道路安全, 그래도 자율주행차 ②
道路安全, 그래도 자율주행차 ②
  • 오현식 기자
  • 승인 2018.05.14 09:28
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완전 자율주행이 설계 개념 … 기획/개발 단계부터 ‘안전’ 적용

연이은 인명사고로 자율주행차가 난관에 봉착했다. 다양한 기업의 수많은 실주행 테스트에서 큰 사고를 일으키지 않았던 자율주행차. 하지만 2018년 3월 중순, 마치 귀신에 홀린 듯 1주일간에 걸쳐 연이은 사망사고를 일으키면서 안전에 대한 논란을 불러 일으키고 있다. 하지만, 연이은 자율주행 자동차의 사고에도 불구, 실수가 존재하는 사람의 운행보다 자율주행차가 결국은 더 안전성을 지닐 것이라는 반론은 만만치 않다. 어찌보면 이 쪽이 더 다수 의견으로, 350만 마일(약 563만km)을 운행하는 동안 작은 접촉사고 외에는 어떤 사고도 일으키지 않은 구글 웨이모Waymo의 사례는 자율주행차의 안전성을 방증한다. 웨이모가 발표한 안전 리포트Waymo Safety Report : On the Road to Fully Self-Driving를 통하여 안전한 자율주행차를 만들기 위한 기본 조건을 알아본다. <편집자>

완전 자율주행차를 목표로 탄생한 웨이모는 초기부터 시스템 안전 프로그램을 수립했다. 이 프로그램은 포괄적이고 견고한 접근 방식이어서 안전 디자인Safety by Design이라고 불리며, 기획/개발에서부터 시험과 검증에 이르기까지 모든 단계에서 안전을 추구하고 있다. 특히 MIL-STD-882E 및 ISO 26262는 물론 우주/항공·국방 등 다양한 산업의 모범 사례를 토대로 한 다차원적 접근법을 포함하고 있다는 게 특징이다. 이를 통하여 웨이모는 중복된 중요 안전 시스템을 비롯하여 기술적인 장애 발생 시 차량을 안전하게 정지시킬 수 있게 하는 데 성공했다. 

웨이모의 시스템 안전 프로그램은 ▲행동 안전 ▲기능 안전 ▲충돌 안전 ▲운영 안전 ▲비 충돌 안전 등 다섯 가지의 개별 안전 영역을 포함하고 있다. 이들 다섯 가지의 안전 영역은 다시 하나로 통합되어 완전한 자율주행차량의 안전성을 검증하는 테스트 방법론을 구축하게 된다.

■ 행동 안전 : 행동 안전이란 도로에서 차량의 운전 결정과 행동을 말한다. 사람과 마찬가지로 차량은 교통 규칙을 적용받으며, 예기치 못한 다양한 시나리오까지 안전하게 탐색해야 한다. 웨이모는 기능 분석, 시뮬레이션 도구와 도로 주행을 결합하여 운영 설계 영역에서 제기된 문제점을 이해하고 안전 요구 사항 및 다각적인 테스트 및 검증 프로세스를 개발하여 적용하고 있다. 

■ 기능 안전 : 기능 안전은 시스템의 고장을 비롯한 각종 장애 상황에서 차량이 안전하게 작동할 수 있도록 보장하는 것을 의미한다. 즉, 예기치 못한 문제를 처리하기 위한 백업 시스템과 리던던시를 구축해야 하는 것으로, 예컨대 모든 자율주행차량에는 주 컴퓨터가 고장일 때 대체할 수 있는 보조 컴퓨터가 장착되어 차량을 안전하게 정지시킬 수 있어야 한다. 또 각 차량에는 백업 스티어링 및 제동 기능을 비롯해 시스템 전반에 걸쳐 안전 기능을 복수로 탑재하여 안전성을 확보하고 있다. 

■ 충돌 안전 : 충돌 안전이란, 차량의 안쪽에 있는 사람들을 보호하는 구조적 설계부터 부상을 완화시키거나 사망을 예방하는 좌석 및 에어백과 같은 기능에 이르기까지 다양한 조치를 통해 승객을 보호할 수 있는 역량을 의미한다. 예를 들면 미국의 충돌 안전은 국가 고속도로 교통 안전국NHTSA에서 발급한 연방 자동차 안전 표준FMVSS을 따라야 하며, 차량 제조업체는 이것의 충족 여부를 증명해야 한다.

■ 작동 안전 : 차량과 승객 간의 상호 작용을 말한다. 작동 안전을 통해 소비자는 차량에서 안전하고 편안한 경험을 할 수 있게 된다. 예를 들어 웨이모는 얼리 라이더 프로그램Waymo’s Early Rider Program 등을 진행하여 승객이 목적지를 명확하게 표시하고, 차량을 멈추어 안전하게 승하차하며, 필요 시 탑승자 지원팀에 신속하게 도움을 요청할 수 있는 사용자 친화적인 인터페이스를 개발하고 테스트를 진행하고 있다. 

■ 비 충돌 안전 : 차량과 상호 작용할 수 있는 사람들의 안전에 대한 영역이다. 전기 시스템과 센서가 자율주행차량이 지나가는 경로에 있는 거주자나 보행자, 차량 기술자, 테스트 운전자, 혹은 긴급 구조원 등에 대한 유해성을 검토한다.

안전한 완전 자율주행을 위해 탑재되는 주요 중복 안전 시스템
안전한 완전 자율주행을 위해 탑재되는 주요 중복 안전 시스템

“출발부터 다르다”
웨이모는 당초부터 완전한 자율주행을 목표로 출발했다. 운전자가 끊임없이 모니터링해야 하는 어댑티브 크루즈 컨트롤이나 차선 유지 시스템 등은 웨이모의 관심사가 아니다. 웨이모는 운전자 없이 차량 스스로 운행이 가능한 레벨4 수준의 자율운전을 목표로 한다. 이는 웨이모를 차별화하는 부분이다. 레벨1~3의 자율 시스템과 달리, 레벨4는 시스템의 장애가 발생할 때 인간이 개입하지 않아도 차량을 안전하게 정지시킬 수 있는 기술까지 포함되어야 한다.   

웨이모 자율주행 차량에 탑재되는 주요 센서들
웨이모 자율주행 차량에 탑재되는 주요 센서들

완전 자율주행의 이같은 까다로운 요구를 충족시키기 위해 웨이모는 주/야간 모두 360도로 최대 약 300미터까지 인지할 수 있는 센서 어레이를 개발했다. 이 다층 센서는 보행자/자전거와는 다른, 예를 들면 차량·신호등·도로보수공사 같은 움직이거나 움직이지 않는 모든 물체를 인지하여 상세한 3D 이미지를 구현한다. 

■ LiDAR 시스템 : LiDARLight Detection and Ranging는 360도에서 초당 수백만 개의 레이저 펄스를 방출하여 물체를 파악한다. 따라서 주간은 물론 야간에도 제약없이 활용할 수 있다. 웨이모는 단거리/중거리/장거리 등 3가지 유형의 LiDAR를 개발하여 자율주행차량에 탑재시켰다. 

■ 비전 (카메라) 시스템 : 웨이모의 비전 시스템에는 인간의 의도대로 세계를 컨텍스트로 볼 수 있는 카메라가 포함되어 있다. 중요한 점은 120도 뷰가 아닌 360도의 시야가 동시에 포함된다는 점이다. 또한 색상을 감지할 수 있어 교통 신호등은 물론 긴급 차량의 경광등을 감지할 수 있다. 우에모는 저조도 조건이나 먼 거리의 물체까지 포착할 수 있도록  여러 세트의 고해상도 카메라로 비전 시스템을 구성했다.

■ 레이더 시스템 : 레이더는 물체와 움직임을 감지하기 위해 파장을 사용한다. 이러한 파장은 빗방울과 같은 물체를 돌아 다니며 비·안개 및 눈, 낮이나 밤에 효과적인 레이더를 만든다. 웨이모의 레이더 시스템은 360도 연속으로 볼 수 있으므로 차량 앞/뒤 및 양쪽 도로 사용자의 속도를 추적할 수 있다.

■ 보조 센서 : 웨이모의 자율주행 차량에는 경찰차·소방차 등 긴급 차량의 사이렌을 들을 수 있는 오디오 탐지 시스템과 차량의 실제 위치에 대한 광범위한 이해를 지원하는 GPS 등의 추가 센서도 탑재됐다. 

※ 자동차 산업의 트렌드를 선도하여 온 Automotive Report가 친환경 전기차, 자율주행차 등 자동차 산업의 패러다임 변화에 맞춰 새로운 환경에 능동적으로 대응할 수 있도록 관련 기술과 솔루션을 한 번에 만날 수 있는 「제3회 Automotive Conference 2018」을 마련합니다. 이 행사는 5월 16일 신도림 쉐라톤 서울 디큐브시티 그랜드볼룸(6층)에서 진행된다. 등록 신청은 이곳에서 할 수 있습니다. 



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