필자, 마크 패트릭(Mark Patrick)은 세계에서 가장 다양한 글로벌 반도체 및 전자부품들을 보유 및 유통기업인 마우저 일렉트로닉스(Mouser Electronics)의 유럽·중동·아프리카(EMEA. Europe, Middle East, and Africa) 기술 마케팅 매니저로 지역 내에서 기술 컨텐츠의 개발과 유통을 담당하고 있다. (연재는 총 5부로 진행된다. 편집자 주)

▷자율주행 기술: 자동차 업계 지형을 바꾸다

▶자동차의 자율주행 주요 단계 정의

▷자율주행차의 주요 기술 1부: 센서

▷자율주행차의 주요 기술 2부: V2V/V2I 통신

▷자율주행의 기본 윤리

대부분의 자동차 제조업체들이 지금까지 수년 동안 완전 자율주행차 개발에 총력을 기울이고 있다. 이러한 자율주행 기술 개발은 최신 기술 발전을 고대하는 소비자 기반을 겨냥하는 것은 물론 미래의 모빌리티 수요를 만족하고 도로 사용자 안전을 향상시켜야 하는 필요에 의해 촉진되고 있다.

인구가 증가하고, 도시는 더욱 커지고 붐비며, 도로망은 점점 더 혼잡해지고 있다. 여기에 운전자가 도로 사고의 대부분을 차지하는 원인이라는 점은 부인할 수 없는 사실이고, 이에 따라 목적지까지 우리를 데려가도록 도와주는 지능형 기술을 사용할 필요가 높아지고 있다. 이글 시리즈 1부에서는 자율주행이 자동차 업계에 가져올 다양한 의미를 살펴보았으며, 이제 2부에서 자율주행의 발전 단계를 따라가 보기로 한다.

스마트폰 앱으로 간단히 자동차를 부르고 문앞에서 차량이 도착하기를 기다렸다가 올라탄 다음 세상이 어떻게 돌아가는지 확인하다 보면 원하는 장소에 도착하는 완전 자율주행차로 가는 길은 간단하지 않을 것이다. 완전 자율주행차에 필요한 센서 메커니즘, 소프트웨어 및 커넥티비티 하드웨어는 매우 정교하고, 비싸며, 게다가 실제로 아직 완전히 정의되지도 않았다.

엔지니어링 과제가 여전히 다루어지고 있지만, 완전 자율주행차로 가는 단계는 이미 제시되었다. 2014년 미국자동차공학회(Society of Automotive Engineers, SAE)는 노상 자동차 자율주행 시스템과 관련된 용어 분류 및 정의 'J3016' 표준에서 자율주행을 6단계로 정의하여 공표했다. 이 표준은 지금까지의 발전을 반영하도록 개정되었다.

자율주행의 6단계

우리는 이미 자율주행 기능의 처음 두 단계를 통과했다. SAE 표준에서 0단계는 간단하다. 차량은 항상 운전자가 통제하며, 관련된 중요한 보조 시스템은 없다. 운전자가 조향, 가속 및 제동을 수행하고, 주변 환경을 살피고, 모든 동적 과제(고속도로에서 차선 변경 또는 다른 차량 추월 등)을 담당한다.

1단계는 제한된 운전자 지원 시스템이 통합되기 시작하는 수준의 단계이지만, 여전히 책임은 운전자에게 있다. 스마트 크루즈 제어나 차선 이탈 경고 등이 어느 정도의 도움을 줄 수 있지만, 매우 많은 사항을 운전대 뒤의 운전자에게 의존하므로 운전자는 경계를 늦추지 않아야 한다. 운전자는 완벽하게 주변 환경을 인식하고 속도 제한, 도로 조건과 같은 어떠한 변화나 위험에도 반응해야 한다.

경계가 흐려지기 시작하다

1단계를 넘으면 서로 다른 제조업체들이 사용하는 정의가 다소 차이가 날 수 있다. 가장 많이 화제에 오르는 기업의 하나인 테슬라는 종종 오토파일럿 기술이 자율주행 기능을 제공하는 시스템이라고 주장한다. 테슬라는 운전대를 잡지 않고 페달에서 발을 뗀 채 운행 중인 자동차의 운전석에 앉아 있는 사람들을 보여주는 다수의 사례를 예로 든다. 그러나 다른 회사의 자율주행 시스템 개발 엔지니어들은 실제로 테슬라의 기술은 과장 없이 2단계와 3단계 사이에 있다고 말할 것이다.

진정한 2단계 시스템에서는 다수의 기능(위에서 언급한 일부 기능과 같은)이 함께 작동하면서 부분 자동화라고 부를 수 있는 기능을 제공한다. 이들 시스템은 조향과 가속/감속을 보조할 수 있으며 스마트 크루즈 제어, 차선 유지 등을 이용하여 이를 수행한다. 운전자는 주변에 갑작스러운 변화가 발생할 경우를 대비하여 항상 주의를 기울여야 하며, 여전히 동적 주행 과제의 책임이 있으므로 운전자는 운전대에 손을 올려 놓아야 한다.

3단계에 도달하면, 이제부터 조건부 자율주행이 등장한다. 자동차가 주변 환경을 살피기 시작하며, 운전자는 조금 더 여유 있게 쉴 수 있다. 이 단계에서는 교통혼잡 보조장치와 같은 온보드 시스템이 문맥 데이터에 접근하여, 그에 따라 가속, 조향, 제동을 제어한다. 예를 들어 고속도로 상황에서 자동차는 인간의 개입 없이 주행할 수 있다. 주의해야 할 점은 운전자는 항상 준비하였다가 제시된 주행 시나리오로 기술이 대처할 수 없는 경우 개입할 수 있어야 한다.

시스템이 모든 주행을 담당한다

4단계에 도달하면 정말 흥미진진한 일이 벌어진다. 페달과 운전대는 옵션이 되고, 운전자가 개입해야 할 필요성은 극적으로 감소한다. 이 단계에서 자동차는 가속, 제동, 조향 및 주변 환경 모니터링을 담당하고, (운전자가 개입 요청을 무시하는 경우) 도로 사용자 안전을 유지하기 위해 동적 주행 과제를 수행하여, 필요한 경우 완전히 정지한다.

자율주행 자동차 기술의 궁극적인 목적은 어떤 상황에 직면해서도 모든 주행 모드에서 동작할 수 있는 자동차이다. 이렇게 되면 우리는 마침내 5단계에 도달하게 된다. 관련된 온보드 시스템은 인간의 개입이 전혀 없이 조향, 가속, 제동 동작을 수행하고, 주변 환경을 살피며, 자동차가 직면하는 어떤 환경이나 도로 조건에서도 모든 동적 주행 과제를 수행할 수 있다.

자율주행 시스템의 마지막 두 단계는 차량에 통합되는 광범위한 일련의 센서에 크게 의존한다. 이러한 센서를 통해 차량은 주변에서 발생하는 어떤 것도 읽고 반응할 수 있다. 4단계에서 5단계로 옮겨가면, 기술의 범위는 더욱 확장해 고속 무선 통신 프로토콜을 포함하게 될 것이다. 따라서 초저지연 데이터를 다른 차량과 도로 인프라(스마트 교통 신호,카메라 장비 등)에서 가져오고, 고화질 지도에서 정보를 증강시킬 수 있도록 이를 지원하는 차세대 네트워크를 구축해야 할 필요가 있다.

자율주행 자동차의 여러 단계에 대한 정의는 각 단계에 도달할 때 무엇을 기대할 수 있는지 지표가 되어준다. 아직 오지 않은 단계에 대한 의미와 설명은 지원하는 하드웨어와 소프트웨어가 개발됨에 따라 조정될 것이다. 마찬가지로 각 단계에 예상되는 타임프레임 역시 전혀 고정된 것이 아니다. 완전 자율주행에 대한 전체 개념은 기반이 되는 기술과 마찬가지로 발전하고 적응하는 유동적인 것으로 간주되어야 한다.

다음 편 자율주행 시리즈가 이어집니다.