자율주행차 기본은 ADAS … 인지·판단·제어로 구성

“자율주행차란 무엇인가요?”

누가 이렇게 물어온다면 어떻게 대답하면 될까. 요즘 출시되는 자동차를 소개할 때 거의 빠지지 않는 ‘첨단운전자보조시스템(ADAS)’은 어떤 기능일까. 자율주행차 시대가 눈앞에 곧 펼쳐지고 현재 판매되고 있는 많은 자동차에 반자율주행 기능이 이미 탑재돼 있다고 하지만, 자율주행의 단계별 개념과 주요 기술에 대해 정확히 아는 운전자가 생각보다 드물다.

‘승객의 조작 없이 자동차 스스로 운행이 가능한 자동차’. 자동차관리법 제2조 1-3항에 나오는 자율주행차의 정의다. 자동차 제조사들은 운전자의 실수로 인한 사고를 방지하기 위해 능동형 안전 장치(Active Safety System)를 앞다퉈 개발하기 시작했다. 현재 대다수의 양산차량에 적용되고 있는 첨단운전자보조시스템(ADAS·Advanced Driver Assistance Systems)이 바로 그 결과물이다. 자율주행은 ADAS에 사용되는 기술을 기반으로 전개된다.

자율주행차는 기술적으로 크게 인지, 판단, 제어 세 분야로 구성된다. 인지는 센서나 카메라를 비롯해 정밀지도, 차량간 통신 등 다양한 경로를 통해 주변 환경을 인식하는 것이다. 사람에 비유하자면 눈에 해당한다. 판단은 인간의 두뇌에 비유할 수 있다. 통합제어시스템(DCU) 등을 통해 신호를 처리하거나 주변 상황에 따라 생성되는 수많은 솔루션 가운데 최적의 차량 경로와 움직임을 결정한다. 제어는 인지 정보를 바탕으로 내려진 결정을 실제로 구현하는 기술로, 각 구동계의 액추에이터(Actuator)를 통해 속도를 조절하거나 방향 제어, 제동 등으로 직접적인 움직임을 관할한다.

미국도로교통안전국(NHTSA)은 자율주행을 4개 단계로 구분하고 있다. 미국자동차공학회(SAE)는 1단계 더 많은 5단계로 구분한다. 5단계는 운전자가 필요 없는 무인자동차를 의미한다.

1단계는 특정 기능의 자동화 단계로, 운전자는 특정 주행조건 아래서 개별 기술의 도움을 받을 수 있다. 스마트 크루즈 컨트롤(SCC)이나 차로 이탈 방지 보조(LKA) 등이 여기에 속한다.

2단계는 기존의 자율주행 기술들이 통합돼 기능하는 단계다. 운전자는 시선을 전방에 유지해야 하지만 운전대와 페달을 이용하지 않아도 된다. 스마트 크루즈 컨트롤과 차로 이탈 방지 보조가 결합해 고속도로 주행시 차량과 차선을 인식, 앞차와의 간격을 유지하고 자동으로 조향하는 고속도로 주행보조(HDA)가 가능한 것이 바로 이 단계에 해당된다.

3단계는 특정 상황에서만 운전자 개입이 필요한 ‘제한적 자율주행 단계’다. 도심에선 교차로나 횡단보도 등을 인식해 차량을 제어하고 고속도로에선 교통흐름을 고려해 차선을 변경하고 끼어드는 일이 가능하다.

4단계는 통합 자율주행 단계로 5단계와 함께 완전 자율주행으로 분류된다. 시동을 켠 후 목적지에 도착해 주차가 완료되는 시점까지 완전한 자율주행이 가능하다. 이 단계에선 V2X(Vehicle to Everything)가 실현돼 차량과 차량, 차량과 인프라 간 통신으로 보다 넓은 지역의 정보를 수집하고 이를 통해 최적의 경로로 주행할 수 있다. 현대자동차의 수소전기차 ‘넥쏘’와 제네시스 ‘G80’은 서울에서 강원도 평창에 이르는 190㎞ 고속도로 구간에서 4단계 자율주행에 성공했다.

스마트 크루즈 컨트롤(SCC)은 앞 차량과의 거리를 감지해 운전자가 설정한 속도 및 차간 거리를 일정하게 유지하는 기술이다. 차로유지보조(LFA)는 전방 레이더 및 카메라를 통해 앞 차량과의 차간 거리 유지 및 차로 중앙 주행이 가능하도록 조향 및 가감속을 제어해주는 첨단 주행지원 기술이다. 양쪽 차선이 불분명한 경우에는 기존 차선의 영역을 기반으로 전방 차량의 경로를 따라 차로 중앙으로 달리도록 제어한다.

고속도로 주행보조(HAD)는 차로 이탈방지 보조(LKA)와 스마트 크루즈 컨트롤(SCC), 내비게이션 정보가 복합적으로 융합된 기술이다. 차간 거리 및 차선 유지, 전방 차량 정차 시 자동 정지 및 재출발, 제한속도 구간별 속도조절 등의 기능을 통해 고속도로 내 안전한 주행을 지원하는 첨단 시스템이다. 후방 교차 충돌 방지 보조(RCCA)는 차가 후진할 때 후측방에서 접근하는 차량을 감지하고 접근하는 차량으로 인한 충돌 위험이 감지되면 브레이크 제동 제어를 통해 충돌 회피를 지원하거나 피해를 경감시킨다.

임세정 기자 fish813@kmib.co.kr