자율주행자동차 제어권전환연구 0 756

제어권 전환이란, 자율자동차가 사람의 조작없이 스스로 달리다가 특정 상황으로 인해 운전자에게 수동운전을 요구하는 경우를 말합니다. 달리는 자동차가 자동운전에서 수동운전으로 전환하는 경우 운전자는 그 시간 동안에 위험에 노출 될 수 밖에 없게 되는데, 그렇다면 사람이 차량 제어권을 넘겨받는데 얼마의 시간이 걸릴까.
연구 결과는 대략 약 ‘4초’ 입니다. 차량 시스템의 알림으로 운전자가 이 사실을 인지하고 운전모드로 전환하는데 ‘4초’가 걸린다는 뜻입니다. 
또한, 운전에 착수한 이후 사람이 평소 운전 실력을 가지고 완전하게 운전에 복귀하는데는 평균 14초가 더 걸렸습니다. 즉, 자율주행차가 사람에게 운전을 요청하고 난 뒤, 사람이 인지하고 정상운전을 실행하는 데에 총 18초의 시간이 소요된다는 뜻입니다. 당연히 이 과정에서 운전자는 위험에 노출되게 되어있고, 사고 위험 가능성은 클 수밖에 없게 됩니다. 현재 정부가 목표로 한 2020년 상용화 자율주행자동차는 레벨3 수준인데 이 수준의 자율자동차는 차량이 운전복귀를 요청하면 즉시 운전에 복귀해야 하며, 이는 ‘부분 자율주행’인 셈인 것입니다. 제어권 전환의 시간을 줄이기 위한 관련 기술력이 도달하기 위해선 좀 더 많은 시간이 필요할 것입니다. 그러기 위해선 다양한 유저 인터페이스를 심도있게 연구할 필요가 있으며, 자율주행차가 제어권 전환을 요구할 때, 운전자의 상태를 파악할 수 있는 시스템도 갖춰질 필요가 있겠습니다.

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운전자지원시스템(ADAS) 0 890

ADAS(Advance Driver Assistance Systems): 첨단운전자 시스템. 운전 중에 발생할 수 있는 요소(센서오류+사람의 실수)를 파악하여 사전의 사고를 방지하는 시스템이다.

ADAS의 구성요소는 다음과 같이 예를 들 수가 있다.

  • ASCC(Advance Smart Cruise Control): 자동차의 속도제어 및 차간 간격에 따라 조정되는 시스템을 뜻하며 고속도로의 주행 및 도심에서 운전자의 피로도를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 안정성도 높여준다. 하지만 자체적인 돌발 위험성에 관련해서는 예방하기 어려우므로 운전자가 항상 주의를 갖고 있어야한다.

  • LDW(Lane Departure Warning): 방향지시등을 켜지 않은채 차선 변경시 경고해주는 장치이다.

  • LKA(Lane Keeping Assist): LDW기술에 더하여 스티어링 휠에 다시 반동을 주어 차선안쪽으로 유도시켜주는 장치이다.

  • LFA(Lane Following Assist): 차선을 보고 스티어링 휠을 조작하여 스스로 차선을 따라가는 장치이다.

  • VSM(Vehicle Stability management): 차량자세제어로써. 급제동, 급선회, 미끄러운 노면 등으로 차체가 불안정해질 때, 차량 전복과 회전을 방지하고 조향성과 제동능력을 확보하는 기술이다.

  • BSD(Blind Spot Detection): 가장 상용화 되어있는 ADAS기술 중에 하나이며, 사이드미러에는 안 보이는 차량의 접근을 감지해 표시해 주는 기능이다.

  • FCW(Forward Collision Warning): 전방의 차량과 충돌이 예상되는 경우 미리 경고를 주어 제동을 할 수 있게 하는 장치이다.

  • AEB(Advanced Emergency Braking): 자동긴급제동장치로써, 운전자에게 경고를 주었음에도 불구하고 운전자가 제동을 하지 못하는 경우를 대비하여 차량의 속도와 물체와의 거리를 계산하여 긴급상황 시 급제동 하는 장치이다.

  • ASS(Attention Assist System): 운전자의 동공을 실태 카메라로 관찰해 졸음상황을 감지해 운전자에게 경고 해 주는 장치이다.

  • PSB(Pre-Safety Belt): 차량이 정면 충돌 시 앞좌석 및 동승석 골반 쪽 벨트를 순간적으로 조여 충격을 최소화 하는 장치이다.

  • ESS(Emergency Stop Signal): 급제동이나 ABS가 작동되면 브레이크등이 자동으로 점멸되는 장치이다.

  • SHBA(Smart High-Beam): 마주오는 차량의 전조등을 인식해 상향등을 자동으로 점등 또는 소등하는 장치이다.

이처럼 앞으로 개발 되는 자동차의 ADAS기술은 Camera(카메라), Radar(레이더), Lidar(라이다), Ultrasonic(초음파)등의 최첨단 센서로 이루어져 있으며, 주행 시나 주차 시에 발생할 수 있는 위험요소를 사전에 예방할 수 있으며 운전자의 안전성을 더 확실하게 보장해 줄 수가 있게 될 것이다.

자율주행 기술레벨 0 4561

자율주행자동차는 특정 자율주행 기술레벨을 갖춘 자동차를 의미한다. 자율주행자동차의 성능과 안전을 확인하기 위해서는 해당 자동차에 장착된 자율주행시스템의 수준을 일정한 잣대로 평가하기 위한 레퍼런스가 필요한데, 이것이 바로 자율주행 기술레벨이다.  자율주행 기술레벨은 미국 연방도로교통안전청(NHTSA)이 레벨0부터 레벨4까지(총 5단계)로 구분하면서 최초로 정의하였다(’13.5).이후 유럽의 BAST(독일연방도로공단) 및 VDA(독일자동차협회)에서 자율주행의 기능적 정의를 명시하면서 발전(’13.7)하였고, SAE(세계자동차공학회)에서 초안(’14.1) 및 수정안(’16.9)을 통해 제안한 레벨0부터 레벨5까지(총 6계) 세분화된 내용이 현재 국제적으로 통용되고 있다. SAE에서 제안한 자율주행 기술레벨은 비록 민간에서 제안하였지만, 미국 교통부 및 UN에서 공식적으로 반영·채택했기 때문에 의미가 있다.
자율주행자동차의 레벨은 다음과 같이 정의해 볼 수가 있다.

 

자율주행기술이 적용되지 않은 ‘레벨 0’

SAE에서 정한 자율주행 등급 중 ‘0’에 해당하는 자동차는 말 그대로 자율주행과 관련된 어떠한 기술을 보유하지 않은 자동차를 뜻한다. 운전자가 모든 상황을 모니터링 해야하며, 단순한 일정 속도를 유지시켜주는 크루즈 컨트롤 등도 없는 자동차를 뜻한다.

차량운전 보조장치가 있으나 운전자의 개입이 필요하다면 ‘레벨 1’

‘레벨 1’은 쿠르즈 컨트롤, 차선이탈경보장치 그리고 긴급제동장치 등이 달린 자동차를 뜻한다. 지정된 속도를 유지하고 차선이탈시 경보음을 낸다고 하지만 결국은 운전자가 늘 도로 상황과 차량의 주행 상태를 점검하고 스티어링 휠에 항상 두 손이 놓여있어야 한다.

자동차 스스로 스티어링 휠을 돌리고 가속 또는 감속을 한다면 ‘레벨 2’

SAE 기준 ‘레벨 2’는 부분적 자율주행이라고 말한다. 다만 레벨 1과 다른 점은 조향장치와 함께 가속과 감속까지 시스템이 제어한다. 차선을 벗어나지 않도록 자동차 스스로가 조향 장치를 움직이고 앞차와의 간격 등을 고려해 스스로 속도를 줄이거나 내는 것도 가능하다. 현재 테슬라 오토파일럿 등이 이 ‘레벨 2’ 자율주행에 해당한다. 다만 여전히 운전자가 전방을 주시해야 하며 자꾸만 스티어링 휠에 손이 가게 만드는 등 마음은 아직 편하지 않다.

스스로 주행 할 뿐만 아니라 도로 장애물까지 피할 수 있다면 ‘레벨 3’

‘레벨 3’부터는 운전시 모니터링 기준이 사람에서 시스템으로 넘어간다. 그만큼 운전자의 주의가 많이 줄어든다. ‘레벨 3’ 등급이 적용된 대표적인 모델로 올뉴 아우디 A8을 들 수 있다. 이 등급에서는 자동차가 스스로 장애물을 감지해 회피하기도 하고 길이 막히면 돌아가기도 한다. 구글이 선보인 자율주행자동차 역시 ‘레벨 3’에 해당한다. 하지만 전문가들은 운전자가 완전히 마음을 놓을 수준은 아니라고 한다. 또한 자율주행이 가능한 운전 상황 등이 다양하지 못하다.

주변환경에 따른 다양한 도로 조건과 운전 상황에 대응한다면 ‘레벨 4’

이 단계는 SAE 기준상 ‘높은 등급의 자동화’를 의미한다. ‘레벨 3’보다 대응할 수 있는 도로 조건과 상황이 많다. 복잡한 도심과 골목, 커브 등 돌발 상황이 예상되는 도로에서도 자율주행이 가능하도록 설계됐다. 자율주행 기술을 연구하는 자동차 회사들은 2020년 이후 ‘레벨 4’를 만족하는 자율주행 자동차 개발을 위해 박차를 가하고 있다.

운전자가 개입하지 않아도 스스로 주행하는 꿈의 자율주행. ‘레벨 5’

‘레벨 5’ 단계에 자율주행 자동차는 사실상 무인자동차라고 해도 과언이 아닐 정도로 운전자의 개입이나 주의 등을 거의 요하지 않는다. 복잡한 도로에서도 100퍼센트 운전을 차에 맡겨도 전혀 불안하지 않다. 사실상 운전자라기보다 탑승자라는 개념이 적용되는 단계. 구분 용어로도 ‘FULL AUTOMATION’이라 칭한다.

 

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