자율주행 레벨의 의미 및 V2X의 개념

 

1. 자율주행 레벨의 의미와 기준

향후 자동차의 미래는 크게 전동화와 자율주행이 이끌어 갈거로 예상 됩니다. 그리고 이 자율주행과 관련해서 많은 신문기사들에서 반드시 언급되는게 자율주행 레벨 입니다.

레벨 2니 레벨 3이니 하는 자율주행 기술을 분류하는 등급은 현재 레벨 0에서 5까지. 이 등급은 미국자동차공학회(Society of Automotive Engineers) 에서 정한 기준을 따른것 으로, 이 차량이 자율주행을 하는데 있어 운전자의 개입을 어느정도 필요로 하느냐에 따라 나눈 기준으로 상세 내용은 다음과 같습니다.

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레벨 0 : 자율주행과 관련된 기술이 적용되지 않음(=운전자가 차량을 완전히 제어하는 수준)

이 레벨의 차량은 자율주행과 관련된 기술이 전혀 적용되지 않은 차량 입니다. 단순히 일정 주행 속도를 유지해주는 크루즈 컨트롤 기능 조차도 없는 수준으로 요즘 나오는 차량에서는 깡통 옵셧에서도 찾아볼수 없는 수준 입니다.

 

레벨 1 : 속도/조향 등 특정 기능의 일부 자동화가 이루어진 단계(=운전자가 차량을 제어하고 차량이 운전자를 보조하는 수준)

주행 속도를 유지해주는 크루즈 컨트롤, 차선이탈 경보, 긴급제동 등 특정 기능이나 일부 동작에 있어서 자동화가 이루어진 단계입니다. 하지만 여전히 운전자는 차량의 속도와 방향등을 항상 통제해야하기 때문에 운전자는 도로 상황과 주행상태등에 계속해서 신경을 써야하는 수준 입니다.

 

레벨 2 : 특정 상황에서 속도와 조향을 차량이 컨트롤 하는 부분 자동화 단계(=특정 상황에 한해서 차량이 주행을 주관하지만, 운전자의 적극적인 개입을 요하는 수준)

미국자동차공학회(SAE)는 레벨 2 부터를 부분적 자율주행 단계라고 말합니다. 레벨 1과의 가장 큰 자이점은 조향과 주행 속도를 차량이 직접 제어한다는점 입니다. 고속도로와 같은 특정 상황에서 차선과 앞차와의 견격을 자동으로 유지해주는 수준이지만, 운전자는 여전히 주변 상황을 주시하고 스티어링 휠을 일정시간 안에 조작해 줘야 하는 등 적극적으로 주행에 개입해야 하는 수준 입니다. 쉽게 말해 차량이 스스로 스티어링 휠을 조작하고 가/감속을 간하다면 레벨 2 수준입니다.

 

레벨 3 : 운전시 돌발 상황에 대한 모니터링 기준이 사람에서 차량으로 넘어간 단계(=운전자의 적극적인 개입을 필요로 하지 않는 수준)

운전시 모니터링의 주관이 차량으로 넘어간 수준으로, 갑작스런 장애물이 경로상으로 뛰어든다든지, 막히는 길을 우회하여 다른 길로 진입한다든지 등, 정해진 조건에 한해서는 운전자의 적극적인 개입이 필요 없어진 단계 입니다. 기존 까지는 고속도로 주행과 같은 정해진 상황이였지만, 이 단계 부터는 더욱 다양한 돌발생황에서도 차량이 스스로 대응할 수 있는 수준이며, 자율주행 한계 수준에 도달하게 된다면 정해진 시간 안에 운전자가 개입해야 하기 때문에 주행중에 한눈을 많이 피울수는 있지만 완전히 손 놓고 있을수는 없는 수준 입니다.

 

레벨 4 : 다양한 도로 조건과 운전 상황에 차량이 직접 대응하는 단계(=사실상 운전자의 개입을 필요로 하지 않는 수준)

레벨 3보다 대응할 수 있는 도로 조건과 상황이 많은 단계 입니다. 복잡한 도심, 골목길, 급커브 등 돌발 상황이 예상되는 도로에서도 자율주행이 가능한 수준으로 사실상 운전자의 개입을 필요로 하지 않는 수준입니다. 하지만, 정해진 도로의 모든 상황 이외의 정말 특수한 도로 조건에서 주행해야 되는 상황이라면 운전자의 주행 개입을 요합니다.

 

레벨 5 : 무인 주행 단계(=운전자가 필요 없는 수준)

복잡한 도로에서도 100퍼센트 운전을 차에 맡겨도 전혀 불안하지 않은 수준이며, 사실상 운전자라기보다 탑승자라는 개념이 적용되는 단계 입니다.이 단계에 도달하면 운전면허증이 없어지는 시대 될 거라고 예상되죠. 사실 컨퍼런스나 테크쇼 등을 통해서 일부 스타트업이나 대기업들에서 레벨4에 해당하는 자율주행 기술을 발표한 사례는 이미 수도 없이 많습니다. 따라서 자동차 전문가들은 레벨 5 단계로의 진입도 그리 먼 미래는 아닐꺼로 보고있는 상황입니다.

 

여기에 전동화, 플렛폼화를 더한다면 차량 실내공간의 활용 가능성은은 더욱 막대해지고 그 결과 맞춤형 자동차의 시대까지 도래하게 될거라는게 중론입니다.

자율주행 레별 표현 그림 (이미지 출처 : 하이! 현대트랜시스 [hyundai-transys.com])

 

2. V2X의 필요 이유와 개념

현재의 자율주행 차량은 초음파, 카메라, RADAR, LiDAR 등 다양한 센서를 장착하여 만들어지고 있습니다. 하지만 이런 센서들만 가지고는 높은 언덕을 넘거나 안개가  짙은 날씨에서는 센서를 통해 환경 정보를 얻는데 제한적이기도 하고, 센서이기 때문에 감지할 수 있는 거리와 범위 등 물리적 한계가 있기 때문에 센서인식 기술을 통한 자율주행 구현에는 분명한 한계가 존재 합니다. 실제로 테슬라 차량이 자율주행 모드로 주행하던 중 트럭과 충돌한 사고도 있었습니다. 이런 상황에서 레벨 4, 레벨 5 수준의 자율주행을 구현하기 위해서는 보이지 않는 곳의 정보까지 수집하여 다양한 돌발 상황에 대처해야만 합니다.

이러한 배경상황을 등에 업고 자율주행차는 첨단 센서 및 전자제어장치를 기반으로 시작하였으나, 최근에는 통신기술을 결합하여 차량 대 차량, 차량 대 인프라 등 통신 기술을 반영한 커넥티드 카 형식으로 발전하고 있습니다.

 V2X(Vehicle to everything)는 다른 차량, 보행자, 도로 인프라망 등 과 통신하며 먼 곳에 있는 교통정보까지 수집/사용하는 기술 입니다. 여기서 X는 차량(Vehicle), 인프라(Infrastructure), 보행자(Pedestrians), 네트워크(Network)등이 해당됩니다.

V2X의 구성요소들 (이미지 출처 : McKinesy Center for future Mobility)

 

1. V2V(Vehicle-to-Vehicle) : 차량과 차량 간 통신기술입니다.

 이동 중이거나 정차 중인 차량 간 정보를 송수신하여 일정 범위 내에 있는 자동차들이 각자의 위치와 속도 정보, 주변 교통상황 등을 교환하고 돌발상황을 대처할 수 있도록 하는게 핵심입니다. V2V를 통해 얻은 정보를 활용하여 자율주행 차량은 연쇄 추돌을 방지 등 다양한 돌발상황 대처에 활용할 수 있는 것이다.

 

2. V2I(Vehicle-to-Infrastructure) : 차량과 도로 인프라 간 통신기술입니다.

차량 내 설치된 단말기와 도로에 설치된 노변 기지국 (RSE: Road Side Equipment) 간 통신으로, 차량으로부터 주행 정보를 수집하여 중앙 서버에서 분석한 뒤 교통상황 및 도로상황을 차량에게 제공하는게 핵심 입니다. V2I를 통해 획득한 정보를 활용하여 자율주행 차량은 교통정체나 교통사고를 사전에 예방할 수 있다

 

3. V2P(Vehicle-to-Pedestrian) : 차량과 보행자 간 통신입니다.

스마트폰과 같은 모바일 기기를 지닌 보행자나 이륜차 탑승자등 과 정보를 교환하는 통신입니다. 이를통해 스마트폰이나 이어폰을 사용하느라, 차량을 인지하지 못한 보행자 또는 사각지대를 달리고 있는 자전거 등과의 사고를 예방할 수 있습니다.

 

4. V2N(Vehicle-to-Network) : 차량과 네트워크 간 통신입니다.

네트워크를 통해 교통사고 상황 도로 정체구간 등의 정보를 실시간으로 제공받을 수 있어 자율주행 차량이 유연하게 대처할 수 있도록 하는게 핵심 입니다.