자율주행 레벨별 기술과 단계, 그리고 미래의 자율주행

자율주행 레벨별 기술 단계 그리고 미래

 

자율주행이 조금씩 우리 생활에 침투하고 있다. 그 편안함이 이제는 익숙해질 때 즈음 또 다른 자율주행 기술이 등장할 것이다. 특히 우리나라와 같이 교통체증이 심한 나라에서 자율주행만큼 좋은 기술이 없다. 우리가 도로위에서 잃어버리는 시간을 대신 사주는 역할을 한다. 오늘은 자율주행 레벨별 기술과 단계, 그리고 미래의 자율주행 기술에 대해 알아본다.

 

자율주행차 원리

 

 

자율주행이란?

 

자율주행은 운전자가 직접 조작하지 않아도 차량의 외부 환경 및 운전자 상태를 인지하고, 인지한 정보를 바탕으로 판단한 후 차량을 제어해 스스로 목적지까지 주행할 수 있게 도와주는 기술이다.

 

자율주행 기술은 전통적인 자동차 제조사 뿐만 아니라 세계 유수의 IT 기업까지 적극적으로 개발에 참여할 만큼 미래 모빌리티 기술의 핵심으로 여겨지고 있다. 미국자동차공학회(Society of Automotive Engineers, SAE)는 자율주행 기술을 자동화 수준에 따라 6단계(레벨 0~레벨5)로 분류하고 있다.

 

현재는 미래 모빌리티의 선도적 제공을 목표로, 레벨 0~3에 해당하는 자율주행 기술들을 개발하여 양산 차량에 적용 중에 있다. 향후에는 레벨 4, 5에 해당하는 자율주행 기술을 제공할 예정이며, 이를 위해 글로벌 기업들과의 협력을 통해 기술을 개발하고 있다.

 

 

자율주행 레벨별 기술 단계

자율주행 레벨별 기술 단계

 

"자율주행 레벨 0=비자동화 (No Automation)"

레벨0는 운전자가 차량의 모든 것을 조작하는 단계다. 시동을 켜는 순간부터 끌 때까지 오롯이 사람이 직접 운전해야 한다. 120년 전 초창기 자동차들도 레벨0의 범주에 속한다. 간단한 수준의 경보음 장치나 자동변속기는 자율주행 요소에 해당하지 않는다.

 

"자율주행 레벨 1=운전자 보조 (Driver Assistance)"

레벨1은 하나 이상의 자동 제어 기능이 차량을 제어한다. 경보음을 울리는 것에서 나아가 카메라와 센서 등을 활용해 제동이나 조향, 가·감속에 일부 개입한다. 앞차와 간격을 스스로 조절하는 어댑티브 크루즈 컨트롤(ACC)과 차선이탈 방지 보조, 긴급 제동장치 등이 해당한다. 운전자는 항상 속도와 방향을 항상 통제해야 한다.

 

"자율주행 레벨 2=부분 자동화 (Partial Automation)"

이전 단계에서는 주행보조 시스템이 개별적으로 작동했다면, 레벨2부터는 조화를 이루기 시작한다. 1단계와의 차이는 2가지 기술이 동시에 작동하는게 핵심이지만, 가·감속을 비롯해 차량 조향과 차로 변경 등 이전보다 향상된 고급 기술이 들어가는 것도 특징이다. 현대차그룹의 '고속도로 주행보조(HDA)'와 테슬라 '오토파일럿' 등 최근 출시되는 상당수 자동차가 레벨2 시스템을 탑재하고 있다. 제한 조건에서 차량 스스로 주행이 가능하나, 운전자는 상시 운전대를 잡고 있어야 한다.

 

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"자율주행 레벨 3=조건부 자율주행 (Partial Automation)"

레벨3부터 자율주행 개념은 완전히 달라진다. 레벨0~2에서는 시스템이 운전자를 돕는다면, 레벨3부터는 시스템이 차량 운행 주도권을 가진다. 고속도로와 같은 특정 주행 환경에서 운전자가 운전대를 잡지 않고 페달에서 발을 떼도 정해진 지점까지 일정 구간을 알아서 달린다.

 

다만 운전자는 시스템이 요청할 경우 언제든지 자동차를 제어할 수 있어야 한다. 고속도로를 벗어나거나 갑작스러운 공사 및 사고와 같은 긴급 상황 등은 직접 대처해야 한다. 시내 등 복잡한 상황에서도 기술 사용이 제한된다.

 

"자율주행 레벨 4=고등 자율주행 (High Automation)"

레벨4는 고등자율화로 불린다. 운전자의 개입을 최소화하고 차량 스스로 안전한 주행을 해내는 수준이다. 고속도로와 같은 구간을 넘어 특정 지역에서 운전자 개입 없이 모든 주행을 차량이 담당하게 된다. 비포장도로 등 탐색이 어려운 상황에는 알아서 속도를 줄여 안전한 곳에 정차하거나 주차가 가능해야 한다. 이미 많은 제조사들이 레벨4 수준의 자율주행 개발에 돌입했으며 일부는 실증 단계를 거치고 있다.

 

"자율주행 레벨 5=완전 자율주행 (High Automation)"

레벨5는 100% 완전자율 주행을 의미한다. 지역 제한 없이 탑승자가 목적지만 입력하면 된다. 레벨5에서는 스티어링휠과 가속, 브레이크 등 어떤 조작 장치도 불필요하며 심지어는 사람이 아예 타지 않고 차량만 목적지로 이동할 수 있다. 일각에서는 운전자 및 운전대의 유무로 레벨4와 5를 구분하기도 한다.

 

 

미래의 자율주행 기술

자율주행 기술 그리고 미래

 

참고로 국토부는 세계최초로 자율주행 레벨3에 대한 안전기준을 제정하였다. 2020년 7월부터 시행될 예정이며 (하단 링크 참고), 2020년 7월부터 레벨3 자율주행차 출시와 판매도 가능해진다. 또한 지난 13일 한국교통안전공단과 국토교통과학기술진흥원은 경기 화성시를 ‘레벨4’ 수준의 자율주행 기술 실증 대상지로 선정되었다. 새로운 기술과 서비스들이 빠르게 발전하는 요즘이다.

 

자율주행 레벨 4는 ‘운전자나 승객의 조작 없이 운행할 수 있도록 설계된 영역’이다. 즉, 심각한 악천후와 같은 특정 조건이 아닌 이상 거의 대부분의 도로에서 운전자 개입이 필요 없는 수준의 자율주행기술이라고 볼 수 있다. 여기서 한 단계 더 나아간 레벨 5 ‘완전 자율주행’은 자동차 스스로 주행환경 모니터링 및 돌발 상황 대응이 가능한 기술이다.

 

물론, 자율주행 레벨 3도 완전히 완성된 것이 아닌데 벌써 자율주행 레벨 4를 준비할 수 있는가에 대해 의문을 갖는 사람들도 많다. 실제로 BMW나 테슬라, 현대자동차 등 국내외 자동차 기업들 역시 아직까지 레벨 3 자율주행차의 완전 상용화를 위한 출시를 시작하지 못한 상태다.

 

하지만 전문가들은 단순 자동차 산업계뿐만 아니라 다른 타 산업 분야의 측면으로 접근했을 때 레벨 4 이상의 자율주행기술이 가져올 변화를 대비해야 한다고 강조한다. 기존 자동차 제조업 가치 사슬 전반과 전후방 산업에 다양한 영향을 미칠 수 있다는 것이다.

 

레벨 4 이상의 자율주행기술이 상용화를 시작하면 급격한 동반 성장이 예상되는 산업 분야는 ‘정보통신기술(ICT)’ 분야다. 지금보다 훨씬 더 많은 소프트웨어와 반도체 등 대한 수요가 자동차 산업계에 늘어날 가능성이 매우 높기 때문이다.

 

자동차 부품 산업계 역시 레벨 4 자율주행기술의 상용화가 시작될 경우 자동차 센서 부품 업계와 인공지능(AI) 업계가 크게 성장할 것으로 예상된다. 자율주행차 시장과 기술이 성장하게 될수록 정확한 도로 상황 측정과 안정적 운행을 위한 센서와 AI가 필수적이라는 것이다.

 

특히 과기정통부와 KISTEP은 ‘라이다(LiDAR)’ 개발 산업과 업체들이 큰 성장을 이룰 것으로 내다봤다. 라이다는 레이저 펄스를 발사해 그 빛이 대상 물체에 반사돼 돌아오는 것을 받아 물체까지 거리 등을 측정하고 물체 형상까지 이미지화하는 기술이다. 기존에는 항공기와 우주선 등에 한정적으로 사용됐으나 최근 자율주행기술이 급격히 발전하면서 시장이 급격히 확대되고 있다.

 

아울러 경제·산업에서의 관점뿐만 아니라 사회적 복지의 관점에서도 자율주행기술 레벨 4의 확보는 중요하다고 평가된다. 안전하고 편리한 차에 대한 운전자들의 요구가 점차 커지고 있을 뿐만 아니라 운전에 불편을 겪는 사회적 약자들에게 레벨 4의 자율주행기술이 큰 도움을 줄 수 있기 때문이다.

 

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