About Autonomous Vehicle
자율주행 기술의 개요, 자율주행 자동차의 정의 및 필요성, 자율주행 자동차의 발전 동향
1.Definition
주변 환경을 인식, 위험을 판단, 적절한 제어를 자동차 스스로 할 수 있어 운전자의 개입이 최소화 된 자동차를 말한다. 미국 자동차 공학회에서 제시한 자율주행 단계는 다음과 같다.
간단히 정리하면
| Level | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 자율주행X | 속도 및 제동 등을 일부 제어 | 속도와 방향 제어 | 도로상황에 맞게 스스로 제어 | 운전자는 목적지 설정만 | 100%완전자율주행 |
0~2단계 : 사고시 운전자 책임
3~5단계 : 사고시 제조사 책임
2. History of Autonomous Vehicle
1956년 GWM Motorama라는 GM모터쇼에서 Highway of Tomorrow라는 영상을 통해 자율주행에 대한 컨셉이 소개되었고 자동차 업계에서 자율주행에 관심을 가지기 시작한다. 그러나 당시의 컴퓨터나 연산장치는 실용화 단계가 아니였고 레이더나 영상처리장치 또한 개발되지 않은 상태였다.
1970년대 연산소자의 비약적인 발전과 전자 모터의 개발로 소형화가 가능해지고 가격고 떨어지게 되면서 기술장벽이 허물어져 갔다.
1980년대 미국 카네기 멜론 대학에서 NavLab프로젝트를 통해 카메라 기반 자율주행 자동차 개발이 시작되었다(1984). 이어서 벤츠와 분데스베 대학이 유럽위원회의 지원을 받아 진행한 Prometheus프로젝트를 통해 고속도로에서 일부 시연 가능한 수준의 자율주행 차량을 제작했다(1984~1994). 그러나 당시의 기술적,상업적 한계로 인해 완전자율주행이 아닌 운전자 보조 시스템 연구로 전환된다.
1990년대 ‘캘리포니아 PATH 프로젝트’ 를 통해 Radar와 도로 인프라를 활용한 자율주행 연구가 다시 한번 활발해진다. 이 프로젝트에서 최초로 고속도로 군집자율주행을 선보였고 자율주행 차량들이 “플래툰”(군인들이 행력하는 모양)이라 불리우는 대열을 유지하며 주행하도록 제안된다. 군집자율주행 으로 차량 간 거리를 최소화하여 고속도로 효율성을 높일 수 있고, 자동차들 간의 통신을 통해 대형을 유지하며 안전성을 보장하는가 하면 뒤따르는 차량의 공기저항이 최소화 되면서 연비 절감의 효과도 얻을 수 있다고 한다.
2009~2012년 진행한 유럽의 SARTRE(사르트르) 프로젝트는 캘리포니아 PATH 프로젝트와 유사한 플래툰 개념을 도입하였는데, 다른 점은 가장 앞선 차량은 수동주행하고 뒤따르는 다른 차량들은 대열에 맞춰 자율주행하는 것이다. 고속도로를 자율주행 하던 차량이 고속도로를 벗어나면 수동으로 전환되고, 뒤따르던 차량이 속도를 높여 빈자리를 다시 메우는 방식이다.
2004년 부터 시작된 DARPA GRAND CHALLENGE는 자율주행 경진대회로, 첫 대회에서는 모든 팀이 완주에 실패했으나 이후엔 좋은 기록으로 완주에 성공하는 팀들이 나오기 시작했다. 장애물이 적은 사막에서의 주행 뿐 아니라 도시에서 진행한 대회에서도 완주에 성공하며 자율주행의 상용화 가능성을 확인시켜 주었다.
이후 2010년에 들어서며 구글과 테슬라 에서 자율주행 차량 연구가 진행되었고 현재는 각 국에서 자율주행 택시 서비스 등을 제공하기도 한다. 뿐만 아니라 자율주행 기술을 이용한 택배, 배달 서비스도 등장했다.
3. Advanced Driver Assistance System, ADAS
자율주행 관련 기술로, 운전자의 편의와 안전을 위해 자동차에 설치되어 주행을 보조하는 전자 장치를 말한다. ADAS와 자율주행, 두 분야가 요구하는 기술이 다르므로 ADAS의 발달이 곧 자율주행으로 이어지지는 않는다. 그러나 자율주행의 상용화 측면에서, 낮은 수준의 자율주행 차량을 개발하여 자율주행에 대비하기 위해서 ADAS에 대한 연구가 진행되었다. 자동차 업계 뿐만 아니라 다양한 IT기업들도 자율주행 차량 개발 경쟁에 뛰어들기 시작했다.
3.1. 적응형 순항제어 시스템(Adaptive Cruise Control, ACC)
- 운전자가 페달을 조작하지 않아도 자동차가 원하는 속도를 스스로 유지한다.
- 앞 차의 속도를 인식해 스스로 감속하여 원하는 거리를 유지할 수 있다.
3.2. 차선 유지 시스템(Lane Keeping Assistance System, LKAS)
- 자동차에 설치된 전방 카메라가 차선을 인식하고 현재 차선을 유지하도록 도와준다
3.3. 사각지역감시(Blind Spot Monitor)
- 자동차의 측면 센서가 옆 차선에 자동차가 있는지 감시하고, 운전자가 차선을 변경할 때 사각지역의 차량과 충돌하지 않도록 돕는다.
3.4. 자율 긴급제동 시스템(Autonomous Emergency Braking System, AEBS)
- 긴급 제동이 필요한 순간을 자동차가 스스로 인식하여 브레이크를 작동한다.
- 레이더 센서로 앞 차와의 거리, 내 차의 상대속도 등을 감지해야 한다.
위에서 살펴 본 ADAS를 이용해 고속도로에서 차량 스스로 환경을 인식하여 주행환경을 유지해주는 시스템을 고속도로 주행지원 시스템(Highway Driving Assist,HDA System) 이라 한다. ADAS는 운전 보조장치이므로 운전자의 전방주시가 필요하다.
4. Domestic Research Trends in Autonomous Vehicle
현재 자율주행 2단계에 해당하는 부분 자율주행 기능을 장착한 자동차가 판매되고 있다. 대표적으로 현대자동차는 HDA시스템 장착을 지원하여 부분적인 자율주행 기술을 적용하고 있다.
대부분의 자동차 업계에서 자동주차지원과 같은 부분적인 자율주행시스템을 지원하고 있고 아직은 운전자의 감시가 필요한 단계이다. 운전자의 감시가 필요없는 자율주행 3단계를 상용화 하기 위한 연구가 진행되고 있다.
현재 완전 자율주행 자동차는 교통이 복잡하거나 장애물이 많은, 교통 인프라가 제대로 갖춰지지 않은 지역에서는 정상적으로 동작하지 않는다. 또한, 악천후나 갑작스러운 사고를 대처하는 기능도 부족하다. 이러한 점에서 아직은 완전 자율주행이 개발되었다고 보기 어렵다.