첨단 운전자 지원시스템의 정기검사기술 필요성 연구

2.1 신규제작자동차의 첨단안전장치 장착 유도

현재 국내의 대형자동차는 차선이탈경고장치 및 비상자동제동장치를 의무 장착하도록 법제화하였고, 소형자동차는 자동차안전도평가(KNCAP)를 통하여 전방충돌경고장치, 차로이탈경고장치, 비상자동제동장치, 적응순항제어장치 등 실제 주행 환경에서 평가하여 신규제작자동차의 안전등급을 공표함으로써 첨단안전장치의 장착을 유도하고 있다. 이러한 첨단안전장치 장착 유도는 자동차제작사의 참여가 중요하므로 아래 Fig. 1과 같이 첨단안전장치의 평가에 대한 로드맵을 제시함으로써 대응할 수 있도록 하고 있다.

Fig. 1

Road map of KNCAP

2.2 첨단안전장치의 KNCAP 평가방법 분석⁸⁾

2.2.1 자동긴급제동장치

자동긴급제동장치의 고속모드에서는 아래 Fig. 2와 같이 차대차 저속주행 타킷 감지평가 및 차대차 감속주행 타킷 감지평가를 시행하여 성능기준을 확인한다. 즉 차대차 저속주행 타겟 감지평가는 대상자동차를 30~70 km/h로 주행하고, 목표자동차는 20 km/h로 주행한다. 차대차 감속주행 타겟 감지평가는 대상자동차와 목표자동차는 50 km/h로 일정간격(12 m, 40 m) 이상을 유지하며 주행 후 목표 자동차가 감속(0.2 g, 0.6 g)에 이르게 한다. 자동긴급제동장치의 시가지모드에서는 차대차 정지 타겟 감지평가를 시행하여 성능기준 적합여부를 확인한다.

Fig. 2

Sketching of KNCAP for AEBS

차대차 정지 타겟 감지평가는 목표자동차는 정지, 대상자동차의 속도를 10~50 km/h 주행한다. 자동긴급제동장치의 보행자감지모드에서는 보행자 감지평가를 시행하여 성능기준 적합여부 확인한다. 즉 보행자 감지평가는 대상자동차는 20~60 km/h 주행하고, 성인보행자(오프셋 25 %,75 % 포함) 및 어린이 보행자를 자동차의 중심 위치에 위치하도록 한다.

2.2.2 차로유지지원장치

차로유지지원장치는 아래 Fig. 3과 같이 직선도로 및 곡선도로에서의 주행시험을 시행하여 성능기준 적합 여부 확인한다. 즉 최소 60 km/h 이하 속도에서 작동하고 시속 65±3 km 주행 중 좌/우 방향으로 이탈 유도 후 전륜은 이탈되는 방향의 최외측 차선의 모서리를 벗어나지 않아야한다.

Fig. 3

Sketching of KNCAP for LKAS

2.2.4 차로이탈경고장치

차로이탈경고장치의 시험은 아래 Fig. 4와 같이 직선 시험차로의 중심선을 65 km/h로 주행하다가 점진적으로 왼쪽 또는 오른쪽으로 차선을 가로질러 이탈을 유발한다. 전륜 휠의 타이어 외측이 자동차가 벗어나는 차선의 외측 모서리를 30 cm 초과하여 가로지르기 전에 2가지 이상의 경고를 제공하는지를 평가한다.

Fig. 4

Sketching of KNCAP for LDWS

2.3 첨단안전장치의 검사기술

교통안전법과 자동차관리법 등 법정계획에 따라 첨단안전장치의 의무 장착 대상이 확대되었으나, 첨단안전장치를 장착한 자동차에 대한 검사기술 매우 미흡하다. 이에 따라 정부는 운행 중인 자동차에 대한 검사기술 확보를 위한 근거 법안을 마련하였다. 즉 교통안전법 의 ｢제8차 국가교통안전기본계획｣ 및 자동차관리법의 ｢제2차 자동차정책기본계획(2017~2021)｣에 반영되어 있다.

2.4 첨단안전장치의 장착 의무화

2.1절에서 기술한 바와 같이 2019년1월1일부터 대형승합자동차는 차선이탈경고장치 및 비상자동제동장치를 의무 장착하도록 법제화하였다. 또한 화물자동차에도 첨단안전장치의 장착의무화를 추진하고 있다.

3.1 H사

국내의 H사는 생산 출고되는 자동차를 대상으로 첨단안전장치의 센서들의 장착상태의 적절여부에 대하여 자체적으로 장비를 개발하여 활용 중에 있다. H사는 제작 품질 향상을 위한 설치 상태 등을 진단하도록 아래 Fig. 5와 같이 6축 로봇을 활용한 통합형 품질검사 장비를 개발하였다.⁹⁾

Fig. 5

Alignment equipment for ADAS of H company

3.2 S사

S사도 생산 출고되고 있는 자동차를 대상으로 차량의 설치위치에 맞는지 여부를 검사할 수 있도록 장비를 개발하여 활용 중에 있으며, 아래 Fig. 6과 같다.

Fig. 6

Alignment equipment for ADAS of S company

위에서 기술한 바와 같이 자동차제작사 장치의 특성에 따라 조립상태를 검사할 수 있는 기술은 자체적으로 개발 운영하고 있음을 알 수 있었다. 그러나 수입자동차를 포함한 국내 운행되고 있는 모든 자동차에 적용할 수 없는 상황이다.

4.1 오스트리아 AVL 사

AVL사는 첨단안전장치 시스템의 성능 및 제어알고리즘 평가를 위하여 드라이빙 큐브(Driving cube) 환경을 구축하였다. 이 시스템은 첨단안전장치의 구성요소인 레이더, 카메라 및 초음파 센서 등에 직접적으로 신호를 입력하고, 가상환경을 인식시켜서 첨단안전장치와 자동차의 동작 여부를 확인하며, 검사장치의 예는 아래 Fig. 7과 같다.

Fig. 7

Driving cube of AVL

AVL사의 드라이빙 큐브환경은 검사대상 자동차의 전방에 레이더 신호를 직접 전달 또는 변환하는 RTS(Radar Transceiver System)장비가 위치하고 있으며, 이를 이용하여 검사대상 자동차 전방에 가상의 주행속도와 상대거리를 설정하여 레이더 센서에 신호를 전달하여 첨단안전장치가 올바르게 동작하는지를 확인한다. 또한 카메라가 위치한 전면유리 앞에 도로환경 영상이 표출되는 기기를 이용하여 카메라 기반으로 첨단안전장치의 구동여부를 확인한다. 특히 차로유지지원시스템의 검사는 차량 하부 조향시스템에 스티어링 모듈(Steering module)을 설치하여 조향 조작이 이루어 질 때, 조향바퀴가 움직이지 않으면서도 조향 동작이 이루어지는 것을 확인할 수 있도록 시스템을 구성하였다.

4.2 독일 DEKRA R&D 센터

독일 DEKRA는 독일 뿐만 아니라 유럽의 대부분의 국가에서 검사소를 운영하고 있으며, 첨단안전장치 검사는 아래 Fig. 8~10과 같다. 특히 이를 위한 R&D연구센터를 운영하고 있다. 여기서 운행차의 첨단안전장치를 검사하기 위하여 아래 Fig. 8과 같이 조향축이 조향되는 4륜 롤러를 개발 하였으며, 이외 첨단안전장치의 센서 및 제어알고리즘 개발을 위한 연구개발을 수행하고 있다.

Fig. 8

MFP-3000 equipment of DEKRA R&D center

또한 레이더 센서 검사는 AVL사와 유사한 원리로 검사시스템 개발 계획을 수립하였으며, 차량 전체의 전파 노이즈를 차단하는 AVL사의 드라이빙 튜브환경과는 달리, 레이더 전파가 반사되는 특정부위에만 전파 흡음재를 장착하였으며 아래 Fig. 9와 같다.

Fig. 9

Radar wave absorber of DEKRA R&D center

카메라 센서 검사 환경은 현재 개발단계이며, 카메라 센서를 검사하기 위한 영상 시스템은 실험실 환경에서 작동 되고 있었고 아래 Fig. 10과 같다.

Fig. 10

Camera recognition equipment of DEKRA R&D center

독일에서도 자율주행자동차 상용화 전 단계인 첨단안전장치가 장착된 자동차의 사후 관리를 위한 검사장치 개발 연구는 현재 진행 중이며, 개발동향은 AVL과 유사한 것을 알 수 있었다.

5.1 운행차 첨단안전장치의 검사기반 기술개발

자율주행자동차 Level-2 수준의 첨단안전장치 성능을 검사할 수 있는 검사장비 개념 설계, 검사장비 제어요건 등을 개발하고, 개발된 검사장비의 실 도로 평가를 통하여 신뢰성 검증이 필요하다. 이를 위한 개발 요구기술은 검사장비 개념설계, 규격서 개발, 선행 특허 분석 및 회피전략 개발, 검사용 주행 상황 시나리오 개발, 센서 인식 가상 재현 기술 개발, 주행 상황 통합 시뮬레이션 검사기술 개발, 검사장비 가상 평가환경 구축과 실 도로 비교 평가를 통하여 신뢰성이 확보된 검사장비의 개발이 필요하다.

5.2 첨단안전장치의 검사 시스템 개발

첨단안전장치를 검사할 수 있는 검사장비와 검사 운영 프로그램 등을 개발하고, 국가전산망과 연계 프로그램을 개발하여 검사소에 직접 배치가능한 수준의 검사장비를 개발한다. 이를 위한 개발 요구기술은 검사장비 구성요소 기본설계 및 개발전략 수립, 레이더 타켓 모사장비 개발, 검사장비 주행상황 모사 표준영상 개발, 주행상황 모사용 검사장비 개발(소형, 중대형), 검사운영 프로그램 및 국가전산망 연계, 검사장비 교정 시스템 등 실용화 기반을 마련하여야한다. 이를 위한 전체 검사방안 개략도를 Fig. 11, 12로 제안한다.

Fig. 11

Schematic diagram of vehicle inspection for small vehicle

Fig. 12

Schematic diagram of vehicle inspection for heavy-duty vehicle

5.3 첨단안전장치의 검사기준·방법 개발

차종별 첨단장치별로 다른 성능과 작동조건을 고려한 검사기준과 검사방법(안)을 개발하여 시범운영을 통한 문제점을 개선하고, 정기적인 검사제도 개선에 요구되는 법령 및 고시 개정(안) 등 제도의 개발이 필요하다. 이를 위한 개발 요구기술은 첨단안전장치 검사대상 및 검사주기 분석, 국민･사회적 수용성 분석, 검사항목 도출, 검사기준 및 검사방법(안) 개발, 검사절차 마련, 시범진로 구축 및 시범운영, 검사공정 설계, 매뉴얼 개발(교육, 정비), 법령 및 고시 개정(안) 등의 개발이 필요하다.