자동차의 ADAS 시스템

자율주행 기술은 완벽하지는 않지만 일상에 자리잡고 있다.
물론 이 기술이 없어도 운전을 하는 데 문제는 없지만
크루즈 컨트롤과 전방 추돌 방지 등 운전자를 보조해주는 여러 기술은 자동차를 살 때 고려할 필수가 되었다 생각한다!

이번에는 H모빌리티클래스 "카인사이드아웃"강좌의 ADAS 시스템에 대해서 배운 내용에 대해 살펴보려고 한다.

자율주행 기술 서론

최초의 자율주행 개념은 1926년 프랜시스 호리나가 전파 송신기를 이용해 무인 차량을 구동하며 시작되었다. 요즘에는 최근 한국에서도 꽤 좋은 성능을 보인 오토파일럿과 같은 ADAS 기술이 있다.

자율주행 기술의 이점으로는 안전성, 효율성, 에너지 절감, 이동권 확대 등이 있다.

• 안전성 향상: 운전자 부주의로 인한 사고 확률 감소.
• 효율성 증대: 주행 중 업무 및 휴식이 가능해져 시간 활용도 극대화.
• 에너지 절감: 공유 모빌리티와 연계하여 교통 에너지 낭비 최소화.
• 이동권 확대: 장애인, 노약자 등 교통 약자의 접근성 개선.

하지만 상용화를 위해서는 해결해야할 문제가 많다.

• 해결 과제: 사고 시 법적 책임 소재(윤리), 소프트웨어 신뢰성, 해킹 위험(보안) 등의 문제 해결이 병행되어야 함

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자율주행의 작동 원리

자율주행은 크게 인지 → 판단 → 제어의 세 단계를 거쳐 작동한다.

① 인지 (Perception)

먼저 차량 주변 환경 정보를 수집하는 단계이다. 차량 센서를 이용해 수집하는 게 필요하며, 센서로 주행 경로를 탐색하고 장애물을 인식한다. 그리고 주변 차량, 보행자, 신호등 등 정보를 수집한다. 

• 핵심 센서: 라이다(LiDAR), 레이더(Radar), 스테레오 카메라, 초음파 센서.

이를 위해서는 고해상도 정밀 지도, V2X(차량 사물 통신) 인프라가 필요하다.

 

② 판단 (Decision Making)

두 번째로 인지단계에서 수집된 정보를 바탕으로 주행 전략을 수립해야 한다.

• 수행 작업: 목적지까지의 경로 계획, 차로 변경 및 장애물 회피 등 상황에 대한 전략과 판단이 필요.

이를 위해서는 인간 수준의 판단과 운전 방법 학습이 필요하고 이를 알고리즘으로 개발해야한다. 또 최근에는 인공지능과 딥러닝을 황용해 알고리즘을 개발하기도 한다. 

 

③ 제어 (Control)

마지막으로 결정된 주행 전략을 실제 움직임으로 구현하는 단계이다.

가속, 브레이크, 스티어링 등 액추에이터로 이뤄지며 크게는 종방향, 횡방향 제어로 나눠진다. 다른 인지, 판단 단계에 비해 완성도가 높고, 특히 전자 제어 방식으로 바뀌며 효율적인 제어가 가능해졌다.

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자율주행 기술 단계 (SAE J3016 기준)

자율주행 기술은 미국 자동차공학회(SAE)가 정의한 0~5단계로 분류된다.

단계	명칭	주요 특징
Lv. 0	비자동화	모든 운전을 인간이 직접 수행.
Lv. 1	운전자 지원	차선 이탈 경보, 크루즈 컨트롤 등 특정 기능 보조.
Lv. 2	부분 자동화	현재 양산차 수준. 종/횡방향 제어 동시 수행, 운전자의 상시 주시 필요.
Lv. 3	조건부 자동화	특정 조건(고속도로 등)에서 시스템이 주행. 비상시 운전자 개입 필요.
Lv. 4	고도 자율주행	특정 구역 내 완전 자동화. 위험 상황도 시스템이 대응.
Lv. 5	완전 자율주행	모든 환경에서 운전자 없이 주행. 운전대와 페달이 불필요함.

1단계는 운전자가 직접 운전을 하지만 일부 보조 기능이 더해진 형태이다.
2단계는 현재 자동차들에 해당되는 기술로 부분 자동화 단계이다. 고속도로 차선 변경, 방향 조정 등 여전히 운전자가 적극적으로 개입해야 한다.
3단계는 주행 모니터링도 차량 시스템이 수행하고, 주행 환경이 복잡해질 시 운전자가 대응한다.

4단계는 대부분의 도로에서 주행이 가능하며 주행 제어와 책임이 차량 시스템에 있다. 주행 중 비상상황에서도 차량 시스템이 대응한다. 
5단계는 운전자가 필요없는 완전 자율주행 단계이다.

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첨단 운전자 보조 시스템 (ADAS)

ADAS(Advanced Driver Assistance System)는 운전자의 조작을 보조하여 사고를 방지하고 편의성을 높이는 기술이다. 자율주행의 선행 기술로서 운전자를 완전히 대체하는 것이 아닌 보조하는 기술이다.

최근에는 유럽 자동차 기관들의 안전 규정으로 인해 ADAS기능의 탑재가 장려되고 보편화되고 있다고 한다.

주요 기능

• 충돌 방지:
  • 전방 충돌 경고(Forward Collision Warning)
  • 충돌 방지 보조(Forward Collision Avoidance Assist) 경고뿐만 아니라 직접 제동. 
  • 회피 조향 보조기능(Evasive Steering Assist)
• 차로 유지:
  • 차로 이탈 방지 보조(LKAS, Lane Keeping Assist System): 일정 속도 이상에서 방향지시등 없이 차선 이탈 방지 조향 제어  
  • 차로 유지 보조(LFA, Lane Following Assist ): 차로 중앙 유지하도록 조향 보조 
• 속도 제어:
  • 스마트 크루즈 컨트롤(SCC, 앞차 거리 유지)
  • 내비게이션 기반 스마트 크루즈 컨트롤(NSCC)
  • 고속도로 주행 보조(HDA, Highway Driving Assist)
• 안전 지원:
  • 후측방 충돌 방지 보조(BCA,Blind-spot Collision-Avoidance Assist) 사이드미러 후측방 사각지대 경고 기능
  • 안전 하차 보조(SEA, Safety Exit Assist)
  • 하이빔 보조(HBA).
• 시야 확보: 서라운드 뷰 모니터(SVM)를 통한 주변 영상 제공.

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시내 주행만 한다면 모르겠지만 고속도로를 탈 일이 있다면 크루즈 컨트롤은 거의 필수인 것 같다. 장거리 주행 시운전자 페달 조작 피로를 줄이는.. 

요즘 나오는 자동차(예를 들어 현대 베뉴)를 보면 깡통(스마트) 옵션에도 전방 충돌방지 보조, 차로 이탈방지 보조, 차로 유지 보조가 기본으로 들어가있다. 특히 차로 유지가 기본인 것은 너무 좋은듯?

그럴일은 없겠지만 내가 새 차 산다면 깡통으로도 열선도 있고 충분하다 싶다. 300만원 더 주면 통풍, 내비게이션, 스마트 크루즈 컨트롤, 후측방 경고 등이 있고 감가 생각하면 중간 트림이 맞긴한 것 같고 결국 역시 중고차를 가야한다~