 내릴 때 사람들은 대부분 공기 중에 차지하는 빗방울의 밀도가 대단히 높을 것으로 생각하지만 사실은 밀도가 매우 희박한 것이다.
고속 주행에는 처리속도도 빨라져야
나라시므한과 그의 동료들은 이런 사람의 시각적 원리를 바탕으로 ‘반응성 조명’ 전조등 시스템의 프로토타입을 제작했는데, 이 시스템은 컴퓨터 알고리즘이 빗방울의 경로를 예측하고 빗방울들이 일반적으로 부딪치는 투사 시스템으로부터 광선을 사라지게 할 때의 짧은 시간 동안 일어나는 빗방울과 눈송이의 움직임을 추적하는 카메라를 사용한다.
카메라는 매 8밀리세컨드(milliseconds)마다 이미지를 포착하고 전조등에 에 배열된 전구들을 13밀리세컨드 내로 조절할 수 있도록 제작되었는데, 연구팀은 이 방법을 통해 시속 30km로 달리는 차의 전방 4m 앞에 보이는 비의 70% 정도까지를 시각적으로 제거할 수 있었고, 눈송이의 경우는 빗방울보다 큰 반면에 낙하 속도는 느리기 때문에 60% 정도를 시각적으로 제거할 수 있었다고 밝혔다.
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| ▲ 전조등은 프로젝터와 카메라의 조명 결합 시스템이다. ⓒCarnegie Mellon Univ. |
물론 이 스마트 전조등 시스템이 상용화되려면 자동차가 고속 주행을 할 시에도 가능해야 된다는 점을 연구팀도 알고 있다. 따라서 연구팀은 조만간 적어도 시속 95km 속도로 주행하는 차에서 이 전조등을 테스트 할 계획을 갖고 있다.
테스트 전에 시도해 본 컴퓨터 시뮬레이션의 결과에 따르면 폭우 속에서 운전자가 70% 정도의 시야를 확보하려면 시스템의 처리 속도가 현재의 시스템보다 4배는 빨라져야 한다는 결과가 나왔다. 차가 빨라질수록 비의 상대 속도도 그만큼 빨라지기 때문이다.
현재, 연구팀은 카메라에 포착된 이미지를 알고리즘을 연산하는 마이크로프로세서로 보내는데 걸리는 시간과 이로부터 전조등 쪽으로 제어 신호를 보내는 시간을 단축하려고 애쓰고 있는데, 전조등에는 일반 전구보다는 이미지 센서와 결합될 수 있는 LED 전구를 사용하는 것이 시간을 단축시킬 수 있다는 점을 밝혀냈다.
2~3년 내에 기술개발 완료를 목표
시스템의 성능을 향상시키는 연구에 몰두 중인 나라시므한 교수는 이 전조등 시스템의 또 다른 장점으로 “개발중인 스마트 전조등은 근접하는 자동차를 감지하기 때문에 현재와 같이 운전자가 인위적으로 전조등을 상향 빔에서 하향 빔으로 전환할 필요 없이 자동적으로 바꿔준다.”고 언급했다.
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| ▲ 스마트 전조등의 기술개발은 2~3년내에 이루어질 전망이다. ⓒCarnegie Mellon Univ. |
하지만 나라시므한 교수와 연구팀은 마주 오는 다른 차량의 전조등이 문제일 수도 있다고 지적했는데 “만일 마주 오는 차량도 반응성 조명 전조등을 사용한다면 이 불빛은 빗줄기 사이의 공간으로 향할 것이므로 빗방울이나 눈송이를 밝혀주지는 않을 것”이라면서 “그러나 당신만 반응성 조명 헤드라이트를 사용한다면 마주 오는 차량은 빗방울이나 눈송이를 무차별 밝힐 것이므로 가시성은 떨어질 것”이라고 주장했다.
한편, 연구팀은 개발 중인 스마트 전조등 시스템이 앞으로 악천후로 인한 위험이 발생되었을 시에 운전자들에게 많은 도움을 줄 수 있을 것으로 기대하고 있는데, 고속에서도 작동하는 전조등 시스템이 될 수 있도록 하려면 2년 내지 3년의 준비기간이 필요할 것으로 예상하고 있다.
한편, 연구팀은 개발 중인 스마트 전조등 시스템이 앞으로 악천후로 인한 위험이 발생되었을 시에 운전자들에게 많은 도움을 줄 수 있을 것으로 기대하고 있는데, 고속에서도 작동하는 전조등 시스템이 될 수 있도록 하려면 2년 내지 3년의 준비기간이 필요할 것으로 예상하고 있다.
 저작권자 2012.08.24 ⓒ ScienceTimes |
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