자율주행차 종합 가이드: 기술, 자율주행 레벨, 현재 양산 모델

그리 오래전만 해도 우리 차가 우리를 A지점에서 B지점까지 물리적으로 운전하지 않고 데려다주는 것이 완전히 미래적으로 느껴졌지만, 그날은 우리가 생각하는 것보다 더 가까이에 있습니다.

오늘 블로그에서는 자율주행차가 무엇인지, 차를 자율주행하게 만드는 기술은 무엇인지, 자율성 수준에 따른 분류와 이 기술들을 탑재한 현재 양산 모델들을 알려드립니다. 시작해 볼까요? 아니면 "출발, 키트(KITT)!"

자율주행차란 무엇인가?

자율주행차는 일련의 센서와 컴퓨터 논리를 통해 주변 세계를 해석하고, 마치 사람이 운전하듯 당신의 개입 없이 또는 부분적 지원으로 주행할 수 있는 차량입니다.

이 센서들은 다른 차량들의 위치, 그들의 포지션, 거리, 주행 차선 등에 대한 정보를 얻습니다. 이는 GPS 정보와 충분히 정확한 지도와 결합되어 차에게 매 순간 자신의 상황과 주변 요소를 알려줍니다. 경우에 따라 기상 조건 적응도 가능합니다.

자율주행을 가능케 하는 기술들

자율주행차 개발에 다양한 기술들이 사용되고 있습니다. 가장 많이 쓰이는 것들을 설명합니다:

예를 들어, 테슬라(Tesla)가 사용하는 차량 주변 카메라를 통한 내비게이션. 이 자율주행 시스템은 8개의 카메라, 12개의 보조 초음파 센서, 전방 레이더 조합에 기반합니다. 전반적으로 차는 환경을 '보고' 사람처럼 해석하지만 더 뛰어난 반사신경을 가집니다.

구글, 포드, 토요타/렉서스, 닛산, 폭스바겐 등이 사용하는 또 다른 시스템은 라이다(LIDAR)입니다. 라이다는 회전하는 레이저 빔 방출기로, 보통 차량 지붕에 위치하며 차량 주변 360도 환경을 재구성합니다. 이 빔 방출과 반사를 통해 도달 범위 내 장애물의 디지털 맵을 생성하고, 보조 센서(초음파, 레이더)와 함께 정보를 종합해 순차적으로 행동합니다.

언급된 주요 시스템(카메라, 라이다) 외에도 포착된 정보를 개선하는 보조 기술들, 즉 환경을 완전히 평가하기 위한 다른 유형의 신호들도 사용됩니다.

이 기술들은 초음파 센서로, 짧은 거리에 사용되지만 저렴한 비용 덕분에 차량 내비게이션뿐만 아니라 주차 안전용 주변 센서로도 활용됩니다.

또 다른 널리 쓰이는 시스템은 레이더로, 라이다와 달리 전파를 방출해 물체에 반사시키며 악천후 조건에서 더 잘 작동하는 경향이 있습니다.

자율주행 레벨에 따른 분류

자율주행차는 자율성 수준, 즉 운전자에 대한 차의 독립 정도에 따라 분류됩니다.

이 방향의 최초 분류는 2013년 미국 교통안전청(NHTSA)이 0~4 척도로 수립했습니다.

시스템이 진화함에 따라 새로운 분류와 평가 방식이 등장했고, 현재 거의 모든 경우에 사용되며 가장 널리 퍼진 방식인 SAE J3016 표준(최종 개정 2016)에 이르렀습니다.

이 분류는 각국에서 등장한 다양한 방식들을 통합해 권장 평가 가이드를 제공하려 하지만, 각 브랜드가 자사 이익에 따라 채택 여부를 결정할 수 있습니다.

이 가이드는 0~5까지 자율주행 6단계를 수립합니다. 이 단계들은 차량이 각 단계에 도달하기 위해 갖춰야 할 최소 역량과 자동화해야 할 기능만을 정합니다.

• 레벨 0. 자동화 없음.
  • 운전자가 주행의 모든 요소와 조항에 100% 책임.

• 레벨 1. 기본 주행 보조.
  • 차량에 운전자를 단순 작업에서 돕거나 해방시키는 기본 요소 보유.
  • 속도 또는 궤적 유지 자동화 가능하지만 둘 중 하나만.
  • 나머지 모든 작업은 운전자 책임.
  • 주행 중 장애물, 물체, 이벤트 자동 감지 시스템 없음.
  • 보조 기능은 이상적 조건에서만 사용 가능.

• 레벨 2. 부분 자동화.
  • 속도 유지와 궤적 유지 모두 자동화.
  • 운전자가 차량 이동 관련 기능에서 해방.
  • 주행 중 장애물, 물체, 이벤트 자동 감지 시스템 없음.
  • 보조 기능은 이상적 조건에서만 사용 가능.

• 레벨 3. 조건부 주행 자동화.
  • 이전 경우와 같이 속도와 자율 레버의 경로 모두 제어.
  • 이미 물체 및 주행 상황 감지 시스템, 장애물 감지 보유.
  • 시스템이 운전자 개입 없이 작동 가능하나, 시스템이 요구하거나 운전자 개입이 필요한 잠재적 위험 상황이면 개입 필요. 이 알림은 운전자가 반응할 시간을 충분히 앞서 제공해야 함.
  • 특정 조건에서만 사용 허용.

• 레벨 4. 높은 수준의 주행 자동화.
  • 이전 경우와 같이 속도와 자율 레버의 경로 모두 제어.
  • 상황과 장애물에 복잡하게 대응할 충분한 센서 보유, 완전히 반응.
  • 주 시스템 실패 또는 제어 불능 시 차량을 안전한 구역까지 주행해 정차할 만큼의 대체 시스템 보유. 이 대체 시스템은 모든 주행 기능을 허용하진 않지만 충분한 기능 제공.
  • 시스템이 제대로 작동하지 않아 주행 불가능한 상황 존재 가능.

• 레벨 5. 완전 자동화.
  • 이전 경우와 같이 속도와 자율 레버의 경로 모두 제어.
  • 예기치 않은 주행 상황이나 장애물에 완전 자동 대응.
  • 차량 정차까지 제어 가능한 백업 시스템 보유.
  • 시스템 사용에 제한 없음, 어떤 조건에서도 사람처럼 사용 가능.
  • 차량 내 사람 탑승 불필요.

현재 양산 중인 자율주행차 모델

시장에서 다양한 자율주행 수준의 자율주행차 모델을 점점 더 찾아볼 수 있습니다. 위 분류에 따라 각기 다른 레벨의 차량 사례를 찾을 수 있습니다.

레벨 0에는 시장에 존재하는 거의 모든 모델, 저렴하거나 오래된 모델들로 어떤 보조 기능도 없어 운전자 100% 행동 필요. 긴급제동, 차로유지, 속도유지 보조가 있는 경우도 이 그룹에 포함.

이 차량들에 어댑티브 크루즈 컨트롤 기능이 추가되면 레벨 1, 선행 차량과의 거리를 자동 유지 가능. 보조 주차 기능(핸들만 제어하는 경우) 탑재 차량도 포함. 이 범주에도 시장에 많은 차량 존재.

레벨 2에는 이 범주에 속하는 모델이 적습니다. 고속도로 주행용 시스템으로, 교통 상황에 자동 반응하고 정체 시 정차까지 가능한 더 정교한 시스템.

이 성격의 시스템을 가진 대표 브랜드: 메르세데스-벤츠(드라이브 파일럿), 닛산(프로파일럿), 볼보(파일럿 어시스트), 아우디, BMW. 마지막으로 주차 보조가 가속페달까지 제어하면 이 레벨에 포함.

자율주행 레벨 3을 탑재한 브랜드나 모델은 소수입니다. 가장 유명한 것은 테슬라의 오토파일럿으로, 고속도로뿐 아니라 일반 도로에서도 교통 상황 예측과 운전자 개입 없이 차선 변경을 통한 추월 가능.

레벨 4 자율주행의 상용 모델은 찾기 매우 어렵습니다. 많은 모델이 개발 중이나 아직 상용화되지 않았습니다. 가장 중요한 것은 구글의 것으로, 많은 킬로미터를 자율주행하며 점점 현실화되고 있습니다.

이전 경우와 마찬가지로 레벨 5 프로토타입만 존재하며, 가장 앞선 것도 역시 구글입니다. 핸들나 페달이 없는 변형 모델이 짧은 구간과 이상적 조건에서 테스트되었습니다.

자율주행차 미래 전망

각 브랜드가 지평선을 매우 모호하게 공유하므로 이러한 시스템 진화가 어떻게 전개될지 예측하기 어렵습니다. 분명한 것은 자율주행 구현이 운전자 인식 제고와 함께 가야 하며, 운전자가 가능한 사건에 주의를 기울이지 않아 발생하는 사고를 피해야 한다는 것입니다.

현재 2025년까지 대다수 레벨 3까지의 모델이 출시될 것으로 예상되며, 이는 이러한 발전에 발맞춰야 할 새로운 입법의 기초를 마련하는 데 도움이 될 것입니다.

올 여름 UN이 레벨 4, 5 자율주행차 사용을 제한하고 보행자 근처에서 작동하지 못하게 하는 규정에 서명했습니다. 이 문서에 따르면, 현재로선 이러한 시스템(레벨 4, 5)은 보행자, 자전거 이용자 등 유사 통행이 허용되지 않는 도로에서만 활성화할 수 있습니다.

또한 이동 방향 간 물리적 분리가 있어야 하며, 속도 제한은 60km/h. 마지막으로 모든 탑승자가 올바르게 착석하고 안전벨트를 착용하는 것이 의무화됩니다.

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