개요
자율주행자동차란 운자 또는 승객의 조작 없이 자동차 스스로 운행이 가능한 자동차를 말한다.
자율주행의 개념은 1960대에 벤츠를 중심으로 제안되었고, 1970년대 중후반부터 초보적인 수준의 연구가 시작되었다. 초기에는 아무런 장애요소가 없는 시엄 주행장에서 중앙선이나 차선을 넘지 않는 수준이었으나, 1990년대 들어 컴퓨터의 판단 기술 분야가 크게 발전하면서 장애물이 개입되는 자율주행 분야가 본격적으로 연구되기 시작했다.
2010년대에는 딥러닝을 이용한 자율주행 기술 연구가 급진전되어 사용차에 제한적으로 탑재되고 있다. 2012년 발표된 IEEE의 보고서에 의하면, 2040년에는 전 세계 차량의 약 75%가 자율주행 자동차로 전환될 것으로 예상했다.
미국 자동차기술 학회(SEA)의 자율주행기술 발전 6단계
1. 사람이 주행환경을 모니터링 함 : Level 0 ~ Level 2
Level 0(No Automation) - 운전자가 전적으로 모든 조작을 제어하고, 모든 동적 주행을 조정하는 단계
Level 1(Driver Assistance) - 자동차가 조향 지원 시스템 또는 가속/감속 지원 시스템에 의해 실행되지만 사람이 자동차의 동적 주행에 대한 모든 기능을 수행하는 단계
Level 2(Partel Automation) - 자동차가 조향 지원 시스템 또는 가속/감속 지원 시스템에 의해 실행되지만 주행환경의 모니터링은 사람이 하며 안전운전 책임도 운전자가 부담
2. 자율주행 시스템이 주행환경을 모니터링 함
Level 3(Conditional Automation) - 시스템이 운전 조작의 모든 축면을 제어하지만, 시스템이 운전자의 개입을 요청하면 운전자가 적절하게 자동차를 제어해야하며, 그에 따른 책임도 운전자가 보유
Level 4(High Automation) - 주행에 대한 핵심제어, 주행환경 모니터링 및 비상시의 대처 등을 모두 시스템이 수행하지만 시스템이 전적으로 향상 제어하는 것은 아님
Level 5(Full Automation) - 모든 도로 조건과 환경에서 시스템이 항상주행 담당
자율주행 기술
1. 속도유지(Cruise Control)
1900년대 영국 자동차 회상인 월슨필처( Wilson-Pilcher)가 처음으로 사용한 이래 대부분의 자동차의 기본 기능으로 자리 잡았다.
2. 적응 속도 유지(Adaptive Cruise Control)
레벨1 자율주행에 속하는 기능으로서 앞선 자동차의 속도 등에 따라서 설정된 속도 이하로 감속하는 기능을 가지고 있다. 이 기능자체도 여러가지 종류가 있으며 1992년 미츠비시가 처음 개발한 이후에 토요타, 벤츠, 재규어, 닛산등이 이 기능을 개발하여 2010년 초에 많은 고급차들의 추가 옵션으로 2015년 부터는 상당수 차량의 기본 옵션이거나 선택 가능한 옵션이 되엇다.
3.차로유지(Lane Keep)
1단계 : 차로 유지 경고(Lane Departure Warning)
◆ 2000년 벤츠 트럭과 닛산에서 개발된 이래로 많은 자동차에서 이 기능이 됨
2단계 : 차로 유지 보조(Lane Keep Assist)
◆ 2010년 중반부터 많은 프리미엄 자동차와 2010년대 후반에는 일반 자동차에도 제공되는 경우도 있었다.
3단계 : 차로 중앙 보조(Lane Centering Assist)
◆ 2020년 부터 많은 일반 자동차에서 옵션사항으로 선택 가능해 졌다.
◆ 2020년 기준으로 출시되는 자율주행 지향 시스템중에서는 테슬라 오토파일럿이 가장 부드러운 차로 중앙 보조기능을 보여주는 가운데, 볼보 Lane Keeping Aid, 링컨/포드 Co-Pilot 360,캐딜락 슈러크루즈와 다른 회사들의 기능은 차선 사이를 탁구공처럼 왔다갔다 하거나, 급격한 커브를 감당하지 못하거나, 커브 시 계단식으로 부드럽지 못한 조항을 보이고 있다.
4. 차선변경(Lane Change)
차선 유지 기능을 넘어서 옆차선으로 자동으로 조향하여 차선을 변경하는 기능이다. 옆차선, 혹은 사각지대에 다른 자동차가 있는지 경고해 주는 기능은 여러 가지 자동차 회사에서 제공해 주고 있으나 차선을 변경하는 기능을 제공하는 회사는 많지 않다.
1단계 - 차선을 변경하나 다른 차가 있는지는 운전자가 확인. 2014년 테슬라 오토파일럿의 초기 버전은 차선은 변경하나 옆차선의 자동차 유무는 운전자가 확인해야 했다.
2단계 - 운전자가 지시할 때 다른 자동차의 유무를 스스로 확인하여 차선을 변경 조향하는 기능. 2017년 테슬라는 운전자가 확인하여 변경하는 기능으로 출시하였다. 2020년 1월 캐딜락 슈퍼크루즈가 출시되었으나 직선 차선과 차선의 정가운데에 위치하였을 때만 이용 가능하는 등 제약이 있으며, 역시 2020년 1월에 출시된 현대의 HDA2는 사용이 쉽지 않다고 한다. 2021년에 출시한 기아K8에는 개선되었다고 한다
3단계 - 고속도로 또는 자동차전용도로에서 차선 변경 판단을 스스로 하는 기능. 테슬라 오토파일럿에서 오토파일럿 내비게이션이란 기능으로 2018년 출시하였고 이는 처음에는 자동차가 차선 변경 판단을 내리면 운전자가 확인하여 차선을 변경하였으나 이런 사용자의 행동을 딥러닝으로 학습하여 2019년 초부터는 운전자의 확인없이 자동으로 최적의 차선으로 스스로 이동 판단을 하여 진행한다. 캐딜락 슈퍼크루즈 또한 2.0버젼부터 CT4, CT5, 21년형 에스컬레이드, 허머EV 등 다양한 신형 차종에 모두 적용한다고 발표하였으며, 슈퍼크루즈 2.0은 강화된 센서를 통해 주행 중 차선변경시 위험요소를 탐지하고 변경 및 추월까지 가능하도록 설계되었다.
4단계 - 시내 일반 도로에서 차선 변경 판단을 스스로 하는 기능. 3단계의 차선 변경이 예외상황이 적은 고속도로에서 예외상황이 매우 많은 시내 일반 주행으로 확장되는 단계.
5. 고속도로 자동 주행
2020년 시점에서 차선 변경 판단까지 하는 기능보다 어려운 기능들은 테스라 오토파일럿에서만 출시되었다. 몇몇 회사들이 데모 시연을 하고선 레벨 4를 달성하였다고 과대 광고를 하는 경우도 있지만, 실제 상용 제품이 출시되지는 않았다. 고속도로 진입로에서 기존 차선으로 합류, 진출로로 빠져 나오는 기능, 나들목에서 자동으로 차선을 선택하여 다른 고속도로로 연결하는 기능, 고속도로내에서 느린 차선을 피해서 스스로 차선 변경 판단을 하는 등 테슬라의 오토파일럿 내비게이션은 데모 수준을 넘어선 기능으로 초보운전자나 해당 도로를 처음 경험하는 인간 운전자보다 훨씬 능숙하고 안전하게 운전하고 있다. 그러나 100% 무인운전이 아니므로, 여전히 사람 운전자가 오류 상황이나, 시스템이 경험하지 못한 예외상황이 발생되지 않는지 관찰하여 필요시 수동으로 전환하여야 한다.
6. 자동주차(Auto Park)
2003년 토요타가 프리우스에서 자동주차 기능을 선보인 이후 많은 자동차 회사들이 고급 옵션으로 자동 평행 주차 기능을 제공하고 있다. 2014년 지프가 처음으로 수직 주차 기능을 제공하였으며, 태슬라등도 수직 평행 주차를 모두 제공하고 있다. 테슬라는 주차장의 주차조건(시간, 제약 등)을 확인하여 스스로 빈공간을 찾아서 주차하는 스마트 자동주차 기능을 개발하고 있다고 한다.
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