펜실베니아 대학의 한 연구팀이 벌레의 신경회로에서 착안한 자동차 충돌 회피 시스템을 시험했다. 길에서 차 앞유리창에 날아와 부딪히는 벌레는 본 적이 있는 운전자라면 이것이 가능한 일인지 의심할 수도 있겠지만 서로를 피하는 벌레의 능력은 자동차의 충돌 예방 기능을 향상시킬 수 있다.

레이더, 라이다(LiDAR), 자율주행 소프트웨어와 같은 차량의 충돌 회피 시스템(CAS)이 빠르게 증가하고 있지만 야간 주행은 여전히 위험한 숙제로 남아 있다. 해가 진 후 운전대를 잡는 시간은 길지 않지만 이 시간 동안 전체 교통사고 사망자의 50%가 발생한다. 이것을 알기 때문에 많은 연구자들은 자연스레 점점 더 복잡한 (나아가 훨씬 더 에너지를 많이 사용하는) CAS를 개발하려는 성향을 띠었다. 그러나 새로운 연구는 문자 그대로 ‘벌레의 두뇌’에서 영감을 얻은 방법이 길 위에서 모두의 안전을 지키는 데 도움이 될 것이라고 한다.

미국 펜실베니아 주립 대학의 연구팀은 미국화학학회(ACS)의 나노과학분야 학술지 ACS Nano에서 이 새로운 연구에 대해 자세히 설명했다. 이 연구에 따르면 메뚜기, 집파리와 같은 곤충으로부터 새로운 충돌 방지 프로그래밍을 위한 중요한 영감을 얻을 수 있다. 현재의 많은 시스템은 자동차 주변의 실시간 이미지 분석에 의존하는데 빛이 부족하거나 비가 오는 상황 등에서는 정확도가 심각하게 저하되는 경우가 많다. 레이더와 라이다 기술은 이러한 문제 중 일부를 해결할 수 있지만 무게와 에너지 소비량을 증가시켜 큰 비용이 발생한다.

그러나 일반적인 벌레는 고급 신경망이나 기계학습 없이도 비행 도중 서로 부딪히지 않는다. 대신에 그들은 여행 중 비교적 간단하고 에너지 효율이 좋은 장애물 회피 신경회로를 통해 길을 찾는다. 연구팀은 이를 고려하여 단일 변수(자동차의 헤드라이트 강도)에 의존하는 벌레 신경회로의 반응에 기반한 새로운 알고리즘을 고안했다. 그 덕분에 개발자들은 탐지 및 처리 장비를 더 작고 에너지 소비가 적은 장치로 결합할 수 있었다.

“더 작은”이라는 표현은 충분한 표현이 되지 못할 수 있다. 새로운 감광성 “멤트랜지스터(memtransistor)” 회로는 이황화 몰리브덴으로 구성된 “굉장히 얇은” 구조의 40 평방 마이크로미터(µm)만을 측정한다. 게다가 멤트랜지스터는 수백 피코줄의 에너지만을 필요로 하는데 이는 현재 자동차의 CAS가 필요로 하는 것보다 수만 배 적은 전력이다.

곤충에서 영감을 얻은 버그 브레인 회로(bug-brained circuitry)는 실제 야간 시나리오 테스트에서 잠재적 충돌을 감지하는 능력이 거의 혹은 전혀 감소하지 않았다. 그리고 작동하는 동안 운전자에게 2~3초 만에 발생할 수 있는 차량 추돌 사고의 가능성을 알렸다. 이는 운전자가 필요에 따라 올바르게 주행을 정비할 수 있는 충분한 시간이다. 연구원들은 차량 제조업체들이 새로운 버그 브레인 회로를 기존 CAS 시스템에 통합함으로써 훨씬 부피가 적고 에너지 효율적인 야간 주행 안전 프로토콜을 제공할 수 있을 것이라고 주장한다. 그러나 불행하게도 그리고 어쩌면 아이러니하게도 이 연구는 영감을 주는 벌레들이 고속도로에서 자동차 앞유리창에 부딪히는 것을 피할 수 있는 획기적인 방법을 언급하는 데 실패했다.

※이 기사는 popsci.com 원문을 바탕으로 작성됐으며, 번역은 파퓰러사이언스코리아 소속 기자가 도왔습니다. 

/글 ANDREW PAUL & 이가영 기자