일론 머스크가 발명한 특허 알아보기 – KR20210121161A 특허

최근에 테슬라 자동차를 구매하려고 이런 저런 정보를 찾는 와중에, 테슬라가 센서 종류를 비전 센서로 단일화하려는 시도를 계속해서 하는 이유가 궁금해서 특허도 함께 찾아보고 있습니다. 지난 번 포스팅에서는 초음파 센서를 제거한 이유가 궁금해서 비전 센서 특허에 대해서 알아보았는데요.

그러다, 일론 머스크가 발명한 특허가 눈에 띄어서 이 특허 이야기를 써보고자 합니다.

이제부터 설명 드릴 내용은 2020년에 국제출원이 진행되어, 한국에 진입한 공개특허공보 제10-2021-0121161호(이하, 일론 머스크가 발명한 특허)의 내용입니다.

일론 머스크가 발명한 특허는 무슨 내용일까?


1. 이 특허는 무엇을 위한 것인가? 청구항 1항의 탐색

일론 머스크가 발명한 특허는 일론 머스크가 예의상 발명자로 들어간 것도 아니고, 본인이 발명자의 가장 위에 이름을 위치하고 있습니다. 보통 기여율이 가장 큰 사람을 위에 표시하게 되는데요, 그런 관행에 비추어 보면, 이 특허는 일론 머스크의 발명자 지분이 가장 크다고 볼 수 있습니다.

이 특허는 우선 자율 주행 분야에 관한 특허입니다. 특허가 어떤 내용인지는 청구항 1항을 보면 간단하게 알 수 있습니다.

이 특허의 청구항 1항을 살펴보면 대략적으로 아래의 구성들로 이루어져 있습니다.

(1) 특정 타겟과 연관된 지리적 위치의 식별을 수신

(2) 센서 데이터를 사용하여 차량을 둘러싼 환경을 생성하기 위한 기계 학습 모델 활용

(3) 환경을 표현을 사용하여 타겟 위치에 대한 경로를 계산

(4) 경로, 센서 테이터에 기초하여 차량을 자동으로 운행하기 위한 명령을 제공

위 구성을 쉬운 말로 풀이해 보자면, GPS와 같은 위치 신호와, 센서 데이터들을 머신 러닝 모델을 이용하여 적절히 처리해서 자율 주행을 위한 명령을 생성하겠다는 말입니다.

이것은, 다른 자율 주행 알고리즘에서도 통상적으로 사용하는 아주 범용적인 구성들입니다.

다시 말해, 권리범위가 아주아주 넓은 자율 주행 특허를 출원한 것입니다.

당연히 이대로 등록되기는 어렵습니다. 이런 기술들은 종래의 자율 주행 특허 문헌에 수없이 많이 기재되어 있기 때문입니다. 심사관의 거절에 따라, 보정을 수행하면서 권리범위는 점점 구체화되게 될 것입니다.

청구항 1항이 너무 광범위하게 기재되어 있다는 점에, 이 특허가 자율주행 분야에서 굉장히 넓은 범위의 권리를 확보할 목적을 가지고 있다는 사실을 알 수 있습니다.


2. 일론 머스크 특허의 핵심 기술

일론 머스크가 발명한 특허 명세서를 읽다 보면, 차량을 목적지까지 자율적으로 호출하는 기술에 대해서 기재하고 있습니다. 이 때, 사용자의 위치를 지도의 핀에 대응시키고, 사용자 위치로 차량을 이동시킬 때에 주행 가능 공간과 주행 불가능 공간을 설명하는 점유 그리드(occupancy grid)를 사용합니다.

여기까지 읽어보니 느낌이 옵니다. 이 특허는, 테슬라 차량의 스마트 서먼(smart summon) 기술에 관한 특허였습니다. 이 기술에 대한 아이디어를 일론 머스크가 냈나 봅니다. 이 기술은 실제 테슬라 오너들이 유튜브에도 활발하게 올리는 컨텐츠이기도 합니다. 단순히 주차만 도와주는 것이 아니고, 사용자가 위치한 곳까지 무인으로 운전해서 오는 기술이라 보기에도 굉장히 신기하죠.

이러한 스마트 서먼 기술의 flow chart는 아래와 같습니다.

일론 머스크가 발명한 특허의 도3

여기서, 유심히 살펴보아야 할 부분은, 주행 가능 공간 결정, 점유 그리드 생성 과정입니다. 비전 데이터 수신은 말 그대로 카메라 이미지를 수신하는 것이고, 경로 목표는 차량의 현재 위치부터 사용자의 위치까지 이동 경로를 생성하는 것을 말하기 때문에 핵심이라고 보기는 어려울 것 같습니다.

그런데, 주행 가능 공간의 결정은 비전 데이터를 CNN에 입력해서 추론함으로써 주행 가능 공간과 불가능 공간으로 나누어 판단하는 것이기 때문에 일반적인 이미지 처리 기술이라고 볼 수 있습니다.

3. 점유 그리드란?

일론 머스크가 발명한 특허에서는 점유 그리드를 생성하는 과정을 상세히 개시하고 있습니다. 점유 그리드는 말 그대로, 격자 무늬로 이루어진 2차원 격자 또는 고도를 포함하는 3 차원 공간 격자를 의미합니다.

이 점유 그리드의 각각의 격자(그리드)들은 주행 가능 값(drivability value)라는 것을 포함합니다. 이 주행 가능 값은 해당 위치의 주행 가능 확률을 의미합니다. 즉, 테슬라의 자동차들은 혼자 움직일 때 움직이려는 지점의 주행가능 확률을 이용하여 움직인다는 것을 알 수 있습니다.

확률이기 때문에 0과 1사이의 값을 갖게 되는데요. 이 특허에서는, 보도와 같이 주행하면 안 되는 위치는 주행 가능 값을 0으로 설계하고, 자갈의 경우에는 주행 가능 값을 0.5로 설하는 등, 주행 지점의 환경에 따라 일정한 값을 갖도록 점유 그리드를 생성합니다.

점유 그리드도 머신 러닝 모델의 학습을 통해서 업데이트되고, 경로 탐색에 사용되는 점유 그리드는 마지막으로 생성된 점유 그리드로 초기화 됩니다.

그리고, 점유 그리드는, 비전 데이터 뿐만 아니라 다른 센서 데이터에 의해서도 보강될 수 있다는 점이 설명에 기재되어 있습니다. 초음파 센서를 같이 사용한다는 점이 종속항에도 기재되어 있는 것으로 보아, 초기 스마트 서먼은 카메라 외에 초음파 센서와 레이더 같은 다른 센서들도 같이 사용하고 있다는 점을 유추해 볼 수 있습니다.

테슬라는 생성한 점유 그리드를 사용자에게도 제공하여, 사용자가 점유 그리드를 참고하여 타겟 목적지를 선택할 수 있도록 하는 인터페이스도 제공을 합니다. 예를 들어, 중간에 연석이 있는 경우에 연석의 어느 부위까지 차를 끌어올릴 지도 결정할 수 있게 됩니다.

4. 정리

이 특허는 최우선 특허가 2019년에 출원되었고, PCT 출원을 통해 캐나다, 유럽, 호주, 중국, 싱가포르, 일본, 이스라엘에 진입한 상태로 확인됩니다. 또, 2023년에 미국에서 계속 출원(continuation application)까지 출원이 진행된 것으로 보아 테슬라 내부에서도 상당히 비중있는 특허로 보입니다.

최근에 초음파 센서도 제외된 것으로 보아서, 비전 데이터만으로 점유 그리드를 강화하는 방법도 지속적으로 연구되고 있을 것으로 보이는데요, 개인적으로는 후속 특허에 좀 더 자세하게 설명해 주었으면 합니다.

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