자율주행차 정의, 원리, 레벨, 핵심기술 4가지_총정리

안녕하십니까,
부매경입니다.

오늘은 4차 산업의 집약체라고 할 수 있는 자율주행차에 대해서 알아보겠습니다.
4차 산업혁명의 핵심기술이 가장 빠르게 적용되는 분야가 바로 자율주행차입니다.
자율주행 배경, 정의, 원리, 레벨 및 장단점에 대해 종합적으로 설명하겠습니다.

자율주행차 배경

전 세계적으로 자동차 사고로 사망하는 사람이 년간 100만 명이 넘는다고 합니다.
한국의 경우 교통사고 시 사람의 실수로 인한 사망자가 연간 4000명 가까이 된다고 합니다.
이러한 교통사고로 인한 사망자를 줄이고자 1960년대 벤츠를 중심으로 자율주행 개념이 제안되었습니다.
초기 단순한 수준으로 연구, 적용되었으며, 1990년 IT가 적용되면서 본격적으로 연구되었습니다.

자율주행차 정의

• 자율주행차는 운전자 또는 승객의 조작 없이 자동차 스스로 운행하는 자동차
• 레이더, LIDAR, GPS, 카메라 등의 센서로 주위 환경을 인식하고 목적지까지 자율적으로 주행

LIDAR(Light Detection and Ranging) : 빛을 활용하여 물체를 탐지하는 장치

출처 : 위키미디어

 

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자율주행 원리

자율주행은 원리는 크게 위치확인, 인지, 판단, 제어로 나눌 수 있습니다.

위치확인(측위)

자동차의 어디에 있는지 인식하는 기술로 GPS 기술을 사용합니다.
자동으로 제어하기 위해서 자동차의 정확한 위치확인 필요

인지

카메라, 레이더, LIDAR 등의 센서를 이용하여 차량 주변의 환경을 파악합니다.

판단

인지로 파악한 주변 환경 데이터(정보)를 바탕으로 부석하여 자동차에 제어 방식을 결정합니다.
추천되어 있는 데이터를 바탕으로 인공지능 기술을 활용하여 최적의 결정을 내립니다.

제어

판단을 통해 결정된 제어 방식을 적용하여 차를 움직이게 합니다.
가속페달, 브레이트, 핸들링 등을 최종 결정된 판단에 따라 제어하여 구동합니다.

테슬라 시내주행 표시화면

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자율주행차 핵심기술

1. 무인자동차 시스템

• 구동장치(감속기, 조향장치) 자동 구현
• 컴퓨터, 소프트웨어의 제어에 따라 하드웨어 자동 구현

2. 정보 인식 및 처리기술

• 센서를 이용한 시각정보 입력 및 처리
• 영상정보 인식 후 필요 정보 추출
• 추출된 정보를 분석하여 처리하는 기술

3. 지능제어 및 지능 운행 장치

• 수학적인 해석을 통해 제어 명령 생성
• 생성한 제어 명령을 무인자동차 시스템에 적용하는 기술

4. 통합관제 시스템과 운행 감시 및 고장진단 시스템

• 차량의 운행 감시하고 주변 상황에 따른 운행 감시
• 자동차에 설치된 센서를 통해 시스템 고장 확인

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자율주행차 주요 기능

1. 속도 유지 : 일정 속도 유지 기술로 대부분 자동차 이미 적용
2. 적응도로 유지 : 앞 자동차의 속도에 따라 속도 유지
3. 차로 유지 : 차선을 인식하고 차선을 넘지 않고 운행
4. 차선 변경 : 차선 유지를 넘어 상황에 따라 차선 변경
5. 교차로 통과 : 교차로의 신호를 확인하고 통과
6. 자동 주차 : 주차장 조건을 확인하여 빈 공간에 자동 주차
7. 주차장 무인 이동 : 무인 상태에 주차장에서 저속으로 이동
8. 공사 구간 통과 : 도로 공사 구간 자동 운행

출처 : 현대자동차 홈페이지 캡쳐, 고속도록 자율주행 기술

수소전기차 넥쏘 고속도로 자율주행 성공 관련 동영상

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자율주행차 레벨

미국 자동차 기술 학회(SAE)에서 자율주행 기술 발전 단계를 총 6단계로 구분
Level 0는 비자동으로 모든 자행이 사람이 하는 조건
Level 2단계까지는 사람이 주행환경을 모니터 하여 주행
Level 3단계부터 시스템이 주변 환경을 모니터 하여 자율주행으로 여김

Level	정의	내용	변수감지	운행주체	달성시기
1	운전자 지원 주행	속도, 차간거리, 차선유지 시스템 일정부분 지원	사람	사람	2000년
2	부분 주행	특정, 일정사항 보조 주행 필요시 운전자 직접개입	사람	사람	2013년
3	조건부 자동화	시스템 모든 측면 제어가능 운전자 적절한 직접개입	시스템	사람	2018년
4	고도 자동화	특정 상황제외 자율주행	시스템	시스템	2024년 예상
5	완전 자동화	목적지만 입력	시스템	시스템	2027~2030년 예상

인공지능(AI) 로봇 분양에 최고 권위자이자, 구글 자율주행차 프로젝트의 지휘관인
세바스찬 스룬은 앞으로 2년 안에는 레벨 4의 자율주행 택시가 운행될 것이라고 함

자율주행 장단점

장점

자동차 사고 감소
처음 언급한 바와 같이 자동차 사고 사망자는 대부분 개인의 과실에 의한 것입니다.
모든 차가 자율주행으로 운행된다면 교통사고로 인한 사망자는 줄어들 것입니다.

시간 절약 및 에너지 절약
자율주행차는 최적의 운행 경로 운행하고, 스마트 모빌리티 시스템에 적용되어
교통 혼잡을 해소할 것입니다. 이에 따라 운전으로 인한 시간 절약 및 에너지 절약을 할 수 있습니다.

운전 취약 계층 기회 제공
인구 고령화는 전 세계적인 이슈입니다.
자율주행은 운전이 어려운 노약자들의 안전한 이동을 보장할 수 있습니다.

출처 : 현대자동차 홈페이지 캡쳐

단점

사고 시 법률적 해석
모든 자동차가 자율주행이 되더라도 사고는 발생할 것입니다.
만약 자율주행 차량 간 사고나 난다며, 누가 책임이 있는지?
아직 이러한 제도적인 문제점을 해결하려면 많은 시간이 필요할 것 같습니다.

해킹
자율주행차는 인터넷으로 연결되어 있어 해킹에 대한 우려도 높습니다.

흰색 차량 감지 저하
흰색을 감지하기 위해서는 고가의 감지 센서가 필요하며,
지금 공개되고 있는 자율주행 자동차는 아직 흰색을 구분하는데 어려움을 겪고 있습니다.
최근 테슬라가 자율주행 중 희색을 인식하지 못해 사고 간 난 사건이 기억나네요

사람 잡은 자율주행차… 흰색 트럭을 햇빛으로 착각 - 조선일보 (chosun.com)

사람 잡은 자율주행차… 흰색 트럭을 햇빛으로 착각

이상 자율주행차에 대해서 알아보았습니다.
다음에는 스마트 모빌리티 시스템에 대해서도 한번 정리해보겠습니다.
오늘은 이만 긴 글 읽어주셔서 감사합니다.
https://pt1000.tistory.com/m/96

자율주행 관련주_대장주 현대자_만도 외 4개 종목

 

현재 자율주행 기술에 대한 고찰

완전 자율주행 5단계 언제 오냐? 자율주행 포기?, 자율주행 사고사례, 5단계 상용화 시기는? (tistory.com)

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