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운전자의 의도를 예측하다! 인공지능을 활용한 지능형 운전자 지원 시스템 Cloud Programming World Cup 대상 VAEGIS 팀

자동차를 뜻하는 ‘Vehicle’과 고대 그리스 신화에 나오는 제우스 신의 방패 ‘AEGIS’를 합성한 VAEGIS! 팀명에는 운전 시 각종 위험 상황을 막아주는 소프트웨어를 개발하자는 의미가 담겨 있다. 자동차공학과의 이상헌 교수의 지도 아래 컴퓨터공학부 학생들이 모인 팀은 작년 일본 도쿄에서 열린 Cloud Programming World Cup에서 최종 우승(대상)을 차지하며 주목을 받았다. 놀라운 점은 팀원 모두 처음 참가하게 된 대회라는 것이다. 이들이 세계무대에서 우승을 차지할 수 있었던 비결은 무엇일까?

세계무대에 널리 알린 국민인의 위상

Cloud Programming World Cup은 3차원 가상현실(VR), 도시모델링, 교통 및 드라이빙 시뮬레이션 소프트웨어 등을 개발·판매하는 ‘FORUM8'에서 후원하는 국제 대학생 소프트웨어 경진대회다. 작년 4월부터 11월까지 일본, 중국, 오스트레일리아, 싱가포르 등 6개국 27개 팀이 참여했다. 이 가운데 8개 팀이 본선 무대에 올랐고, 국민대 VAEGIS 팀이 최종 우승(대상)을 차지했다. 본선에 진출한 유일한 한국 팀이었다. 이들의 우승 비결은 무엇이었는지 강환철 팀장에게 물었다.

“이전에 GM에서 주최한 글로벌 대회인 PACE Annual Forum에 참여한 적이 있어요. 이번 대회와 비슷한 주제라 컨셉트 파악이 빨리 이루어진 것 같아요. 어떻게 개발할지 방향도 잘 잡을 수 있었죠.”

VAEGIS 팀은 인공지능(AI)을 통해 운전자의 의도를 예측하고 위험요소를 사전에 판단·경고해주는 지능형 운전자 지원시스템 ‘VAEGIS : Car that Knows Before You Do via Deep Learning'을 제안했다. 독창성과 기술 완성도 부문에서 높은 평가를 이끌어냈다.

TECH STORY

기술적 특징
VAEGIS 팀은 운전자 의도 예측 모델에 이미지 분류 학습 모델에 자주 쓰이는 Convolutional Neural Network를 사용했다. 그 이유는 1차원 데이터들을 시계열(time series) 데이터로 합쳐서 2차원 데이터로 만들고 이 2차원 데이터를 이미지처럼 이용해 신경망으로 데이터의 시간에 따른 데이터 패턴을 파악할 수 있도록 하기 위해서였다.

개발 과정
VAEGIS 팀의 프로젝트 이름은 Car that Knows Before You Do via Deep Learning이다. 이 소프트웨어는 운전자의 고개와 시선의 움직임과 주변 교통 정보를 통해 운전자의 차선 변경 의도를 예측하고 주변 상황을 파악하여 차선 변경이 위험한 상황이면 경고해준다.
개발 과정은 우선 아이트래커에서 시선 좌표와 고개 움직임 데이터를 얻는다. 이 시선 좌표가 어떤 곳을 주시하고 있을 때 나타나는 데이터인지 라벨링한다. 시선은 좌측 사이드미러, 우측 사이드미러, 정면 이렇게 세 가지로 나뉜다. 그리고 가상현실 소프트웨어 UC Win/Road의 소스코드를 수정해서, 각종 교통 정보를 원하는 형식으로 저장할 수 있도록 한다.
이렇게 운전자 데이터와 교통 데이터를 모은다. 이렇게 수집된 데이터를 팀이 구현한 딥러닝 모델에 넣고 학습시킨다. 그리고 모델이 운전자의 차선 변경 의도를 예측할 수 있도록 한다. 학습은 한 번 만에 되는 것이 아니라 데이터의 질과 양, 최적화 기법 등에 따라 정확성이 크게 달라진다.

자동차공학 분야와 소프트웨어 분야의 융합

VAEGIS 팀은 이상헌 교수가 자동차 소프트웨어 융합 프로젝트로 인원을 모집했고, 강환철 팀장과 김나연 학생이 먼저 참여한 이후 나머지 팀원들이 합류하게 되었다. 팀원들은 모두 포스카 동아리 출신이다.

이들은 같은 주제로 지난해 여름, 멕시코에서 열린 GM PACE Annual Forum에 참여했다. 당시엔 오픈소스 시뮬레이터를 이용해 개발했지만, 오픈소스는 한계가 있었다. 더 나은 소프트웨어인 ‘UC Win/Road’를 찾게 되었지만, 가격이 너무 비싸 차마 구매할 수 없었다. 하지만 Cloud Programming World Cup 대회에서 대회 참여 기간 동안에 UC Win/Road 소프트웨어의 무료 라이센스를 제공했다. VAEGIS 팀은 7월초 제안서를 작성하고 8월부터 개발을 시작했다. 강환철 팀장은 “분야별로 팀을 나눠 체계적으로 작업했다”며 개발 과정을 설명했다.

“시선 추적기를 이용해 운전자의 데이터를 모으는 일, 시뮬레이터에서 차량 데이터를 뽑아내는 일, 그리고 딥러닝 모델을 구성하는 일 등 팀을 세부적으로 나눴어요. 분야별로 작업한 이후에는 일주일에 한 번씩 교수님과 진행 상황을 체크했습니다. 어려운 부분은 교수님께 도움을 요청했고요.”

▲ (왼쪽 맨위부터 시계방향) 강환철 팀장, 유지은, 이승윤, 현혜림, 오한샘, 김나연, 지영석

김나연 학생은 “대회가 얼마 남지 않은 상태에서 추석을 맞이했어요. 그때 집에도 못 가고 다들 밤새우면서 준비했거든요. 힘든 과정을 거친 후에 상을 받을 수 있어서 정말 기뻤어요.”라며 보람을 드러냈다.
센서 프로그램에서 정보를 수집한 지영석 학생은 “UC Win/Road 프로그램을 처음 접해서 힘들었다”며 당시를 회상했다.

“처음 접한 언어라 힘들었어요. Forum8에서 만든 프로그램이라 어떻게 사용하는지 해당 회사 개발자와 소통해야 했죠. 그런데 일본 회사라서 일본어로 의사소통이 이루어졌어요. 일본어를 할 줄 아는 사람이 없어서 애를 먹었죠. 하지만 우승한 순간 모든 노고가 싹 사라졌습니다. (웃음)”

VAEGIS 팀은 5월 중순에 국토교통부에서 주최하는 국제 대학생 창작 자동차 경진대회의 자율주행 자동차 부문에 참여한다. 이어서 7월 말 GM 주최로 미국에서 PACE Annual Forum이 열려 준비 중이다. VAEGIS 팀원들뿐만 아니라 동아리 포스카의 몇몇 팀원도 합류할 예정이다. 팀원들은 수상이 목표가 아니라 학부생으로서 경험하기 어려운 도전에 가치를 두고 있다고 입을 모았다. 캡스톤프로젝트와 알파프로젝트까지 참여하며 도전에 도전을 거듭하는 VAEGIS 팀. 이들의 성장이 어디까지 이어질지 기대가 된다.

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