AI 기반 운전자 모터링 시스템, 왜 NPU가 최선의 선택일까요?
- Chang Sun Park
- 9월 9일
- 3분 분량
운전자 모니터링 시스템(Driver Monitoring System, 이하 DMS)은 이제 차량 옵션 사양을 넘어 미래 자동차의 핵심이자 법적으로 의무화된 안전 기술로 자리 잡아 가고 있습니다. DMS의 기본 개념부터 NPU를 활용한 장치 구현 방안을 알아보겠습니다.
DMS 개념과 핵심 기술
DMS는 차량 내부에 장착한 근적외선(NIR) 카메라 같은 센서와 AI 알고리즘으로 운전자의 상태를 실시간으로 파악하는 능동형 안전 시스템입니다. 이 시스템의 가장 중요한 목표는 졸음운전이나 부주의로 발생하는 교통사고를 예방하는 것입니다.
DMS는 보통 네 가지 단계를 거쳐 작동합니다. 먼저 NIR 카메라로 운전자의 얼굴 이미지를 감지하고 AI 모델이 이 이미지에서 얼굴 특징점, 머리 위치, 시선 방향, 눈 깜빡임 빈도 등 핵심 생체 정보를 분석합니다. 시스템은 이 정보를 종합해 운전자가 졸고 있는지 혹은 주의가 산만한지 판단하고, 위험 상황이라고 판단되면 즉시 시각, 청각, 촉각 등 다양한 방식으로 경고를 보냅니다. 나아가 다른 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS)과 연동하여 스스로 사고 위험을 줄이기도 합니다.
과거에는 운전대 조작이나 차선 이탈 같은 주행 패턴으로 운전자의 피로를 간접적으로 추정했습니다. 하지만 이제는 카메라로 운전자를 직접 관찰하기 때문에 훨씬 빠르고 정확하게 위험을 감지할 수 있습니다. 최근에는 심박수나 호흡 같은 생체 신호까지 통합해 분석하는 하이브리드 방식으로 기술이 발전하고 있습니다.
DMS 관련 규제 동향
DMS 시장이 빠르게 성장하는 가장 큰 이유는 바로 유럽연합(EU)의 강력한 안전 규제 때문입니다. EU는 모든 신차에 첨단 안전 시스템 장착을 의무화했는데, DMS가 중요한 역할을 합니다.
EU의 규제는 단계적으로 시행됩니다. 2024년 7월부터 모든 신차에 ‘운전자 졸음 및 주의 경고(DDAW)’ 기능이 의무화되었고 2026년 7월부터는 ‘첨단 운전자 주의 산만 경고(ADDW)’ 기능까지 모든 신차에 확대 적용됩니다.
또한, 유럽의 신차 안전도 평가인 Euro NCAP은 2023년부터 DMS 탑재 여부를 평가 항목에 추가했습니다. 높은 안전 등급을 받으려면 사실상 DMS를 필수로 장착해야 합니다. 이러한 유럽의 강력한 규제는 전 세계 자동차 시장의 표준이 되고 있습니다. 우리나라 역시 레벨 3 자율주행차에는 DMS 장착을 의무화하고 있습니다. 이처럼 규제가 강화되면서 DMS의 핵심 부품인 카메라와 프로세서는 모든 차량의 기본 사양이 되어가고 있습니다.
안전을 넘어 편의까지 제공하는 쪽으로 진화 중
DMS는 사고 예방이라는 핵심 안전 기능을 넘어 운전자의 편의성을 높이고 새로운 경험을 제공하는 방향으로 발전하고 있습니다.
가장 중요한 기능은 역시 졸음과 주의 산만을 감지하는 것입니다. 시스템은 운전자의 눈꺼풀 감김 시간, 하품, 고개 숙임 등을 정밀하게 분석해 졸음운전 신호를 포착합니다. 또한, 운전자가 전방을 주시하지 않거나 휴대폰을 사용하는 등 위험한 행동을 하면 즉시 경고를 보냅니다. 최근에는 운전자의 미세한 행동 변화를 분석해 음주 상태를 감지하는 기술까지 활발히 연구되고 있습니다.
이제 DMS는 안전을 넘어 운전자 인증과 개인화 서비스까지 제공합니다. 얼굴 인식 기능으로 운전자를 식별해 시동을 걸어주거나, 미리 설정해 둔 좌석 위치, 실내 온도, 인포테인먼트 시스템을 자동으로 맞춰줍니다. 얼굴 인식만으로 주유나 통행료를 결제하는 간편한 차량 내 결제 기능으로도 활용할 수 있습니다.
궁극적으로 DMS 기술은 운전자뿐만 아니라 차량 내부 공간 전체를 이해하는 실내 감지 플랫폼으로 진화하고 있습니다. 차량 내 모든 탑승객을 모니터링하여 뒷좌석에 아이가 혼자 남겨지는 일을 막고, 탑승자의 자세에 맞춰 에어백을 최적으로 터뜨리는 지능형 안전 시스템을 구현할 수 있습니다. 심지어 운전자의 심박수나 호흡을 확인하여 심장마비 같은 응급 상황을 감지하고, 차량 스스로 안전하게 정차한 뒤 구조를 요청하는 기술도 가능해집니다.
DMS 장치 구현에 NPU가 매력적인 선택인 이유
DMS처럼 안전과 직결된 시스템은 데이터를 외부 서버로 보내 처리할 수 없습니다. 모든 데이터 분석과 판단은 차량 내부, 즉 온디바이스(On-device) 환경에서 즉시 이루어져야 합니다. 그 이유는 명확합니다.
먼저 실시간 반응성 때문입니다. 운전자의 찰나의 졸음도 놓치지 않으려면 데이터 처리 지연이 없어야 합니다. 다음으로 개인정보에도 유리합니다. 운전자의 얼굴과 같은 민감한 정보가 외부로 유출될 위험을 원천적으로 차단해야 합니다 안정적인 작동 보장도 중요 이유입니다. 터널이나 지하 주차장처럼 통신이 끊기는 상황에서도 DMS는 완벽하게 작동해야 하기 때문입니다.
이러한 온디바이스 AI를 구현하려면 제한된 전력으로 복잡한 AI 연산을 빠르고 효율적으로 처리할 특화된 반도체가 필요합니다. 바로 이런 이유로 NPU가 주목받고 있습니다. NPU는 AI 연산에 최적화되어 기존의 CPU나 GPU보다 훨씬 적은 전력으로 높은 성능을 낼 수 있습니다. 특히 차량 환경에서는 절대적인 성능보다 전력 효율성(TOPS/Watt)이 더 중요하므로 저전력 고효율 NPU가 최적의 해결책입니다.
물론 뛰어난 하드웨어만으로는 부족합니다. AI 모델을 차량용 저사양 프로세서에 맞게 작고 효율적으로 만드는 소프트웨어 최적화 기술도 반드시 필요합니다. 이를 통해 하드웨어의 성능을 극대화할 수 있습니다.
NPU를 활용한 DMS 구현
딥엑스는 이러한 온디바이스 AI 시장에 최적화된 저전력 고효율 NPU 라인업을 갖추고 있습니다. 예를 들어 딥엑스의 DX-M1 칩셋은 작은 크기에도 불구하고 높은 AI 연산 성능과 전력 효율을 자랑합니다.
딥엑스의 NPU를 활용하면 카메라가 촬영한 영상을 차량의 메인 프로세서가 아닌 NPU 모듈이 전담하여 분석하게 됩니다. 이를 통해 메인 프로세서의 부담을 줄이고 DMS의 반응 속도와 효율성을 크게 높일 수 있습니다.
앞서 살펴본 바와 같이 DMS의 대중화는 거스를 수 없는 흐름이 되었습니다. 강화되는 안전 규제와 소비자의 높은 요구 수준을 만족시키기 위해 저전력 고효율 NPU를 기반으로 한 온디바이스 AI 기술이 미래 자동차의 핵심 경쟁력이 될 것입니다.
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