| 자율주행실험도시 K-시티 전체 조감도 <출처: 교통안전공단 자동차안전연구원>

자율주행차란 운전자 조작 없이도 도착지까지 스스로 주변 환경을 인식해 운행하는 자동차를 말한다. 전 세계는 지금 국가와 기업을 막론하고 자율주행차 분야의 기술 경쟁력 상승과 연구개발을 위해 뛰어들고 있는 상황이다. 미래 도시 환경에 가장 중요한 역할을 차지하는 부분이 될 것이기 때문이다.

4차 산업혁명 논의의 중심에 있는 자율주행기술

자율주행기술은 개발만 한다고 능사가 아니다. 개발속도에 맞춰 바로 현장에 투입되는 메커니즘이 불가능하다. 교통은 언제나 인간의 목숨을 담보로 하는 위험성을 갖는다. 실제 교통환경에 적용되기 위해서는 수많은 안전 연구를 진행해야 한다.

자율주행 기술에 대한 ‘테스트베드’는 특히 중요하다. 자율주행 관련 개발 및 안전성 검증을 위해 특정 시설 안에 평가환경을 구축해두고 다양한 평가를 진행해야 한다. 이는 필수 과정이다. 안전성이 완전히 확인된 뒤에야 비로소 자율주행 기술이 한 단계 더 나아갈 수 있다. 특히 지금처럼 레벨3(고속도로상에서 운전자 개입이 필요 없는 수준) 상용화를 목표고 두고 있다면 개발 담당자들은 안전에 대해 더욱 냉정한 테스트를 반복해야 한다.

| 자율주행 기술이 도로에 적용되기 위해서는 레이더를 통한 다양한 사물 인지가 필요하다. <출처: 유튜브>

우리 정부도 자율주행차 기술개발 지원을 위해 자율주행차 전용 실험도시 ‘K-시티(K-City)’를 구축한다. K-시티는 경기도 화성시에 36만㎡, 약 11만 평 규모로 조성된다. 시내 도심을 재현한 ITS(지능형 교통 시스템) 시험로 14개를 운영하며 자율주행차 연속주행 시험이 가능한 5개의 다양한 교통환경을 구축할 예정이다. 2017년 10월경에는 자동차 전용도로 시험로를 1차로 개통하며, 2018년 하반기 완전 개통을 목표로 한다.

전 세계에 자율주행 자동차 테스트베드가 이미 구축된 사례는 미국, 중국, 일본이 있다. 최초 시설인 미국의 ‘M-시티(M-City)‘는 미시간대학교의 교통연구센터에서 담당한 실험도시다. M-시티는 대학, 정부, 기업 등이 컨소시엄을 구성해 단계별 회원사에게 연구 시설을 지원하고 있다. 이어 중국의 ‘나이스시티(Nice City)‘는 500만㎡, 약 151만 평의 넓은 부지로 최대 규모다. 가장 최근에 개방된 일본의 ‘JARI(Japan Automotive Research Institute)‘는 최악의 환경 내 자율주행 시험이 특징적이다.

| 미국 미시간대학교 자율주행 테스트베드 M-시티 로고 <출처: M-시티 홈페이지>

| 일본의 자율주행 실험도시 JARI 로고 <출처: JARI 홈페이지>

K-시티는 자율주행 전용 실험도시 규모로는 세계 2번째로 크다. 평가시설 역시 세계 최다 규모로 구축할 예정이다. 구축 예산은 약 100억 원이다. 테스트베드 구축에 77억 원, 평가 시스템 구축에 22.5억 원 정도가 사용될 예정이다. K-시티에서는 자율주행 자동차의 기술개발 촉진 및 안전성 확보를 위해 전용도로 기반 자율주행 및 자율주차 안전성능, 고장 시 안전성능, 통신 보안성 확보 등에 관한 연구를 수행하게 된다.

한국형 자율주행 실험도시 K-시티 평가시설 구성

자율주행차 실험에서 가장 중요한 요소 중 하나는 ‘얼마나 실제 환경과 비슷했냐’이다. K-시티는 실제 도로교통 환경을 재현하기 위한 도로 및 교통시설, 통신 환경을 구현하고 있다. 국내 도로교통 특성을 반영한 해당 시설에서 완성차 기반의 종합 안정성 평가가 가능하다. 내부 평가시설은 크게 도심부, 커뮤니티부, 자동차전용도로, 교외도로, 자율주차시설까지 5개 평가환경으로 구성돼 있다.

| K-시티 도심부 조감도. 건물면, 신호교차로, 버스전용차로 등으로 구성된 도심부 환경 모사 <출처: 교통안전공단 자동차안전연구원>

도심부 도로에서는 신호교차로, 버스전용차로, 건물면 등으로 구성된 도심 도로교통 환경을 재현하고 있다. 도심 도로에서 신호를 인지, 예측, 판단, 제어하는 과정을 테스트하거나 비자율차와의 상호작용을 검사할 수 있다. V2X(Vehicle to Everything) 통신으로부터 송·수신되는 교차로 주변 상충 발생 경보 기능도 지원한다. V2X 통신은 자율주행 기술 시험에 수반되는, 차량간 또는 차량과 주변 환경 사이에 이뤄지는 정보 교환을 일컫는다. 도심 내 건물로 인한 통신음영 발생 영향도 평가한다. 버스전용차로에서는 전용차로 인지 및 버스 전용차로로 인한 영향을 평가하게 된다. 버스·택시정류장에서는 버스·택시의 정차 및 출발 시 충돌상황 발생에 대한 검사를 할 수 있다.

| K-시티 커뮤니티부/자율주차시설 조감도. 저속 보행자/자전거이용자 접근성 중심의 커뮤니티 환경 모사. 자율주차가 가능한 주차환경 모사 <출처: 교통안전공단 자동차안전연구원>

커뮤니티부 도로는 보행자 및 자전거 이용자, 저속 이동 보조수단 등이 이동하는 도로교통 환경을 재현하고 있다. 해당 이동 수단의 움직임을 인지하고 이동을 예측, 판단, 제어하는 단계까지 평가가 가능하다. 어린이 보호구역에서는 V2X 통신을 기반으로 스쿨존 및 제한속도 변경 정보를 제공받아 감속하며, 무단횡단하는 보행자와의 충돌 상황에는 보행자 충돌방지 알림 시스템을 작동해 사고를 방지하도록 한다.

| K-시티 자동차전용도로 조감도. 자동차전용도로에서 고속 이동이 가능한 고속도로 환경 모사 <출처: 교통안전공단 자동차안전연구원>

자동차전용도로는 고속 주행환경에서의 인지, 판단 제어 기능을 테스트한다. 고속도로처럼 넓고 곧게 펼쳐진 도로에서 다양한 자율주행 자동차 안전지원 시스템 기능을 평가한다. 고속도로 합류부 도로에서는 자율주행 자동차의 안전한 본선 합류를 위한 기능을 확인할 수 있다. 해당 상황 시의 차간거리 및 차선유지 여부도 살펴본다. 첨단 차로변경 지원 시스템은 V2X 통신기반으로 합류도로 차로변경 지원 및 충돌 위험 정보를 제공하게 된다. 가속차로 이용 및 본선 합류 가능 여부도 평가할 수 있다. 톨게이트 상황도 적용할 수 있다. 톨게이트를 인지하고 통과 가능 여부를 판단하는 식이다. 고속도로 환경에 맞게 소음방지벽 및 중앙분리대로 인한 통신음영 발생상황 평가도 하게 된다.

| K-시티 교외도로 조감도. 통신인프라 시설이 부족한 국도·지방부도로 환경 모사 <출처: 교통안전공단 자동차안전연구원>

교외도로는 상대적으로 교통 인프라가 저조한 주행 환경을 재현한다. 복잡한 도로 구조의 인지, 판단, 제어 기능을 수행한다. 차선이 흐려져서 잘 안 보인다든가 신호 표지판이 안 보이거나 낙하 장애물, 공사도로, 가로수로 인한 전방 주시 저하 등의 환경에서도 상황 인지 및 정상 주행이 가능하도록 평가한다. 통신인프라가 부족한 부분에 대해서도 평가한다. 통신음영이 발생하는 곳이나 터널 통과로 인한 통신장애 상황도 평가한다. 회전교차로 역시하고 차량 간 우선순위를 결정, 상충 발생 상황을 주시한다.

자율주차시설에서는 자율주행차가 주차 시 경험하게 될 차선을 다양한 형태로 보여준다. 직각·평행·사선 주차 기능을 평가하거나 스스로 차량 출입이 가능한 자율발렛 주차기능도 평가한다.

| 자율주행차가 실제 도로를 달리는 날을 상상해보자. <출처: flickr, Fairfax-County. CC BY-ND.>

위와 같은 교통환경 구현은 탄력성 있게 운영된다. 탈부착식 차선, 도로표지판, 이동형 가벽면 등 평가시설 운영에 탄력성을 부여한다. 시스템 구축 역시 시나리오 기반의 자동 운영이 가능한 관제센터 기반 조성으로 다양한 상황을 접할 수 있게 운영할 예정이다. 시험주행결과의 정량적 분석 및 개선점 도출이 가능한 고도화된 평가 시스템을 구축해 시험 차량의 제어 정보를 데이터로 축적해 평가에 활용한다. 교통안전공단은 시험 결과 분석, 개선 지점 및 방안에 대해 지속적으로 컨설팅까지 운영할 목표를 갖고 있다.

| 자율주행기술 적용을 위한 센서 가상 이미지 <출처: 유튜브>

자율자동차 관련 지속적인 연구·평가의 장

K-시티는 지리적 적정성에 있어서도 자신감을 보인다. K-시티가 들어설 곳이자 자동차안전연구원이 자리잡은 경기도 화성은 대한민국 자동차 산업의 중심부다. 이곳을 중심으로 주요 자동차 공장과 연구소가 60km 이내에 들어서 있다. 판교·분당 지역에 있는 IT 업체들도 상대적으로 시설과 가까운 편이다. 이렇게 연구 목적으로 시설을 이용하고자 하는 대상자가 접근하기에 좋다는 지리적 장점을 갖고 있다.

K-시티는 대학 연구에도 시설 이용을 지원하는 등 자율자동차 관련 산·학·연의 지속적인 연구의 장이 되기를 희망한다. 현재 대학교 연구시설이 자율주행차 실험에 어려운 부분을 해결하기 위해 매주 토요일을 ‘자율주행데이’로 지정해 개방하고 있다. 내부적으로 보험에 가입하는 등 몇 가지 조건만 거치면 지능형 교통 시스템(Intelligent Transportation System, ITS) 시험로를 이용할 수 있다.

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