긴급 상황에서도 믿고 맡길 수 있는 자율주행 시스템

발명의 배경과 필요성

기술의 배경과 문제점

• 자율주행 시스템은 차선 이탈 방지, 차량 변경 제어, 장애물 회피 제어 등 다양한 기술을 결합해 최적의 주행 경로를 선택하고 운전자가 차량을 조작하지 않아도 목적지까지 도달할 수 있도록 함.
• 현재 자율주행 자동차 기술은 차세대 자동차 산업으로 주목받고 있으며, 자율주행차 도입을 위해 고속도로 주행 보조(HDA), 차선 이탈 경보 시스템(LKAS), 후측방 경보 시스템(BSD), 어드밴스드 스마트 크루즈 컨트롤(ASCC), 자동 긴급 제동 시스템(AEB) 등의 기술이 필요함.
• 국제자동차기술자협회(SAE)는 자율주행 자동차를 0단계부터 5단계로 구분하고 있으며, 3단계 이상부터는 운전자의 개입이 필요하지 않은 자율주행 시스템으로 분류됨.
• 자율주행 기술이 발전함에 따라 비상 상황에서 자율적으로 대응할 수 있는 기능 및 자율주행 모드와 수동 운전 모드 간의 원활한 전환이 필요함.

기술의 필요성

• 자율주행 모드와 수동 운전 모드 간의 원활한 전환을 지원하는 시스템의 필요성이 대두됨. 이는 긴급 상황에서 자율주행 자동차의 안정성을 확보하기 위한 중요한 기술임.
• 운행 설계 영역(ODD)을 벗어나는 경우나 자율주행 시스템의 장애 발생 시 안전하게 전환하여 위험을 최소화하는 기능이 필요함.
• 자율주행 시스템이 발전하면서 이에 따른 비상 대응과 시스템의 신뢰성이 중요해짐.

구현방법

기술의 원리

• 본 발명의 자율주행 시스템은 자율주행 모드와 수동 운전 모드 간의 전환을 지원함으로써 자율주행 실패 상황에서 안정성을 높임.
• 이탈이 예측되는 경우 MRM(Minimal Risk Maneuver) 프로세스를 통해 차량을 안전하게 제어함.
• 이탈이 예측되는 시점 또는 시점으로부터 운전자의 개입을 요청하고, 개입이 불가한 경우 비상 정차를 지시함.
• 차량의 실패 원인에 따라 정차 유형을 결정하고 필요한 제어 동작을 수행함.

구체적인 구현 방법

• 운전자의 상태와 차량의 주행 상태를 실시간으로 감지하여 정보를 제공하는 HVI(Human-Vehicle Interface) 모듈을 사용함.
• 통신부를 통해 차량 간(V2V), 차량과 인프라 간(V2I) 통신을 지원하여 자율주행 상황을 모니터링하고 필요한 정보를 교환함.
• 센서부를 통해 차량 상태 및 외부 환경을 감지하고, 자율주행을 위한 정보를 수집함.
• 자율주행 컨트롤러는 자율주행을 위한 제어 명령을 생성하고, MRM 모듈을 통해 비상 상황을 처리하는 제어 동작을 수행함.
• 제어권 이양이 필요한 경우 운전자에게 요청하고, 운전자가 개입하지 않는 경우 비상 정차를 수행함.

기술의 장점

• 긴급 상황에서도 차량의 안정성을 높여 안전한 자율주행을 지원함.
• 운전자 개입 없이도 자율주행 시스템이 자동으로 비상 상황을 처리하여 안전성을 확보함.
• 단계적으로 복잡한 주행 상황에서도 안정적인 대응이 가능하도록 설계되어 있음.

발명의 활용 방안

활용 방안

• 본 발명의 자율주행 시스템은 다양한 자율주행 차량에 적용 가능함. 예를 들어, 자율주행 택시, 자율주행 버스, 자가용 등에 적용되어 비상 상황에서도 안전한 주행을 가능하게 함.
• 단순히 자율주행차뿐만 아니라 고속도로 주행 보조 시스템, 도시 내 자율주행 시스템 등에도 사용될 수 있음. 긴급 상황에서 안전성을 높이는 기능은 상용 차량뿐만 아니라 군용, 응급 차량에도 유용하게 활용될 수 있음.

기대효과

• 향상된 자율주행 기술로 인해 차량 안전성과 신뢰성을 증대시켜 사용자 만족도를 높임.
• 자율주행 모드와 수동 운전 모드 간의 원활한 전환으로 긴급 상황에서의 안전성을 확보함.
• 자율주행 차량의 상용화와 함께 다양한 분야에서의 응용 가능성을 열어줌.

시장 동향

자율주행 시스템 시장 동향

• 2023년 5월 16일 중국 공업정보화부 데이터에 따르면 2022년 중국에서 자율주행 시스템이 탑재된 스마트 커넥티드 승용차의 판매량은 약 700만 대로 45.6% 증가하였으며, 시장침투율은 34.9%에 달함
• 프레지던스 리서치에 따르면, 전 세계 자율주행차 시장은 2023년 1583억 달러에서 연평균 35%의 성장률을 기록하며, 2032년에는 약 2조3539억 달러에 도달할 것으로 예상됨
• 2022년 중국 자율주행 개발 플랫폼 시장 규모는 5억8900만 위안으로 전년대비 106% 증가하였음
• 2025년까지 중국 스마트 자동차 시장 규모는 1조 위안에 육박할 것으로 예측됨
• 각국 정부는 자율주행 시장을 미래 성장 동력으로 보고 다양한 정책 지원을 통해 산업 생태계를 육성 중임
• 자율주행 차량의 개발에 있어서 폭스바겐 AG와 도요타 모터 공사가 시장 점유율의 15% 이상을 차지하며 주도 중임
• IDC 보고서에 따르면 2022년 중국 자율주행 개발 플랫폼 시장의 점유율에서 바이두의 아폴로가 34.4%, 화웨이가 29.7%를 차지하고 있음

자율주행 시스템 응용 분야

• 에스유엠은 자율주행 판단, 계획, 제어 모듈의 제품화에 집중하고 자율주행 여객사업을 추진하고 있음. 상암동, 시흥 배곧, 세종 등 다양한 자율주행 실증 프로젝트를 진행하고 있음.
• 중국의 자율주행 택시는 피시아이 카메라와 레이저 센서 장치를 이용해 자율적으로 장애물을 피하고 도로 제한 속도에 맞춰 속도를 조절하며 주행함.
• 자율주행 시스템의 레벨은 0에서 5까지 존재하며, 현재 상용화된 기술 수준은 레벨 2+임. 이는 주행의 대부분을 시스템이 제어하지만, 특정 조건에서는 운전자가 개입해야 함.
• 서울시립대 연구팀은 설명 가능한 인공지능(XAI) 기술을 통해 자율주행 딥러닝 시스템의 투명성과 에너지 효율성을 향상시키는 연구를 수행했음.
• 뷰런테크놀로지의 자율주행 차량은 라이다 센서를 활용해 서울-부산 간 자율주행에 성공함. 이 기술은 기상 상황과 야간 주행에서도 실시간으로 도로 상황을 파악함.