AI 인공지능 자율주행 자동차 조립하기

도서는 앤써북 출판사 서평단에 선정되어 제공받았습니다.

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안녕하세요.

최근 학교 현장이나 동아리 활동에서 엔트리나 아두이노를 활용한 코딩 수업이 정말 활발하게 이루어지고 있죠. 하지만 블록 코딩이나 간단한 텍스트 코딩을 넘어, "진짜 딥러닝과 인공지능 자율주행을 구현해보고 싶다!" 하는 중등 고학년이나 고등학생들을 만나면 기존 교구들로는 조금 아쉬움이 남기 마련입니다.

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아무래도 아두이노에 비해 하드웨어 사양이나 리눅스 기반 환경 때문에 진입장벽이 조금 있는 편이지만, 그만큼 깊이 있는 프로젝트가 가능한 것이 바로 라즈베리파이(Raspberry Pi)인데요.

 

오늘은 고등학교 인공지능(AI) 동아리나 심화 프로젝트 수업에서 교재로 활용하기 딱 좋은 신간 도서, <라즈베리파이 5로 배우는 AI 인공지능 자율주행 자동차 만들기 + 데이터 수집·학습 + 딥러닝>을 소개해 드리려고 합니다.

이 책을 100% 활용하기 위해 꼭 필요한 준비물이 바로 실습 키트인데요. 다두이노(daduino)에서 출시한 전용 자율주행 자동차 실습 키트를 활용해 보았습니다.

책의 저자분이 직접 운영하는 곳에서 나온 키트라 그런지, 책에 나오는 하드웨어 구성과 완벽하게 매칭되어 조립과 실습 과정에서 혼선이 전혀 없다는 장점이 있습니다.

 

 

라즈베리파이 5의 규격과 모터 드라이버, 전원 보드가 깔끔하게 안착할 수 있도록 전용 확장 보드(v16 등)와 프레임이 견고하게 구성되어 있습니다.

라즈베리파이 5는 기존 버전보다 높은 전력을 요구하는데, 키트에 포함된 충전 및 전원 관리 모듈 덕분에 모터 구동과 인공지능 연산 중에도 딜레이나 꺼짐 현상 없이 안정적으로 작동합니다.

 

단순히 부품을 따로따로 구매하다 보면 호환성 문제나 전력 부족으로 라즈베리파이가 고장 날 위험이 있는데, 이렇게 검증된 올인원 키트를 활용하니 하드웨어 트러블 슈팅 시간을 획기적으로 줄일 수 있었습니다. 덕분에 학생들이 오롯이 파이썬 코딩과 딥러닝 알고리즘 학습에만 집중할 수 있는 환경이 만들어집니다.

 

 

챕터1에서는 인공지능에 대한 설명

챕터 2에서는 조립 및 원격 환경 구성으로 되어 있는데요.

처음에 자동차를 조립하는 과정을 통해 하드웨어와 소프트웨어의 연결 구조를 이해하게 되는데요.

학생들이 카메라 모듈을 차체 전면에 직접 장착하고 각도를 조절하면서, "인공지능이 도로를 잘 인식하려면 카메라의 물리적 위치와 화각이 얼마나 중요한지"를 몸소 배웁니다. 또한 시행착오를 경험하면서 공학에 대한 이해도가 생겨 매카니즘을 이해하게 됩니다.

 

 

 

 

접기/펴기

AI 인공지능 자율주행 자동차 조립하기

 

 

왜 아두이노가 아니라 '라즈베리파이 5'일까?

많은 분이 처음 코딩 교구를 고를 때 아두이노와 라즈베리파이 사이에서 고민하십니다. 아두이노는 센서 값을 읽고 모터를 제어하는 단순한 '임베디드 제어'에는 훌륭하지만, 복잡한 인공지능 연산이나 영상 처리(OpenCV)를 하기에는 컴퓨팅 파워가 턱없이 부족합니다.

반면, 라즈베리파이 5는 손바닥만 한 크기임에도 불구하고 PC와 다름없는 강력한 성능을 자랑합니다.

• 강력한 CPU & GPU: 카메라로 들어오는 실시간 도로 영상을 분석하고 동적 물체를 감지할 수 있습니다.
• 리눅스OS 기반: 파이썬(Python) 환경에서 텐서플로, 파이토치 같은 실제 AI 라이브러리를 그대로 구동할 수 있습니다.
• 확장성: 웹 서버를 직접 구동하거나, 수집한 데이터를 파일 형태로 자유롭게 저장·학습시킬 수 있습니다.

 

따라서 인공지능의 핵심인 '데이터 수집 > 모델 학습 > 딥러닝 적용'의 풀 사이클을 온전하게 경험하려면 라즈베리파이가 필수적이며, 고등학생 수준에서 탐구 보고서나 포트폴리오를 작성하기에 이보다 좋은 플랫폼은 없습니다.

책에서는 원격개발환경으로 세팅하는 방법을 설명해 주는데요.

전 라즈베리파이에 직접 모니터, 키보드, 마우스 연결해서 작업을 했습니다.

출판사에서 제공해 주는 파일을 바로 다운로드해서 코딩 작업을 대신했는데요.

파이썬 코드를 수정해 보면서 코드에 대한 이해도를 높여가고 인공지능 서비스가 어떻게 만들어 지는지 경험할 수 있어, 처음 프로젝트를 시작할 땐 먼저 책을 따라 해보는 것이 좋을 것 같아요.

이 책은 단순히 이론을 나열하는 책이 아닙니다. 라즈베리파이 5를 기반으로 실제 움직이는 인공지능 자율주행 자동차를 만들고 운영하는 것을 최종 목표로 삼고 있습니다.

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요즘 인공지능 교육에서 가장 중요한 언어가 바로 파이썬(Python)이죠? 이 책은 모든 코딩 과정이 파이썬으로 친절하게 설명되어 있어, 학생들이 자연스럽게 파이썬 실전 문법과 인공지능 알고리즘을 체득할 수 있도록 돕습니다.

특히 칭찬하고 싶은 부분은 '단계별 따라하기(Step-by-Step)' 방식이 정말 잘 짜여 있다는 점입니다.

자율주행 자동차의 하드웨어를 직접 조립하고 원격으로 조종하는 단계부터 시작해,

주행에 필요한 데이터를 직접 수집(카메라 영상 및 조종 값)하고,

인공지능 딥러닝 모델을 생성하여 스스로 트랙을 주행하게 만드는 6단계의 프로세스를 완벽하게 가이드합니다.

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라즈베리파이가 아무리 좋아도 처음 시작할 때 개발 환경 설정이나 예외 오류(Error) 때문에 중도 포기하는 학생들이 정말 많습니다. 하지만 이 책은 검증된 전체 소스 코드를 아낌없이 제공해 주기 때문에 가이드라인을 차근차근 따라 하기만 해도 낙오자 없이 완성도 높은 프로젝트를 수행해 낼 수 있습니다.

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코드가 막힐 때는 제공되는 샘플 소스를 분석하며 "왜 이 부분에서 이 라이브러리가 쓰였을까?", "데이터는 어떻게 가공되어 인공지능 모델로 들어갈까?"를 생각하며 오류를 해결하는 과정 그 자체가 학생들에게는 엄청난 자산이 됩니다.

이 책은 혼자서 독학하는 것도 좋지만, 고등학교 인공지능 동아리나 정보 과학 소모임에서 한 학기 혹은 1년짜리 장기 프로젝트 교재로 활용했을 때 가장 빛을 발할 것 같습니다.

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하드웨어 기기 조립을 좋아하는 학생, 파이썬 소스 코드를 분석하고 다듬는 것을 좋아하는 학생, 데이터를 수집하고 인공지능 모델을 훈련(Training)시키는 역할을 맡은 학생 등 역할을 나누어 협업하기에 아주 좋습니다. 그리고 자율주행 트랙을 만들어 자동차가 스스로 장애물을 피하거나 차선을 따라 부드럽게 주행하는 모습을 시연하는 것만큼 직관적이고 멋진 동아리 성과물은 없으니까요.

 

 

기존의 단순한 아두이노 라인트레이서에 지루함을 느꼈거나, 한 단계 더 높은 하이엔드 인공지능 프로젝트에 도전해보고 싶은 청소년, 그리고 이들을 지도하시는 선생님들께 라즈베리파이 5로 배우는 AI 인공지능 자율주행 자동차 만들기를 적극적으로 추천해 드립니다.

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