1. 자율주행 자동차?

1) 자율주행 자동차 개념

자율주행 자동차는 운전자의 개입이 최소화 된 상태에서 자동차 스스로 주행하는 자동차를 말합니다. 쉽게 말해 자율주행 자동차는 운전자가 핸들을 잡거나 페달을 밟지 않아도 주행이 가능한 자동차를 일컫습니다.

2) 자율주행 단계 및 기술

자율주행 자동차는 자율주행의 수준에 따라, 그리고 완성도에 따라 5단계를 구분 짓습니다. 미국 도로교통안전국에서 발표한 자료에 의하면 현재 0단계에서 5단계까지 총 6단계로 구분을 하고 있으며, 업계에서는 이를 기준으로 삼아 개발 목표를 삼고 있습니다. (이미지 참고) 완성도에 따른 자율주행차 단계 구분은 아래와 같습니다.

A) 0단계 

운전에 있어서 100퍼센트 사람이 개입하는 단계입니다. 현재 자동차 대부분이 이 단계에 해당합니다.

B) 1단계 

차량의 자동화 시스템이 사람이 운전하는 것에 일정 부분을 지원하는 상태이며, 정속 주행장치, 차선 유지장치 등의 운전 보조기능을 수행합니다. 차선이탈 알림, 자동브레이크, 자동속도조절 등의 운전자 개입이 다소 필요합니다.

C) 2단계

부분 자동화 상태로 1단계 기술이 적용된 상태에서 상황에 맞게 속도 조절을 하고, 장애물이 있는 경우 자동으로 핸들을 조정하여 장애물을 피하고, 차선을 변경할 수 있는 수준입니다. 2단계의 기능이 탑재되더라도 주행제어나 관리에 대한 책임은 운전자에게 있습니다.

D) 3단계 

운전의 대부분을 자율주행 시스템이 대신하지만, 특수한 경우 운전자의 판단이 필요한 단계입니다. 최근 등장하는 프리미엄급 승용차는 이 단계에 도달해있습니다. 이 단계의 자동차에는 발달된 센서, 레이더가 탑재되어 도로상황을 분석하여 운전자의 개입없이 주행할 수 있습니다.하지만 특수한 경우를 대비하여 운전자는 전방을 주시하여 주행 제어권이 넘어오는 것을 대비해야 합니다.

E) 4단계  

자율주행 시스템에 문제가 생기는 경우를 제외하고, 운전자의 주행제어가 필요 없는 단계입니다. 이 단계에 도달하였을 때 비로소 완전자율주행 자동차라고 말할 수 있습니다. 하지만, 4단계에 도달했다고 발표한 기업의 자율주행차가 주행 중 레이더, 카메라, 센서 등의 오류로 사고가 있었기 때문에 이 단계 또한 완벽한 자율주행 자동차라고 말할 수는 없습니다. 현재 대부분의 자동차업계에서는 2021년까지 4단계 자율주행차를 내놓겠다는 목표를 세우고 있습니다.

F) 5단계 

완전 자율주행 단계로 모든 상황과 조건에서 운전자의 개입이 전혀 필요가 없습니다. 다만, 이 단계에서는 자율주행의 작은 시스템 오류들과 윤리성에 대한 모든 문제들이 데이터 경험 축적을 통해 해결되어 주행의 안전성이 보장된 자율주행 시스템이 완성된 단계입니다. 이 단계에 도달한 자율주행차가 상용화 되는 시기는 대략 2040년 정도로 보고 있지만, 상용화 시기는 아직까지 예측일 뿐 자율주행을 위해 마련되어야 하는 사회적, 법적제도, 자율주행 기술 등 많은 문제들이 해결되어야 할 것 같습니다.

+출처 : 자율 주행에도 급이 있다? 자율 주행 등급별 특징!

자율주행 자동차는 이 센서들을 이용하여 주행환경을 센싱하고 중앙처리장치가 수집된 정보를 가공, 분석하여 상황을 판단 후, 조향, 가감속, 브레이크 등의 제어를 수행합니다. 자율주행 자동차 관련 기사 또는 사진을 찾아보면, 일반 자동차와 다르게 자동차 외부 곳곳에 돌출되어 있는 장치들을 볼 수 있는데, 이는 센서들이 외부로 노출된 상태로 볼 수 있습니다. 자율주행 자동차는 실시간으로 주변 환경을 감지하고, 정보수집이 활발히 이루어져야 하기 때문에 일반 자동차보다 사람의 눈과 귀의 역할을 하는 장비가 많이 필요합니다. 보고 인지하고 반응하는 일련의 과정이 사람의 생체메커니즘과 비슷하며, 성능은 그 이상의 수준으로 요구됩니다. 이러한 장비들을 ‘ADAS 센서’라고 합니다.

A) ADAS

첨단 운전자지원 시스템으로, 자율주행시 센서가 위험상황을 감지하여 사고의 위험을 운전자에게 경고하고 운전자가 판단하여 대처할 수 있도록 도와주는 안전장치. (차선 이탈경보 / 전방 추돌 경보 / 앞차 출발 알림 /하이빔 제어 / 교통 표지판 &신호등 인식 / 보행자 인식 / 차선 유지)

B) 레이더 센서 (Rader Sensor) 

직선상의 전방사물이나 다른 차량 등을 감지하고, 자동차에서 피사체까지의 거리를 측정한다. 육안으로 시야가 가려진 물체를 레이더가 투과하여 최대 200미터까지 감지한다. 현재는 오토크루즈 기술에 적용되어 있다.

C) 라이다 (Lidar)

레이저와 레이더가 결합한 센서로 360도로 회전하며 레이저를 쏘아 주변을 감지하는 기능을 한다. 라이다 센서는 빛의 파장 물체로 이동하여, 센서로 다시 돌아오는데 걸리는 시간을 계산하여 물체까지의 거리를 측정한다. 라이다는 360도로 회전하여 주변을 살펴봐야 하기 때문에 대부분 차량의 윗 부분에 위치하고 있다. (ces2018에 소개된 앱티브 차량에는 차량 위가 아닌 차량 사방에 부착하기도 했다.) 또한, 라이다는 자연광에 영향을 크게 받지 않아 밤낮에 무관하게 활용이 가능하다. 또한 현실적인 3차원 표현이 가능하여, 도로 위 자전거, 보행자, 예측하지 못한 물체가 많은 복잡한 도심에서도 주변환경을 인지할 수 있다.

D) 카메라

차량에 설치된 카메라는 이미지의 시차를 사용하여 주변 사물과 차량의 거리를 측정한다. 다른 센서에 비해 높은 해상도로 물체를 정확하게 인식할 수 있고, 신호등, 표지판, 차선 등의 위치와 색을 판독/감지하는 기능을 가진다. 카메라는 사람의 눈과 비슷하여 악천후와 조명 변화에 영향을 받기 때문에 어두운 장소 또는 밤 시간에 피사체 인식이 어려운 단점이 있다.

E) 초음파 센서 (Ultrasonic Sensor)

라이다 센서가 감지하는 것보다 가까운 거리에 있는 물체를 감지하는 센서로, 커브를 돌거나 주차 시에 활용된다.

F) CPU  

자율주행 자동차에 장착된 센서들을 통해 수집한 정보들을 종합적으로 처리하는 역할을 한다.

ADAS 센서로 들어온 들어온 그래픽 데이터를 내장 된 센서로 2차 처리합니다.

포트홀 인식

최근 교통사고의 큰 원인이 되며, 사회적 문제로까지 대두 되고 있는 여러 가지 유형의 포트홀을 영상인식 기술을 통해 빠르고 정확하게 탐지 할 수 있다. 포트홀을 효율적으로 관제/ 관리 하는 동시에 포트홀을 탐지한 정보를 축적하여 향후 도로유지보수전략의 효과적인 데이터 베이스가 될 수 있다.

도로맵 연동

기존 GPS만으로 측정되는 위치 정보는 위성 신호에 따른 한계가 존재하여 영상인식 기술을 통해 이를 보정하고 보다 정확한 정보를 제공한다. 고정밀 GPS보다 합리적인 비용으로 위치 측정 정밀도를 상승시켜 차량의 주행차로를 판단하여 경로이탈을 방지할 수 있으며 이탈했더라도 빠르게 정상주행경로로 복귀가 가능하다.

제스처 인식

차량 내부의 카메라를 통해 손의 모양을 인식하고 추적하여 손, 손가락 모양에 따라 차량을 조작하는 기술이다. 특정 제스처를 취하여 기능 ON/OFF, 선루프 개폐, 라디오 볼륨 조절 등 차량 내부의 여러가지 기능을 조작할 수 있어 운전에 방해 없이 전방주시가 가능하다.

자율주행자동차는 크게, 그리고 간단하게 세 가지의 단계로 운행됩니다. 물체를 보고 인지하고 반응합니다.

 

인간의 운동구조와 흡사합니다. 차에 타고 있을 때만큼은 인간의 메커니즘과 자율주행 자동차의 메커니즘의 구분이 의미가 없을 지도 모릅니다. 직접 운전할 때 항상 신경 썼던 것들을 자동차가 대신해주고, 운전자에서 탑승자가 된 우리는 다른 시각요소들에 집중할 수 있는 여유가 생깁니다. 그에 따라 운전정보나 콕핏의 구조 또한 크게 달라지게 되었습니다. UX 관점에서는 이 요소들에 주목을 하게 되었습니다. 그렇다면 업계는 이 현상을 어떻게 보고 미래를 준비하고 있을까요?

전통적인 자동차 업계는 자동차와 컴퓨터의 결합으로 보고, IT업계는 컴퓨터와 자동차의 결합으로 보고 있습니다. 서로가 결합을 할 수 밖에 없다는 점은 같습니다. 자율주행 자동차가 많아짐으로써 새로운 서비스나 콘텐츠가 생겨날 것은, 서비스 생산자의 입장에서도 새롭습니다. 이를테면 카셰어링 서비스나 미디어 서비스의 시장은 매우 커질 수 밖에 없습니다. 소비자들이 자율주행으로 생겨난 단순 운송혜택을 누리는 것을 넘어 또 다른 시장의 구성원이 될 것이란 것 또한 자명합니다. 디자이너들은 자율주행 차량 내부의 시각적인 요소와 외부에 생겨날 서비스 디자인에 대해서도 주목할 필요가 있습니다. 그리고 트렌드를 이 분야에 어떻게 접목시키고 효율적으로 다가갈지 고민하고 있습니다. 

이번 포스팅에서는 자율주행 자동차에 대한 기본적 기술 및 개념에 대한 이야기를 했습니다. 다음 포스팅에서는 앞서 이야기한 다양한 업계에서 바라보는 자율주행 자동차에 대한 이야기를 자세히 해보겠습니다.