본문내용
1. 자율주행 기술의 발전과 현황
1.1. 자율주행자동차의 정의
자율주행자동차의 정의는 자동차 내 자체 장착된 각종 센서와 컴퓨터 시스템에 의존하여 운전자의 특별한 조작 없이 스스로 주행환경을 인식하여 운행하여 자스스로 목적지까지 주행할 수 있게 도와주는 기술이다. 즉, 운전자가 어떠한 작동도 하지 않고 자동차 스스로 목적지가지 운전하는 자동차라 할 수 있다. 이러한 자율주행자동차는 교통 효율성을 높이는 동시에 교통사고를 줄이고, 연료를 절감하고, 운전을 대신 해줌으로써 편의를 증대시킬 수 있는 미래의 개인 교통수단으로 주목받고 있다.
1.2. 자율주행자동차의 기본 원리
자율주행자동차의 기본 원리는 인지, 판단, 제어의 3단계로 구성된다.
인지 단계에서는 차량 주변의 센서들을 이용하여 주행 환경에 대한 정보를 수집한다. 주로 고정밀 디지털 지도와 카메라, 레이더, 라이다 등의 센서를 사용하여 차량의 위치, 주변 차량 및 장애물의 정보 등을 실시간으로 파악한다.
판단 단계에서는 인지 단계에서 수집된 데이터를 처리하고 분석하여 자차의 주행 경로와 제어 방향을 결정한다. 센서 정보를 해석하고, 상황을 판단하며, 최적의 주행 경로를 계산하는 등 자율주행을 위한 의사결정이 이루어진다.
마지막으로 제어 단계에서는 판단 단계에서 내린 의사결정을 실시간으로 처리하여 자차의 조향, 가속, 제동 등을 제어한다. 전산처리 시스템을 통해 차량을 실제로 움직이고 제어한다.
이처럼 인지-판단-제어의 유기적인 작동을 통해 자율주행이 가능해진다. 센서로 수집한 주행 환경 정보를 분석하고 최적의 주행 경로를 결정한 뒤, 이를 실시간으로 차량 제어에 반영하는 과정이 자율주행의 기본 원리이다.
1.3. 자율주행 기술 수준 단계
자율주행 기술 수준 단계는 다음과 같이 총 5단계로 구분된다.
0단계인 "비자동화" 단계는 운전자가 전적으로 모든 조작을 제어하는 단계이다. 1단계 "운전자 보조" 단계에서는 운전자가 전적으로 자동차의 주행을 수행하며, 운전자 보조기능이 탑재되어 핸들 조향 및 가속과 감속을 보조한다. 2단계 "부분 자동화" 단계에서는 운전자가 자동차 주행에 대한 기능을 수행하며, 시스템이 핸들 조향 및 가속과 감속을 스스로 제어한다. 3단계 "조건부 자동화" 단계에서는 시스템이 운전 조작의 모든 측면을 제어하지만, 운전자의 개입을 요청하면 운전자가 제어해야 한다. 4단계 "고도 자동화" 단계에서는 시스템이 스스로 판단하고 전체 주행을 수행하지만, 특정 도로구간에서만 자율주행이 가능하다. 마지막으로 5단계 "완전 자동화" 단계에서는 모든 도로 조건과 환경에서 시스템이 항상 주행을 담당하며, 운전자 개입이 전혀 필요하지 않다."
1.4. 자율주행 기술의 핵심 구성요소
자율주행 기술의 핵심 구성요소는 다음과 같다.
첫째, 통합 운전자상태 인지 기반 자율주행 개인화 모듈이다. 이는 자율주행 주행환경에서 다양한 인터페이스를 통하여 운전자의 상태 및 의지를 파악하고 주행상황과 융합된 정보를 주행제어에 반영함으로써 운전자 중심의 자율주행을 구현하기 위한 주행환경의 개인화 기술이다.
둘째, 확장성/범용성/보안성 기반 V2X 통신모듈이다. 이는 자율주행하면서 도로 인프라 및 다른 자동차와 지속적으로 상호 통신하며 교통상황 등 각종 유용한 정보를 교환·공유하는 차량-도로(V2I), 차량-차량(V2V), 차량-노매딕(V2N) 간의 양방향 통신을 기반으로 다양한 소통·협업하는 형태의 서비스가 가능한 차세대 통신 모듈 기술이다.
셋째, 보급형 고정밀 복합 측위 모듈이다. 이는 자율주행을 위해 차량의 위치와 헤딩 각도를 실시간으로 정확하게 확보하고 있어야 하므로 주행차량의 절대위치를 추정하기 위한 위성신호와 더불어 주행환경 및 공간정보를 이용하여 환경에 구애 받지 않고 정확하고 강인한 측위 기술이다.
넷째, 레이더(라이더) 기반 주행상황인지 모듈이다. 이는 주행환경 상의 다양한 대상물체(또는, 주행 상의 장애물)의 거리 및 부피를 측정하여 대상물체의 정확한 거리와 공간정보를 인식하는 레이더(라이더) 센서 기술에 추가해서 디지털맵, V2V 통신 등 다양한 정보들을 융합하여 전방위 대상물체에 대한 정확한 거리와 공간 정보를 제공할 수 있는 핵심부품 기술이다.
다섯째, Fail Safety를 고려한 스마트 액추에이터 모듈이다. 이는 자율주행 차량의 주조향 장치 및 주제동 장치 고장 발생...
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