레벨 3’ 자율주행자동차의 기본 기능은 스마트 크루즈 컨트롤, 차선 유지 및 변경 시스템 등이고 이 기능은 운전자의 개입 없이 작동을 해야 한다. 이렇게 되기 위해서는 주변 환경에 대한 매우 정확하고도 정밀한 인식이 선행되어야 한다. 차선을 유지하거나 변경하기 위해서는 차선에 대한 인식뿐만 아니라 주변 차량에 대한 인식도 필요하다. 또한 충돌을 방지하기 위해서는 전방 차량을 파악하는 등의 기능이 필요하다. 안전한 레벨 3 자율주행은 그야말로 인식기술의 향연이라고 해도 과언이 아니다.
국내 자율주행
인식기술 개발을 위한 토대를 만들다
전 세계적으로 자율주행 안전성을 확보하기 위해 주변 환경이나 장애물 등을 판별하는 인식기술에 대한 개발이 활발하다. 이러한 기술을 개발하고 그 성능을 평가하기 위해서는 실제 도로에서 수집한 다양한 센서 데이터와 기준정보를 포함하고 있는 방대한 데이터 세트가 필수적이다. 그러나 이를 모두 구축하는 데에는 많은 시간과 인력이 소요된다.
한국국토정보공사 공간정보연구원에서는 이 문제를 해결하고자 자율주행 인식기술 개발을 위한 방대한 KODAS 데이터 세트를 구축하고 이를 민간에 공개하고 있다. 현재 한양대학교, 성균관대학교, 한국교통대학교, 모빌테크, 모라이 등 약 20여 개의 관련 대학 연구실 및 스타트업들이 KODAS 데이터 세트를 이용해 인식기술에 대한 연구를 진행 중이다.
차량의 탑재센서는 환경인식센서 5종 16개와 위치인식센서 3종 4개로 구성되어 있다. 환경인식센서는 LIDAR 5대, RADAR 3대, 카메라 6대, 온습도센서 1대, 조도센서 1대이며 위치인식센서는 GPS/INS, DMI, OBD-II이다. KODAS 데이터 세트 획득 시스템은 차후 센서의 확장성을 위해 분산식으로 구축했다. 전체적인 시스템 동기화를 위해 Master PC와 다수의 Slave PC간 인터페이스는 EtherCAT 통신으로 구축했다. 차량에 탑재한 카메라의 캘리브레이션과 LIDAR-카메라의 캘리브레이션, LIDAR-INS 캘리브레이션 등을 수행했고, 관련 파라미터는 KODAS 데이터 세트에 포함되어 있다.
KODAS 데이터 세트의 우수성에 대해
KODAS 데이터 세트는 국내 도로 환경에서 획득된 최초의 결과로 해외 데이터 세트 대비 3D GT(Ground Truth) 및 프레임 수가 최대 40배 이상이다. KODAS 데이터 세트는 이동체 데이터(차량, 보행자 등)와 고정환경 데이터(신호등, 표지판 등)로 구성되어 있고 데이터의 속성정보는 획득위치, 측정거리 및 평균속도, 측정시간, 기상(주간, 야간), 일광(맑음, 흐림, 비, 눈), 신호등(유, 무), 도로유형(고속화도로, 시내도로, 캠퍼스, 골목), 복잡도(한적, 보통, 복잡)를 포함한다. 또한 센서융합 기반 인식기술 개발을 위해 자율주행자동차에 탑재된 단일 센서들로 인식하기 어려운 환경의 데이터를 다수 구축했다. 특히 최신형 128채널 LIDAR(VLS-128) 센서를 국내 최초 도입하여 여기서 도출된 데이터를 민간에 제공함으로써 최신 기술개발에 기여했다.
KODAS 데이터 세트는 인식기술 평가 시스템도 지원한다. 이동체 및 고정체에 대한 2D/3D 어노테이션(GT) 데이터를 제공하고 이를 기반으로 각종 인식기술의 성능을 평가할 수 있다. 뿐만 아니라 딥러닝 기반 객체 인식기술 개발을 위해 학습 데이터 세트와 테스트 데이터 세트로 분류해 사용자에게 제공한다. 이처럼 KODAS 데이터 세트를 이용해 사용자가 인식기술을 개발하고 그 성능을 직접 평가할 수 있다.
한국국토정보공사에서는 KODAS 데이터 세트를 기반으로 2019년 11월에 ‘자율주행 인식기술 경진대회’를 개최했다. 경진대회는 전방 영상기반 융복합 인식기술, 전방향 거리기반 융복합 인식기술, 위치추정의 세 가지로 분류해 진행되었다. 이 행사를 통해 자율주행 인식기술 개발 저변 확대 및 진입장벽을 낮추는 데 기여했다. 현재 KODAS 데이터 세트는 ‘국가중점데이터’에 선정되어 ‘2020년도 공공 데이터 이용 활성화 지원사업’의 ‘자율주행 인공지능 인식기술 활성화를 위한 융합 데이터베이스 서비스 구축’ 과제를 수행할 예정이다. 2021년까지 더욱 풍부하고 고도화 된 데이터 세트를 구축할 전망으로 KODAS 데이터 세트는 인식기술 분야의 발전에 있어 매우 큰 역할을 담당하고 있으며 나아가 ‘레벨 3’ 자율주행의 안전성을 확보하게 하는 데 큰 도움이 될 것으로 기대를 모은다.
오는 7월부터 레벨 3 자율주행자동차 출시 및 판매
국토교통부, 세계 최초로 안전기준 제정
레벨 3, 자율주행자동차 시대의
서막을 열다
오는 7월부터 운전자가 운전대를 잡지 않아도 자동차가 알아서 차선을 유지하며 달리는 ‘자동차로유지기능’이 탑재된 ‘레벨 3’ 자율주행자동차의 출시와 판매가 가능해진다. 국토교통부는 지난 1월 6일, 이와 같은 레벨 3 안전기준을 도입했다고 밝혔다. 이러한 기준은 세계 최초 사례로 이목을 끈다. 이번 안전기준 제정은 국토교통부가 추진한 연구 성과를 바탕으로 UN 산하 자동차안전기준국제조화포럼에서 논의되는 국제 동향과 산업과 학계 전문가의 의견수렴 등을 거쳐 마련됐다.
미국 자동차공학회(Society of Automotive Engineers)의 자율주행자동차 분류에 따르면 지금까지 국내에서 출시 및 판매된 자동차의 자율주행 기능은 자동 브레이크, 속도 조절, 차선 이탈 경고 등으로 운전자를 지원하는 수준에 해당하는 ‘레벨 1~2’에 속한다. 레벨 3의 경우에는 운전자가 운전대를 잡고 있지 않아도 주행이 가능한 단계이기 때문에 사실상 자율주행자동차로 분류된다. 다만 시스템이 운전자에게 요청하면 곧바로 운전대를 잡아야 한다. ‘레벨 4’는 조건부 완전 자율주행이고 ‘레벨 5’는 모든 조건에서 운전자 없이 주행이 가능한 완전 자율주행이다. 따라서 레벨 3는 다음 단계로 발전하는 중간 과정으로 평가된다.
시스템과 운전자의 역할과
책임에 대해
이번에 국토교통부가 발표한 안전기준에 따르면 자율주행모드가 실행됐어도 비상 상황에는 운전자가 핸들을 잡을 수 있도록 ‘경고’ 알람이 울려야 한다. 예를 들어 운행 중 고속도로 출구에 들어서거나 예기치 못한 도로 공사와 마주칠 때는 즉시 혹은 15초 전 경고를 통해 운전자가 직접 운전하도록 했다. 만약 충돌이 임박하거나 운전자가 시스템의 요구에 대응할 시간이 부족할 경우에는 시스템이 비상운행 기준에 따라 최대한 감속 등으로 대응하도록 했다. 또한 시스템의 운전 전환 요구에도 10초 이내에 운전자의 대응이 없을 때에는 비상운행 기준에 따라 최대한 감속하고 비상경고신호를 작동하도록 했다. 이와 함께 비상 상황에 철저하게 대비하기 위해 운전자의 착석을 감지해 운전 가능 여부가 확인됐을 때만 시스템이 작동하도록 했다. 뿐만 아니라 시스템의 고장이 발생하더라도 안전에 중대한 위험을 끼치지 않도록 시스템 이중화 등을 고려해 설계하도록 했으며 앞 차량과의 최소 안전거리 등도 제시했다. 특히 이번 안전기준 제정에서는 운전자가 첨단조향장치를 실행하고 방향지시기를 작동하면 시스템이 운전자를 대신해 차로를 변경하는 ‘레벨 2’의 수동 차로 변경 기능도 탑재할 수 있도록 제도화했다.
