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자율주행 기술 레벨 - 6단계 분류

연구원 킴루코 2020. 6. 23. 05:14

자율주행 자동차는 운전자나 차량에 탑승해있는 승객의 조작 없이 자동차 스스로 움직일 수 있는 기능이 탑재된 자동차를 말합니다. 요즘 주식시장에서 핫한 '테슬라' 역시 전기차 제조업체이면서도 자율주행 소프트웨어를 개발하고 있는 기업입니다.

내 기억 최초의 자율주행 자동차.. '꼬마자동차 붕붕'

자율주행 소프트웨어를 개발할 때, 인공지능 기술을 이용해 자동차를 운전할 수 있는 조작법과 주행중 발생할 수 있는 각종 이벤트에 대응하는 법을 학습하게 되는데요. 기계도 일단은 운전하는 법을 배워야 합니다.

우리가 학원을 다니며 뭔가를 배울 때, 초급반, 중급반, 고급반으로 학습 수준에 맞는 단계가 나눠지듯이 자율주행이도 6가지 단계가 있습니다. 자율주행시스템이 주행에 얼마나 관여하는지에 따라 레벨 0부터 레벨 5까지 단계가 나눠지는 것이죠.

자율주행시스템의 6단계

2016년 국제자동차기술자협회 (SAE International)에서는 자율주행 시스템을 0단계부터 5단계까지 총 6개의 레벨로 나누는 단계를 발표했습니다.

  특징 내용
레벨 0 비자동
(No Automation)
운전자가 모든 조작을 담당. 전방충돌방지(FCA), 후측방 충돌경고(BCW) 같은 센서로 알림
레벨 1 운전자 지원
(Driver Assistance)
차로 유지보조(LFA), 스마트 크루즈컨트롤(SCC) 기능을 통해 주행을 보조
레벨 2 부분 자동화
(Partial Automation)
고속도로 주행보조(HDA) 기능으로 레벨 2보다 더 높은 수준의 보조
레벨 3 조건부 자율주행
(Conditional Automation)
특정 조건에서 자율주행 동작, 긴급상황에서는 운전자의 개입이 필요
레벨 4 고도 자율주행
(High Automation)
긴급상황에 대한 대처도 시스템이 담당하지만 필요시 운전자의 개입이 가능함
레벨 5 완전 자율주행
(Full Automation)
운전자가 필요 없음

자율주행의 6가지 레벨을 구분해보자면, 주행보조에 해당하는 첫 번째 구간(0~2레벨)과 자율주행이라고 부를 수 있는 두 번째 구간(3~5레벨)으로 나눠볼 수 있습니다.

자율주행 레벨 구분  - 주행 보조 (레벨 0 ~ 레벨 2)

우선 자율주행 '레벨 0'부터 '레벨 2'까지는 자율주행보다는 주행 보조 기능에 가깝습니다.

'벨 0'은 운전자가 자동차의 모든 조작을 담당합니다. 차량 시스템은 비상상황에 대한 알림같은 보조 기능만 담당합니다. 차량 주행의 주체는 운전자이며 주행에 대한 책임도 운전자에게 있습니다. '전방충돌방지(FCA)', '후측방 충돌경고(BCW)' 같이 센서를 통해 운전자에게 알림을 주는 시스템까지는 자율주행 레벨 0에 해당한다고 할 수 있습니다.

'레벨 1'은 조금 더 소프트웨어 기술이 가미된 단계입니다. '차로 유지보조(LFA)', '스마트 크루즈컨트롤(SCC)' 같이 운전자에 대한 단순 알림이 아닌 주행 조작에 조금씩 보조를 하는 기능이 추가된 경우인데요. 이 경우에도 마찬가지로 운전자가 차량 주행의 주체이며, 주행에 대한 책임도 운전자에게 있습니다. 요즘 출시되는 자동차에 옵션으로 많이 들어가는 기술들이 여기에 해당됩니다.

'레벨 2'는 특정 조건하에 일정 시간동안 차량의 조향과 가속 혹은 감속에 차량 시스템이 개입 할 수 있습니다. '고속도로 주행보조(HDA)' 기능의 도입으로 고속도로에서 차간간격을 유지하면서 주행을 할 수 있고, 완만한 커브에서 앞 차량과의 간격을 자동으로 유지시켜주는 등의 주행이 가능합니다. 하지만 역시나 운전자는 주행 상황을 주시해야할 의무가 있고, 책임도 운전자에게 있습니다.

자율주행 레벨 구분 - 자율주행 (레벨 3 ~ 레벨 5)

자율주행 레벨 3부터는 드디어 자율주행이라고 부를 수 있는 정도의 시스템입니다. 주행의 주체가 운전자에서 차량 시스템으로 넘어오는 단계입니다.

'레벨 3'은 차량 시스템이 자동차의 제어권을 가지고 주행을 담당합니다. 차량에 탑재되어 있는 각종 센서를 통해 차량 주변의 상황을 인지하고, 인공지능으로 학습되어 있는 시스템을 이용해 차량을 컨트롤 합니다. 다만 운전자는 반드시 운전석에 탑승해 있어야하며, 주행중 발생하는 돌발 상황에 대한 긴급 대처를 해야합니다. 

최근 테슬라와 웨이모, 우버 등의 기업이 연구하고 있는 단계가 '레벨3'에 해당하며, 주로 한적한 도로나 고속도로에서의 자율주행을 담당합니다.

 

'레벨 4'는 대부분의 도로에서 차량시스템이 자동차의 제어권을 갖고 주행을 담당하는 단계입니다. 운전자는 차량의 주행에 신경쓰지 않고 전방 주시를 하지 않아도 됩니다. 다만, 폭설이 내리거나 앞이 안보일정도의 안개가 끼는 상황 등의 악천후에서는 시스템이 주행을 포기하고 운전자에게 주행을 요청할 수 있습니다.

'레벨 5'는 비로소 완벽한 단계의 자율주행으로 운전자가 필요없습니다. 차량 제어를 위한 핸들이나 가속 페달, 브레이크 등이 필요 없으며 운전 상황을 모니터링하기 위한 계기판도 필요없습니다. 긴급상황을 포함한 모든 상황은 시스템이 제어를 하며 사람은 탑승만하면 됩니다.

마지막 단계에 이르러서는 자동차의 인테리어가 현재와는 매우 달라질 겁니다. 운전을 하지 않기 때문에 지루할 수 있고, 때문에 차량 내부에 엔터테인먼트 시스템이 더 잘 갖춰지게 됩니다. 영화를 볼 수 있는 시스템이 장착될 수도 있고, 앞쪽을 보도록 되어있는 카시트도 앞뒤로 마주보게 될 수도 있으며, 아예 침대가 설치될 수도 있습니다.

자율주행시스템과 사고

자율주행 시스템이 발전하면서 가장 중요한 것은 역시 교통사고 발생시 책임 소재입니다. 가장 높은 수준의 '레벨 5'까지 달성한 경우 제어권을 갖고 있는 차량 시스템에 교통사고 책임이 있을 텐데요. 가장 애매한 단계인 '레벨 3'에 대한 교통사고 책임 소재는 현재도 논란이 많이 되고 있습니다.

긴급한 상황에서 운전자는 차량 제어에 개입해야 할 의무가 있기 때문인데요. 사고 책임의 유무는 법정에서 가려질 가능성이 높습니다. 다만 정확한 판단을 위해서는 더 많은 데이터가 필요합니다.

 

이와 관련하여 국토부는 세계최초로 자율주행 레벨3에 대한 안전기준을 마련했습니다. 2020년 7월부터 시행될 '자율주행 레벨 3'에 대한 안전기준에 의하면, 레벨 3 자율주행차량은 운전자가 탑승한 경우에만 작동할 수 있습니다.

자율주행을 하다가 운전자의 개입이 필요하다고 판단되는 경우에는 상황이 발생하기 15초 전에는 경고음이 울리도록 해야합니다. 갑작스러운 사건이 발생한 경우에는 즉시 운전을 전환하도록 알려야합니다. 만약 비상경고에도 운전자가 10초간 반응하지 않으면 차량이 스스로 감속하여 비상경고 신호를 울려야합니다.

차량 충돌이 임박하여 운전자에게 제어를 요청할 시간이 없는 경우에는 시스템이 스스로 비상 조향과 감속을 하여 대응하도록 합니다.

또 한 국토교통부는 지난 10일 자동차손해배상보장법 시행령과 시행규칙 개정안을 입법 예고했는데요. 자율주행정보 기록장치에 자율주행 시스템의 작동 상황과 제어권 전달에 대한 정보를 기록하고 6개월동안 보관하도록 규정하고 있습니다. 사고가 발생했을 때 문제의 원인이 자율주행시스템에 있는지 운전자에 있는지를 판가름하기 위해서입니다. 보험에서 굉장히 중요하죠.

기록장치와 정보 제공 요청에 응하지 않으면 횟수에 따라 50만원에서 1천만원의 과태료가 부과됩니다.

자율주행 시스템의 발전은 결국 인간의 실수에 의한 교통사고를 줄이는데 그 목적이 있는데요. 자율주행차가 도로를 다니는 날이 생각보다 빨리 올 것 같습니다.

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