자율주행차 기술의 완성은 '자율협력주행'

[공학저널 전찬민 기자] 자율주행자동차는 레벨 3에서 레벨 4로 넘어가는 단계에 이르렀다. 이에 따라 레벨 4 이상의 자율주행자동차의 실현을 위해 도로 인프라에 기반을 둔 자율협력주행이 더욱 중요해졌다.

‘자율주행자동차’란 인간이 인지하고, 판단하고, 제어했던 기존의 자동차 운전을 시스템이 스스로 수행하는 자동차를 말한다. 또한 자율주행자동차의 성능과 안전을 확인하기 위해서는 해당 자동차에 장착된 자율주행시스템의 수준을 일정한 잣대로 평가하기 위한 기준이 필요한데, 이것이 바로 자율주행 기술레벨이다.

현재의 기술수준인 레벨 3의 자율주행자동차 상용화는 2021년 하반기가 될 것으로 예상되고 있으며, 제한된 조건에서 자율주행이 가능한 레벨 4의 단계로 접어들고 있다.

하지만 레벨 5의 자율주행자동차는 운행설계영역이 무제한이므로 단기간의 실현은 불가능하다. 이를 실현하기 위해서는 우선 신호기와 교통시설 등을 활용해 자율주행기능을 지원·보완하고 효율성과 안전성을 향상시키는 ‘자율협력주행시스템’이 필요하다.

레벨 4 이상의 자율주행자동차가 보다 안전하고 효율적으로 자율주행을 하기 위해서는 자동차 자체의 센서 정보에 신호기, 교통시설 등 인프라 정보를 지원받아 주행하는 것은 필수적이다. 이를 자율협력 주행이라고 하며 이를 통해 이중 안전을 위한 리던던시(Redundancy)를 확보하고, 보다 경제적으로 그리고 효율적으로 주행할 수 있다.

현재 양산 예정인 레벨 3 자동차는 자동차 자체의 센서만 사용해 자율주행을 하고 있으나 향후 레벨 4 이상의 자율주행자동차는 V2X 통신을 이용해 도로, 인프라 등의 도움을 받는 자율협력주행을 통해 보다 안전하고 효율적으로 자율주행을 할 수 있을 것으로 예상된다. 이를 위해 기획하고 추진된 연구가 ‘도심도로 자율협력 주행 안전 인프라 연구’다

이 연구는 도심도로에서 레벨 4 수준의 자율주행차와 자율협력주행시스템이 V2X 기반 도로교통 환경인식 공유기술을 활용한 서비스를 개발하고 실증을 통한 서비스 신뢰성 검증과 안전기준 등의 제도 개선을 통해 상용화를 지원하는 것이 목표다. 한국교통안전공단 자동차안전연구원이 총괄 기관으로 주관하고 있으며 공동연구기관으로는 한국건설기술연구원, 서울대학교, 국민대학교, 아주대학교 등 23개 기관이 같이 연구를 수행하고 있다.

이번 연구는 지난 2019년부터 시작돼 총 4개의 세부 분야로 나눠져 도심에서 주변 차량, 인프라와 협력해 Level 4 수준의 자율주행을 구현 가능한 기반기술, 안전기준과 동적정보 플랫폼 기술을 개발하고 있다.

첫 번째로 주변차량(V2V), 인프라(V2I)와 연계한 레벨4 자율협력주행 서비스 개발과 실증분야가 있으며, 도심도로 자율협력 주행을 위한 정밀측위, 통신기술 등 인프라지원 분야가 두 번째다. 또한 세 번째로는 인프라 연계 협력 도심 레벨4 자율주행차와 안전성 평가기술 개발, 실증을 통한 안전선 검증 분야가 있으며, 마지막으로 도심도로 자율협력 주행을 위한 동적정보 플랫폼 개발 분야다.

이러한 기술 개발과 실증을 통해 그 성과를 극대화 할 계획이다. 이에 따라 실증 시나리오는 수요자기반과 서비스그룹으로 구분해 독립주행 단위서비스와 차량군 단위 서비스를 포함하는 시나리오를 개발했다.

자율주행연구단 신재곤 단장(사진)은 “우선 자율주행자동차 테스트베드인 K-City에서 먼저 시연을 실시해 검증한 후 실증도로인 경기도 화성시 새솔동에서 시연을 실시할 예정”이라며, “이때는 본 과제를 통해 개발된 8대의 레벨 4 수준의 자율주행자동차와 LDM 등 본 연구를 통해 개발된 자율주행협력 시스템을 활용해 시연할 예정”이라고 말했다.

현재 차량 센서 기반으로 인프라의 도움 없이 자동차 단독 자율 주행에 대한 안전 기준과 기술은 기 연구를 통해 개발됐다. 이번 연구는 인프라 등에서 받은 정보를 차량이 직접 제어에 활용하며, 레벨 4에 해당하는 LDM 동적정보를 활용해 실질적으로 자율협력주행이 가능하도록 하는 최초의 과제이기 때문에 큰 의미를 가지고 있다.

또한 전기차, 내연기관 자동차 등 다양한 차종과 서로 다른 제어 프로그램과 알고리즘을 갖고 있는 여러 기관과의 협업으로 수행해 이뤄지고 있다. 연구의 결과는 올해 시행되는 범정부 과제인 자율주행기술혁신사업에 활용할 예정으로 셔틀 등 다양한 차종과 운행영역에 대한 연구도 추가로 이뤄질 것으로 예상되고 있다. 특히 레벨 4, 5의 자율 협력 주행자동차 개발의 초석이 될 것으로 예상돼 기대를 모으고 있다.