및 문제점을 알아보자! 자동 운전차의 원리

여러분 안녕하세요 떡이에요 냥! 운전하는 분들이라면 드림카 한 대씩 갖고 계시겠죠?저의 드림카는 테슬라의 모델S입니다.깔끔한 외모와 혁신적인 기술력은 모두 좋지만 그중에서도 자율주행 기능이 아주 잘 돼 있다는 점이 가장 끌렸습니다.그래서 오늘은 자율주행자동차의 원리와 자율주행자동차의 문제점에 대해 알아보겠습니다.

자율주행자동차의 원리에 대하여 알아보기 전에 먼저 자율 주행 자동차가 무엇인지 알아 봅시다.'자동운전자동차'라 함은 운전자 또는 승객의 조작 없이 자동차가 스스로 운행할 수 있는 자동차를 말합니다.

자율주행의 개념은 1960년대에 벤츠를 중심으로 제안되었지만 1970년대에는 매우 초보적인 수준의 연구가 시작되었다고 합니다.초기에는 아무런 장애가 없는 시험주행장에서 중앙선이나 차선을 넘지 않고 주행하는 수준에서 개발이 시작되었습니다.하지만 1990년대 들어 컴퓨터 판단 기술 분야가 크게 발전하면서 장애물이 개입하는 자율주행 연구가 본격적으로 시작됐습니다.

현재 자동차산업에서 자율주행 분야는 차세대 자동차산업으로 주목받고 있는 기술입니다.한국의 현대차를 비롯한 많은 자동차 회사들은 2020년에 완전 자율주행차 출시를 목표로 개발을 추진하고 있습니다.자율주행을 위해서는 고성능 카메라와 충돌방지장치 등 극히 정교하고 오차없는 기술적 발전이 기반이 되어야 합니다.

수많은 자동차 회사뿐만 아니라 구글이나 애플 같은 IT 기업들도 자율주행차 기술 개발에 앞장서는 모습을 보게 됩니다.2012년에 발표된 IEEE의 보고서에 따르면, 2040년에는 전 세계 차량의 약 75%가 자율주행차로 전환될 것으로 예상된다고 합니다.

자율주행자동차 기술이 상용화되어 모든 사람이 자율주행자동차를 이용하면 전체 교통사고의 95% 정도를 차지하는 운전자 부주의로 인한 교통사고와 난폭운전을 줄일 수 있다고 합니다.또한 인간의 운전자를 완전히 대체하게 되면, 정체의 감소를 가져와 교통 경찰이나 자동차 보험이 필요 없게 될 수도 있다고 하네요.물론 이러한 장점 외에도 몇 가지 단점이 있지만, 자율주행자동차의 문제점은 나중에 다루도록 하겠습니다.

자율주행차라고 해서 사람이 손을 쓰지 않아도 운전되는 완벽한 자율주행차만을 상징하는 것은 아닙니다.현재 우리도 어느 정도의 자율주행을 하고 있습니다만, 예를 들어 스마트 크루즈 컨트롤 기능입니다.제 차에도 있는 기능인데, 고속도로에서 사용하면 발이 편한 기술인 것 같습니다.정해진 속도로 계속 달리면서 앞 차와의 거리가 가까워지면 자동으로 감속해 주는 기능입니다.하지만 방향까지 자동으로 바꿀 수는 없어요.

또는 차선 이탈 방지 기능도 자율 주행 기능 중 하나입니다.차 외부에 장착된 여러 카메라를 통해 차선을 파악하고 어떤 속도 이상을 달릴 때 차선을 넘으려고 하면 자동으로 핸들을 반대로 돌리는 기능입니다.(물론 바닥 차선이 애매하게 그려져 있을 때 간혹 오류가 나서 핸들이 마음대로 힘을 주는 경우도 있습니다...)

'미국자동차기술학회(SAE)의 자동운전 기술 발전 6단계를 소개합니다' 레벨 0부터 레벨 5까지 총 6단계입니다.

Lv0 비자동 : 운전자가 전면적으로 모든 조작을 제어하고 모든 동적 주행을 조장하는 단계 Lv1 운전자 지원 : 자동차가 조향지원시스템 또는 가속감속지원시스템을 통하여 실행되지만 사람이 자동차의 동적 주행에 대한 모든 기능을 수행하는 단계 (차선유지장치, 오토크루즈 등 하나의 자동주행기능 수행) Lv2 부분자동화 : 자동차가 조향지원시스템에 대한 모든 기능을 수행하는 단계 (자동차의 동적주행지원시스템 또는 자동화)

Lv3 조건부 자동화 : 시스템이 운전 조작의 모든 측면을 제어하지만, 시스템이 운전자의 개입을 요청하면 운전자가 적절하게 자동차를 제어하여야 하며, 그에 따른 책임도 운전자가 보유 (운전자가 특정한 경우에만 개입됨) Lv4 고도 자동화 : 주행의 핵심 제어, 주행 환경 모니터링 및 비상시 대처 등을 모든 시스템이 수행하지만, 시스템에서는 도로의 전면 주행 조건과 자율화되지 않습니다만, 시스템에서는 주행의 핵심 제어, 주행의 핵심 제어, 주행 환경 모니터링 및 비상시 대처 등을 모든 시스템이 수행합니다.

이처럼 현재 우리가 한 반적으로 운행하고 있는 차는 사람이 주행 환경을 모니터링하고 자동 주행 기술이 보조를 하는 단계입니다그럼 자율주행자동차의 원리는 어떨까요?

자율주행자동차의 원리는 크게 인지, 판단, 제어의 3단계로 나뉩니다.

1. 인지 단계는 자율주행자동차 기술 중 가장 기본적이고 중요한 기술입니다.목적지로 향할 때 가장 먼저 할 일은 거기까지의 노선을 파악하는 것입니다.도로의 차선이나 신호, 보행자, 선행 차량 등을 지각하는 것이 우선되어야 하기 때문에 자율주행의 첫걸음도 인지 기술에서 시작합니다.

인지 단계에서는 GPS와 카메라, 레이더 등을 활용하여 주변 상황 정보를 인식하고 수집합니다.인지에 필요한 GPS는 기존에 우리가 사용하는 내비게이션 GPS보다 정확도가 높아야 하고, 오차가 1m 이내여야 한다고 합니다.내비게이션이 사용하는 GPS는 오차가 10미터에서 30미터이므로 이 정보만으로 운행하는 데 무리가 있습니다.

인지 기술은 단순히 인지 과정만을 요구하는 것이 아닙니다."우리가 직접 운전할 때는 자연스럽게 예측이 필요한 상황이 됩니다.

예를 들어 터널에 들어가면 일시적으로 시야가 어두워져 아무것도 보이지 않게 됩니다만, 터널 내의 상황을 예측할 수 없는 것은 아닙니다.이미 우리의 머릿속에는 터널에 들어가기 전의 차량의 속도 등을 생각하여 어느 정도의 차간 거리를 두고 주행하고 있었는지가 입력되어 있기 때문입니다.이처럼 자율주행자동차 인지 기술은 사람이 눈으로 보고 머리로 생각하는 것과 같은 메커니즘으로 작동하도록 발전하고 있는 것입니다.

2. 판단 단계에서의 판단 단계에서는 이전에 얻은 인지 정보를 바탕으로 주행 전략을 결정합니다.자동차가 어떠한 환경에 놓여져 있는지를 파악해, 복수의 기기로부터 얻은 화상을 분석합니다.그 다음, 주행 환경이나 목표 지점에 적합한 주행 전략을 세우고 판단해, 움직입니다.

3. 제어단계에서는 엔진구동 및 주행방향 등을 결정하고 본격적인 주행을 시작합니다.우리몸에비교한다면인지는눈과귀의역할을판단은두뇌의역할을,제어는움직임을직접담당하는팔과다리라고할수있겠죠.

차량을 움직이는 제어에는 크게 조향과 가감속 기술이 있습니다.조향은 말 그대로 스티어링의 방향을 조작하는 기술로 가감속은 가속이나 감속, 제동을 통해 차를 달리거나 멈추는 기술입니다.자율주행차의 원리는 이렇게 끊임없이 인지, 판단, 제어의 단계를 반복하며 소프트웨어가 내리는 명령에 따라 자동차가 주행하는 것입니다.

자동차 스스로 모든 기능을 컨트롤해서 달리는 자동 변속기는 매력적이지만 그에 따른 문제점도 몇 가지 떠오르고 있어 간단하게 3가지만 언급해 봅시다.

1. 안전성 문제를 자율주행하는 자동차가 완벽하게 모든 상황과 차량을 제어한다 하더라도 예상치 못한 상황은 항상 발생합니다.자율주행차도 결국은 잘 훈련된 기계이기 때문에 처음 접하는 상황에서 잘못된 판단을 할 수도 있기 때문입니다.모든 차량이 자율주행으로 바뀌고, 주변의 차량이 주행 상황을 공유하여 예측하는 것이 아닌 한 안전성의 문제는 항상 생기겠지요.

2. 윤리적 문제를 자동으로 주행하는 자동차는 탑승자의 안전을 최우선으로 합니다.만약에 왼쪽에서 갑자기 차선 변경을 하는 자동차나 사고를 피하기 위해 오른쪽으로 피해야 하는 상황이 되었을 때, 오른쪽 보도를 사람이 지나가고 있다면 어떤 선택을 할까요?

보통 우리가 운전대를 직접 잡고 운전하는 상황이라면, 차대차 사고가 경미할 것 같을 때 인도인을 치지 않기 위해 그냥 브레이크를 걸고 왼쪽 차와 부딪히는 상황을 택할 것입니다.하지만 자율주행차는 보도를 돌아 보행자를 끄는 것을 선택할 가능성이 높은 것이 문제랍니다.이처럼 자율주행차의 문제점 속에서 윤리적 문제도 아주 큰 화제가 되고 있습니다.

3. 일자리 문제, 자율주행, 자동차의 문제점으로 일자리 문제도 있습니다.탈것과 관련해서 운전이 주요 업무이신 분들은 자율주행자동차가 상용화되면 일자리를 잃을 확률이 매우 높아집니다.버스나 택시, 우버 등 차량과 관련된 다양한 비즈니스에서 자동차가 사람을 대신하면 많은 사람들이 일을 잃어버립니다.지금까지 자율주행의 원리와 자율주행의 문제점을 공부했습니다.자율주행자동차에 관한 문제는 간단한 문제가 아니기 때문에 국가가 중재하고 법률로 가이드라인을 정해야 할 부분이라고 생각합니다.향후 10년 이내에는, 많은 분들이 자율주행차로 안전하고 쾌적한 주행을 할 수 있기를 바라고 있습니다.다음 포스팅 때 봐요!

 

자율주행자동차의 원리와 문제점을 알아보자!