[GTKorea] 유럽의 자율주행자동차 기술 및 정책 동향

 

 

 

 

■ 자율주행자동차 상세 기술 표

 

 

 

 

 

 

 

I. 자율주행자동차

 

1. 자율주행자동차(Autonomus Vehicle(AV), Self-Driving Car)

 

 

□ 자율주행자동차와 무인자동차(Driverless Car, Unmanned Vehicle)가 혼재되어 사용되는 경우가 있으나, 자율주행자동차는 운전자의 탑승 여부보다 차량이 독립적으로 인식, 판단, 제어하는 것을 통해 스스로 주행하는 자율주행기술에 초점을 둠

 

- 운전 여부와 무관하게 운전석에 사람을 앉힘으로써 여러 가지 법적 제약을 피해갈 수 있음

 

 

 

2. 자율주행자동차의 분류

 

 

□ 유럽의 경우, 자율주행자동차의 발전단계를 0단계에서 5단계로 정의하고 있고, 기본적으로 단계가 올라갈수록 차량의 제어권이 운전자에서 차량으로 이전되는 형태임

 

- [Level 0] No Automation: 운전자가 인지, 판단, 제어의 과정에 모두 참여해야만 하는 경우로, 운전자가 모든 상황에 관여하는 비자동의 단계 (예시: 차선 이탈 경보(LDW)는 운전자의 모든 제어가 필수)

 

- [Level 1] Driver Assistance: 운전자가 일부 기능을 제외한 자동차의 제어권을 모두 가지고 있는 경우로, 정상적인 주행 혹은 충돌 등의 급박한 상황에서 자동차가 개입하는 단일기능 자동화(선택적 능동제어)단계 (예시: 어댑티브 크루즈 컨트롤(ACC)의 경우 운전자가 직접 페달을 사용하지 않지만 운전자의 제어와 감시가 필수)

 

- [Level 2] Partial Automation: 최소한 두 가지 이상의 기능이 동시에 동작하는 상태로, 특정 상황에서 인지, 판단, 제어의 상당 부분을 자동차가 보유한 통합 능동제어 단계 (예시: 운전대 및 페달 자동제어)

 

- [Level 3] Conditional Automation: 특정 상황에서 자동차가 모든 기능을 제어하며 운전자의 조작이 요구되는 경우 경보 신호가 울리는 제한적 자율주행 단계 (예시: 자동차 전용도로 등에서의 자율주행)

- [Level 4] High Automation: 특정 상황에서 자동차가 모든 기능 제어의 권한을 갖는, 운전자 없이 자동차 스스로 주행이 가능한 자율주행 단계 (예시: 운전석에 앉을 필요 없이 목적지만 입력하는 되는 경우)

 

- [Level 5] Full Automation: 모든 상황에서 모든 기능 제어의 권한이 자동차에게 있는, 운전자 없이 자동차 스스로 주행이 가능한 완전 자율주행 단계 (예시: 운전석에 앉을 필요 없이 목적지만 입력하는 되는 경우)

 

 

 

3. 자율주행자동차의 배경 및 전망

 

 

□ 자율주행자동차의 도입은 운전자의 편의증진 측면도 있지만, 가장 큰 이유는 운전자의 실수에서 비롯된 사고위험을 줄이기 위함임

 

- 이외에도 이산화탄소 배출의 감소, 효율적인 에너지 사용 가능, 효율적이고 빠른 물류 운송 등의 다양한 장점을 제공함

 

- 자율주행자동차의 도입은 여행 방식과 이동 문화를 바꾸는 새로운 운송 모델을 만들게 될 것으로 전망됨

 

 

□ 현재 자율주행자동차 수준은 ADAS(Advanced Driver Assistance System, 첨단 운전자 보조 시스템)에서 자율주행으로 진화하는 단계임

 

- 기존의 차량 보조 시스템의 주목적이 교통사고 시 충격 완화인 수동형 안전시스템이었던 반면, ADAS는 운전자 정보 제공을 비롯하여 차량 사고 예방 및 사고 회피 등의 기능을 하는 능동형 안전시스템임

 

 

□ 현재의 자율주행자동차 단계는 ADAS라고 할 수 있는 1단계를 넘어, 초기 자율주행이라고 할 수 있는 2단계로 넘어가는 중이라 할 수 있음

 

 

□ 3년 이내로 자율주행자동차 2-3단계가 전 세계적으로 상용화될 가능성이 높은 것으로 전망되는데, 이는 사고 시 책임소재가 상대적으로 명확하고, 센서, 소프트웨어 등의 관련 기술들이 이미 상용화되었기 때문임

 

 

 

 

 

 

 

□ 대부분의 주요 자동차 업체 및 국가에서 향후 자율주행자동차 3단계까지는 어렵지 않게 도달할 것으로 예상되고 있지만, 완전한 자율주행을 실현하기 위해서는 다음과 같은 과제가 먼저 해결되어야 함

 

 

① 기술발전

 

- 센서 기술: 다양한 날씨와 여러 가지 변수에도 주변 환경을 정확히 인지할 수 있는 센서 기술의 발전이 무엇보다도 필수적임

- 알고리즘 기술: 복잡한 시내에서도 표지판, 신호등, 차선, 보행자 등을 모두 고려해 주행 혹은 정차, 회피 등이 요구됨

- 정밀한 지도: 정확한 현재 위치 파악뿐만 아니라 자율주행 성능 개선, 주행경로 판단 및 계획을 위해 필수적임

- 차량용 무선통신: 차량 간 (Vehicle to Vehicle, V2V) 그리고 차량-기반시설 간 (Vehicle to Infrastructure, V2I) 무선통신은 효율적인 그리고 보다 완전한 자율주행을 위해 필수적으로 요구됨

 

 

② 자동차 가격

 

 

③ 법제도 및 규제

 

 

④ 안전 및 보안

 

- 자율주행자동차 기술이 발전함에 따라 발생하는 새로운 유형의 사고들에 대비해야 함

 

- 자율주행 시스템으로부터의 정보, 경보 및 간섭 등으로 인해 운전자가 주의를 빼앗겨 사고가 일어날 수 있는 가능성이 있음

 

- 보행자 및 자전거 이용자의 사망자 수는 유럽연합 내 모든 도로 사망자의 29%를 차지하는 반면, 현재 보행자나 자전거 이용자들은 자율주행자동차와 연결 및 정보 교류를 위한 장치를 보유하고 있지 않음

 

- 완전 자율주행 단계에서는 차량 간 혹은 차량-기반시설 간 실시간 통신 및 정보 업데이트가 필수적이나 이 과정에서 해킹, 통신 품질에 따른 시스템 성능 저하 등의 문제가 생길 수 있음

- 테러 조직을 비롯하여 적대적 국가에서 시스템 해킹을 통해 교통 혼란 및 대형 사고를 일으킬 가능성이 존재함

 

 

 

 

II. 자율주행자동차 기술 개요 및 동향

 

1. 자율주행자동차 기술의 구분 및 특징

 

 

□ 자율주행자동차의 핵심 기술은 크게 주변 환경을 인식하는 다양한 종류의 1) 센서를 비롯하여, 인식한 정보를 판단, 최적의 조건으로 제어하는 2) 전장 제어 장치 (Electronic Control Unit, ECU) 및 3) 임베디드 소프트웨어 (Embedded Software), 전자 신호를 기계적 신호로 변환하는 4) 액추에이터 (Actuator), 그리고 차량 통신을 위한 5) V2X (Vehicle to Everything)로 구분할 수 있음

 

 

① 센서

 

- 센서는 차량의 주행 상황을 측정하고 데이터를 생산해 ECU로 전달하는 역할을 수행하며, 크게 초음파(Ultrasonic Wave), 카메라(Camera), 레이더(Radio Detection and Ranging, Radar), 라이다(Light Detection and Ranging)로 구분할 수 있음

 

- 초음파 센서의 경우 단거리 장애물에 대한 인식률이 좋기 때문에, 현재 후방 감지 시스템 및 주차 보조 기술로 가장 폭넓게 활용되고 있고, 앞으로도 자동 주차 시스템 센서 중 하나로 활용되어 나갈 것으로 전망됨

 

- 교통 표지판 인식(Traffic Sign Recognition, TSR), 차선 이탈 방지 등의 자율주행 기술 구현을 위해서는 카메라의 사용이 거의 필수적임. 측정거리나 정밀도가 떨어지고 날씨 및 시간대에 따라 제약을 받을 수 있다는 단점이 있음

 

- 레이더는 전자기파를 이용, 물체에 반사되어 돌아오는 신호를 수신하여 물체와의 거리를 측정하는 센서임. 물체의 거리 및 속도, 방향, 높이 등의 정보를 얻을 수 있어 어댑티브 크루즈 컨트롤, 사각 지대 감지, 주차 보조 등 자율주행자동차 기술 전반에 걸쳐 사용됨. 상대적으로 가격이 비싸며 형태 인식이 불가능하여 물체의 종류를 판독할 수 없다는 단점이 있음

 

- 라이다는 주로 근적외선(Near Infrared, NIR)을 이용, 물체에 반사된 빛을 분석하여 물체와의 거리를 측정하는 센서로, 3차원 영상의 구현이 가능함. 이에 자율주행자동차의 핵심 기술로 각광받으며 그 활용성과 중요성이 점차 증가하고 있음. 레이더와 비교했을 때 탐지 거리가 비교적 짧고, 날씨 등의 기상 상황이나 주행 환경에 민감하다는 단점이 있지만, 형태 인식이 가능하고 정밀도가 높으며 가격이 저렴하다는 장점이 있음

 

 

 

 

 

 

 

② ECU

 

- 인간의 뇌와 같은 역할을 하는 장치로서 관련 소프트웨어들과 함께 센서에서 전달된 데이터들을 해석, 가장 적합한 솔루션을 판단하는 역할을 수행하며, MCU(Micro Control Unit), 디지털 신호 처리 장치(Digital Signal Processor, DSP), CAN(Controller Area Network) 트랜시버 등으로 구성됨

 

 

 

 

 

 

 

단 및 제어 능력이 요구됨등 고려 대상이 많을 뿐만 아니라 다양한 돌발 상황이 발생할 수 있어 ECU의 종합 판단 및 제어 능력이 요구됨

 

 

 

③ 임베디드 소프트웨어

 

- 차량에 내장된 소프트웨어란 의미로, 각 자율주행자동차 기술의 목적에 맞는 특수한 기능을 수행하도록 다양한 전장 장치들을 구동, 관리 및 제어해주는 역할을 함

 

- 자율주행자동차를 위한 임베디드 소프트웨어는 크게 ECU를 지원하는 운영체제 및 센서 네트워크를 위한 초소형 운영체제, 그래픽 시스템 및 메모리 파일 시스템과 데이터베이스 관리 시스템 등으로 구성됨

 

- 자율주행자동차에 있어 소프트웨어의 오동작, 지연 및 작동 중지는 심각한 결과를 초래할 수 있기 때문에, 본 기술은 안전성과 관련하여 고도의 신뢰성이 요구됨

 

- 자동차 임베디드 시스템 및 소프트웨어의 기술 혁신을 위하여, 전 세계 여러 완성차업체 및 부품업체들이 협력하여 차량용 소프트웨어 플랫폼인 오토사(AUTomotive Open System ARchitecture, AUTOSAR)를 공동 개발하며 표준화를 진행하고 있음

 

 

 

④ 액추에이터

 

- 인간의 손, 발과 같은 역할을 하는 장치로서, ECU의 명령에 따라 차량을 제어하며, 제동 장치 ABS (Anti-lock Braking System), 차체 자세 제어 장치 ESC (Electronic Stability Control), 조향 장치 MDPS (Motor Driven Power Steering), 액티브 에어백 및 안전벨트 등으로 구분됨

 

 

 

⑤ V2X

 

- 자율주행자동차 및 도로 등의 인프라에 적용 가능한 모든 형태의 통신방식을 뜻하며, 신뢰성 있는 통신 기술을 사용하여 자율주행자동차 간 (Vehicle to Vehicle, V2V) 및 도로 인프라(Vehicle to Infrastructure, V2I)와의 주행정보 교환 등이 필수적임

 

- 각 자율주행자동차에서 수집한 그리고 인프라에서 지원되는 정보 공유를 통해, 도로 실제 상황 정보를 100%에 가깝게 반영함으로써, 안전성과 효율성을 극대화하는 것이 가능함

 

- 그 외에도 자동차-보행자 간 통신(V2P) 및 보다 높은 효율성을 위한 차량-네트워크 간 통신(V2N)의 필요성이 대두되고 있음

 

 

 

□ 자율주행자동차 기술은 응용에 따라 크게 어댑티브 크루즈 컨트롤 (Adaptive Cruise Control, ACC), 차선 이탈 경고 (Lane Departure Warning, LDW), 사각 지대 감지 (Blind Spot Detection, BSD), 야간 시야 확보 (Night Vision, NV), 주차 보조 (Parking Assistance, PA) 등으로 구분 가능함

 

 

 

 

 

 

① 어댑티브 크루즈 컨트롤

 

- 전방의 선행 차량과의 거리를 자동으로 인식하여 운전자가 페달 조작을 하지 않고도 스스로 속도를 조절하고 앞차와의 간격을 유지하는 기술임

 

- 전방 추돌 경보 (Forward Collision Warning, FCW), 자동 비상 제동(Autonomous Emergency Braking) 등의 기존 ADAS 기술을 포함하는 포괄적인 기술임

 

 

 

② 차선 이탈 경고

 

- 자동차 주행 시에 운전자의 졸음, 부주의 등으로 차량이 방향지시등 없이 차선을 벗어나는 경우, 이를 경고하고 차선 내에서 주행하도록 자동 조향하는 안전장치임

 

- 주로 차량에 장착된 카메라를 이용하여 중앙선 및 주행선을 인식하고, 차량과의 위치를 분석해서 차선 내에서 안전하게 주행하도록 도와줌. 최근의 시스템은 핸들을 직접 조향하는 차선 유지 및 복귀 기능을 포함함

 

 

 

③ 사각 지대 감지

 

- 측방 및 후방 감지 시스템으로, 운전자가 보지 못하는 사각 지대에 있는 차량이나 보행자, 혹은 장애물 등이 있는지 감지해 운전자에게 경고해줌

 

- 초음파, 카메라, 레이더 활용

 

 

 

④ 야간 시야 확보

 

- 어둠속에서 근접해오는 차량이나 보행자, 혹은 야생동물 등을 인식하고 그 이미지를 차량 내부의 디스플레이 모니터에 보여줌으로써 야간 주행 시 향상된 가시성을 제공, 안전 운전을 돕는 시스템임

 

- 근적외선(Near Infrared)을 이용하는 라이다 센서를 사용, 야간 주행 시 일반적인 사람의 눈으로 볼 수 없는 차량, 보행자 및 야생동물 등을 감지해줌

 

 

 

⑤ 주차 보조

 

- 차량 주차 시 초음파센서 및 카메라 등의 장치를 통해서 주차되어 있는 다른 차량 및 장애물들과의 부딪침 없이 주차를 할 수 있도록 도와줌

 

- 최근의 스마트 주차 보조 시스템(Smart Parking Assist System, SPAS)은 여러 센서를 통해 주변의 장애물을 감지하고 차량의 스티어링 휠을 자동으로 조작하고, 따라서 운전자는 음성 신호에 따라 브레이크만 조작하면 주차가 완료됨

- 가까운 시일 내에 자동차의 주변 전체를 정확히 인식하는 360도 서라운드 뷰(Surround View)와 함께 보다 정확한 주차 보조 및 운전자의 개입이 필요 없는 자동 주차가 가능할 것으로 전망됨

 

 

 

 

III. 유럽 업계 및 시장 동향

 

1. 유럽 업계 동향

 

 

□ (반도체 업체) 유럽의 Infineon(독일), STMicroelectronics(스위스), NXP(네덜란드)는 자율주행자동차를 위한 다양한 반도체 부품 및 센서 등을 개발, 공급하고 있음

 

□ (부품/시스템 업체) 유럽의 대표적인 자율주행자동차 부품/시스템 업체로는 Continental(독일), Bosch(독일), Hella(독일), Valeo(프랑스), Autoliv(스위스), Ibeo(독일) 등을 들 수 있음

 

□ (완성차 업체) 유럽의 완성차 업체들은 기본적인 ADAS 기술을 넘어서서 제한적 혹은 부분적 자율주행기술을 새로 출시하는 차량에 적극 도입하고 있는 추세임

 

- 현재 유럽 완성차업체인 Volvo, Daimler, BMW, Volkswagen(독일) 등이 전 세계에서 차량 당 ADAS 지출액이 가장 높음

 

 

 

 

 

 

□ 자율주행자동차 관련 기술이 빠른 속도로 발전하고 있고, 관련 시장규모가 2030년을 전후로

 

 

□ 자율주행자동차 관련 기술이 빠른 속도로 발전하고 있고, 관련 시장규모가 2030년을 전후로 크게 성장할 것으로 전망됨

 

- IHS Automotive에 따르면, 자율주행자동차 판매는 2025년 60만대 수준에 도달하고, 그 후에 급격히 증가하기 시작해 2035년에는 2100만대 수준으로 늘어날 것으로 전망함

 

- 시장규모의 경우 2025년 476만 달러에서 2035년 9544만 달러로 크게 증가할 것으로 예상됨

 

 

 

 

 

 

 

 

 

진 전략 하에 자율주행자동차 개발 로드맵이 수립되고 있음

 

1. 로드맵 수립

 

 

□ 교통사고로 인한 인적, 경제적 손실을 감소시키기 위해 유럽 각국 및 유럽연합의 정책과 추진 전략 하에 자율주행자동차 개발 로드맵이 수립되고 있음

 

- 유럽은 자율주행자동차의 기술개발 과정을 기술개발, 실증 및 데모, 규제 및 표준, 상용화의 총 4단계로 나눈 기술 로드맵을 수립함

 

 

① EPoSS (European Roadmap Smart Systems for Automated Driving)

 

 

 

 

 

 

 

② ERTRAC (European Road Transport Research Advisory Council) - Automated Driving Roadmap

 

 

 

 

 

 

 

③ C-ITS (Cooperative Intelligent Transport System, 협력 지능형 교통 시스템) 플랫폼 및 전략적 계획

 

 

- 2016년 회원국과 집행위원회는 C-ITS 보급 활동을 연결하고 기술을 공동으로 개발, 공유하며, 지역 간 테스트를 통해 상호운영성을 확인하기 위해 C-Roads 플랫폼을 개시하였음

 

- C-Roads 플랫폼은 공통의 통신 프로필을 기반으로, 프로젝트 시작 1년 내에 시스템 테스트의 개발을 시작해야 함. 또한, 제3자 및 산업 관계자들에게 모든 통신 프로필에 대한 완전한 접근을 제공, 인증을 위해 이 기회들을 이용할 수 있게 해야 함

 

- 유럽연합 집행위원회는 유럽 내 C-ITS 개발 및 운영을 위한 공통의 안보 및 인증 정책을 개발하기 위해, C-ITS 범주의 모든 관련 이해관계자들과 함께 협력하고, 2017년 유럽 C-ITS 보안 및 인증 정책에 관한 안내문을 발간할 예정임

 

- 유럽연합 집행위원회는 2018년에 특히 C-ITS와 관련된 기본적인 정보 보호에 관한 가이드라인을 발표할 예정임

 

- 자율주행자동차 상용화에 있어 책임 소재를 명확히 하는 것이 중요하며, 이와 관련 다양한 연구들이 진행 중임. 유럽연합의 C-ITS Platform과 ITS Action Plan도 그 중 하나임

 

 

 

 

 

 

 

 

이를 수립하는 것이 자율주행자동차의 상용화를 위한 필수적 선행조건임

 

 

□ 현재 자율주행자동차에 대한 유럽연합 수준의 통합된 규제 체계는 존재하지 않으며, 따라서 이를 수립하는 것이 자율주행자동차의 상용화를 위한 필수적 선행조건임

 

 

□ 유럽에서는 ADAS 및 자율주행자동차 관련 프로젝트를 진행하면서 비엔나 협약(Vienna Convention)에 관련 기술이 위배되지 않는지를 점검해나가고 있음

 

 

□ 법 제정에 앞서 특별법을 통하여, 테스트 베드(Test Bed)를 구축하고 자율주행자동차 시뮬레이션을 진행할 수 있도록 하고 있음

 

 

□ 네덜란드의 EU 의장직 기간 동안 (2016년 상반기), 네덜란드 사회기반시설 및 환경부 장관에 의해 자율주행자동차가 유럽 교통 위원회 (European Transport Council) 의제에 상정됐음. 이는 운전자는 반드시 손을 운전대 위에 올려놓아야 한다는 비엔나 협약 조항을 개정하는 것에 중점을 둠

 

 

 

3. 기술 R&D 투자

 

 

□ 유럽연합 중심의 여러 대규모 R&D 프로젝트를 비롯해서 각 국가별 프로젝트가 지속적으로 진행 중임

 

- SARTRE (SAfe Road TRains for the Environment) 프로젝트: 영국, 스웨덴, 독일, 스페인이 참가한 대형 프로젝트로 군집 주행용 도로 및 자율주행자동차 개발을 목표로 함

 

- CITYMOBIL2 (Cities demonstrating cybernetic mobility) 프로젝트: 이탈리아, 프랑스, 영국, 스위스, 벨기에, 독일, 포르투갈, 스페인, 핀란드, 그리스, 네덜란드 총 11개국 47개의 업체, 기관, 연구소가 참가한 초대형 프로젝트로, 도시 내 정해진 구간에서 운전자 없는 저속 자율주행자동차(버스) 개발을 목표로 함

 

- i-GAME (Interoperable GCDC AutoMation Experience) 프로젝트: 네덜란드, 스웨덴, 스페인이 참가한 프로젝트로 차량 간 (V2V) 그리고 차량-교통신호 장비 사이(V2I)의 통신 개발을 목표로 함

 

 

 

4. 사회기반시설 구축

 

 

□ 유럽 각 국가별로 자율주행자동차를 위한 사회기반시설 구축뿐만 아니라, 유럽연합 차원에서 여러 국가들의 협력과 함께 도로 주행 테스트를 위한 인프라를 구축함

 

- 2016년 4월, 유럽 트럭 군집주행 챌린지(European Truck Platooning Challenge)를 통해 자율주행트럭들의 장거리 군집주행 테스트가 공공도로에서 진행되었음

 

- 2016년 1월, 조향핸들과 페달이 없는 자율주행자동차인 위팟(WEpod)이 네덜란드의 바허닝헌(Wageningen)에서 운전자 없이 시범 주행을 하였고, 이는 자율주행자동차가 다른 교통 수단과 운행된 최초의 시도임

 

- 2016년 7월, 폐쇄된 시험 코스 밖인 네덜란드의 공공도로에서 첫 번째 자율주행버스 테스트가 성공적으로 수행되었음

 

 

 

 

** 출처: [GTKorea] 유럽의 자율주행자동차 기술 및 정책 동향

** 문서:

유럽의 자율주행자동차 기술 및 정책 동향(GT2017-EU05).pdf