자율주행 자동차에 모든 관심이 집중되면서 종종 간과되곤 하지만 교통의 효율성과 안전성 측면에서 여전히 중요한 요소가 있습니다. 바로 더 스마트한 도로죠.
미국 디트로이트와 두바이에 거점을 둔 스타트업 더크(Derq)는 교차로와 고속도로에 설치하는 AI 시스템을 개발했습니다. 더크의 AI 엣지 어플라이언스는 NVIDIA GPU로 카메라와 레이더의 영상과 각종 데이터를 처리해 충돌 사고를 사전에 예측하고 연계도로의 사용자들에게 경고를 보냅니다. 또한 정확한 교통량 측정에서 사고 다발 지역 예측에 이르기까지, 다양한 애플리케이션을 활용해 도로의 이해도를 높입니다.
조루주 아이유드(Georges Aoude) 더크 CEO 겸 공동 창립자는 차량 안전 시스템에 대한 자신의 관심이 친지를 방문하고자 가족과 함께 도로에서 보내곤 했던 기나긴 주말들에서 비롯됐다고 말합니다. 당시 그는 자동차라는 고속 메탈 덩어리들이 서로 충돌하는 경우가 생각보다 적어 의아했다고 하죠.
그러나 시간이 흐르면서 그는 자동차 충돌 사고가 꽤 빈번히 발생하고 때로는 치명적인 결과로 이어진다는 사실을 알게 되었습니다. 실제로 전세계에서 매년 135만 명이 자동차 사고로 생명을 잃고, 수백만 명 이상이 중상을 입습니다.
“우리 팀원 다수가 치명적인 교통 사고의 직간접적인 영향을 경험했습니다”라고 말하는 아이유드 CEO 또한 도로에서 2명의 친지를 잃었습니다. “이 같은 경험은 도로 안전성 개선을 위한 테크놀로지를 세상에 내놓겠다는 우리의 의지를 더욱 확고히 하는 바탕이 되어줍니다.”
MIT 출신의 학자이기도 한 아이유드 CEO는 자율주행 자동차 분야에서 박사 학위를 취득하기 전에 무인 위성과 드론 안전성을 연구했습니다. 대학원 재학 시절부터 자율주행 자동차에 발맞출 수 있는 스마트 도로를 꿈꾸기 시작했고, 이러한 비전이 더크의 출발점이 됐습니다. 그 과정에서 그는 위험 행동 예측용 AI 시스템으로 특허를 획득하기도 했습니다.
교차로 분석하기
초기 활용 사례에서 더크는 교차로와 보행자의 안전에 집중했습니다. 디트로이트에서 가장 위험한 곳으로 간주되는 번화가의 교차로에서 자사 테크놀로지를 검증하기로 결정했죠. 이 교차로에는 카메라와 레이더가 설치되어 있지 않아 직접 조달한 뒤 모니터링 작업을 시작했습니다.
지난 3년간 더크는 이 교차로에서 하루 24시간 내내 차량과 도로 이용자의 모습을 포착한 장면 수만 개를 캡처해 학습했습니다. 이 데이터를 기반으로 정지 신호 위반과 보행자의 위험 행동을 예측하고 모델을 미세 조정했죠. 모니터링을 진행하는 교차로와 도로의 수가 증가함에 따라 더크는 자사의 모델을 꾸준히 확장하고 있습니다. 이때 모든 데이터가 익명화되며, 도로 이용자의 개인 정보는 수집도 저장도 되지 않습니다.
더크의 모델들은 사고를 야기할 가능성이 있는 행위와 그렇지 않은 행위를 판별할 수 있으며, 현재 95% 이상의 정확도를 달성하기 위해 노력하는 중입니다. 고위험군으로 간주되는 사례는 추가 분석과 문서화를 위해 더크의 GPU 클라우드 인스턴스에 업로드됩니다. 궁극적으로 이 시스템은 커넥티드 카(connected car)와 자율주행 자동차에 알림을 보내고 임박한 위험을 경고할 수 있게 될 전망입니다.
아이유드 CEO는 “운전자가 정지 신호를 무시하고 달리는 차량을 감지한다면 그때는 너무 늦습니다”라면서 이렇게 설명합니다. “운전자에게 2초만 미리 고지해도 적당한 대처를 통해 충돌을 모면할 기회를 모색할 수 있습니다.”
디트로이트 검증은 더크의 시스템이 잠재적 사고를 효과적으로 식별할 수 있음을 입증했습니다. 이 테크놀로지에 주목해온 미시건 교통부는 더크와의 협력을 확대해 해당 시스템을 디트로이트 내 연계도로 40Km 구간의 65개 주요 교차로에 배포할 계획입니다.
더크는 미국 오하이오주 콜럼버스 외곽의 더블린과 라스베이거스에도 자사 테크놀로지를 배포해왔으며, 캘리포니아 교통부와는 시범 운영을 진행하고 있습니다. 플로리다와 텍사스의 여러 도시와 더불어 캐나다에 도입하는 방안도 논의 중입니다. 더 멀게는 두바이에도 시스템을 배치하고 현지의 도로교통당국과 협력해 배포 지역을 확대하고 있습니다.
적합한 GPU 선택하기
더크의 엣지 유닛에는 NVIDIA GPU와 하드웨어 가속 기능이 탑재되어 대량의 사물 인터넷 데이터를 실시간으로 처리할 수 있습니다. 현재 NVIDIA RTX와 T4, Jetson Nano와 AGX Xavier, TX2 등 다양한 GPU용으로 개발이 진행되고 있습니다.
NVIDIA와 더크는 GPU를 비롯해 다방면의 협업을 계속해왔습니다. 더크는 NVIDIA Inception 프로그램의 회원사이기도 한데요. 아이유드 CEO에 따르면 Inception 담당팀이 더크의 두바이 지사를 방문해 GPU 최적화 방법 등을 지원하고 있습니다. 또한 NVIDIA Metropolis 스마트 스페이스 AI 플랫폼에 더크의 시스템을 통합하는 과정이 진행되고 있습니다. 아이유드 CEO는 이것이 “자사 시스템의 확장을 돕는 위대한 플랫폼이 될 것”이라고 전망합니다.
더크의 제품은 주로 두 가지 크기의 유닛으로 구성됩니다. 기본 유닛은 1곳의 횡단보도에 1개의 박스를 설치할 때와 마찬가지로 단일 애플리케이션을 실행하며 Jetson AGX Xavier와 완벽한 짝을 이룹니다. 복잡하고 붐비는 교차로의 카메라 스트림에서 다수의 애플리케이션을 실행하기 위해 보다 정교하게 구축된 박스의 경우에는 더욱 강력한 NVIDIA T4 또는 RTX GPU가 필요합니다.
더크는 교통 계획의 입안자와 엔지니어에게 실시간 그래프와 사고 알림, 적외선 열지도 등 귀중한 통계와 정보를 제공해 도로 안전성의 평가와 개선에 기여할 것입니다. 또한 사고를 조사하는 정부 기관과 보험사에 법과학적 정보를 지원하고자 여러 보험사와 함께 관련 분야를 탐구하고 있습니다.
아이유드 CEO는 도시와 스마트 인프라, 자율주행 자동차 제조사와 제휴를 통해 시스템을 신속히 확장함으로써 자율주행 자동차가 도로에 대규모로 투입되기 전에 자사의 테크놀로지를 최대한 널리 배포할 방침이라고 설명합니다.
“더크 혼자만의 힘으로는 불가능한 일입니다. 우리에게는 미래 지향적인 도시와 협력 파트너가 필요합니다. 우리는 이들과 손잡고 배포를 확대해 비전 제로, 즉 도로 사망 사고 일체의 제거를 달성할 준비를 하고 있습니다.”