실차 기반의 시뮬레이션, 자율주행기능의 안전성 평가·검증
실차 기반의 시뮬레이션, 자율주행기능의 안전성 평가·검증
  • 전찬민 기자
  • 승인 2021.08.27 09:52
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[공학저널 전찬민 기자] 자율주행차의 상용화에 있어 차량의 안전성 평가는 매우 중요하다. 그만큼 자율주행차량이 공공도로에서 주행하기 위해서는 자동차안전기준에 만족할 필요가 있다는 것이다.

Lv.4 자율주행차는 센서 또는 제어장치의 고장 등과 같은 위험한 상황에서도 이를 판단하고 일정 시간 정상 주행이 가능해야 한다. 또한 Lv.3와 달리 운전자에게 제어권을 전환 절차 없이 시스템 스스로 최소위험조건(MRM: Minimum Risk Manoeuvre) 전환해 차량을 안전한 장소로 이동하는 등 사고위험을 최소화하기 위한 신뢰도가 높은 기능을 검증해야 한다.

완전자율주행차의 안전성 검증을 위해서는 다양한 환경과 시나리오 조건에서 검증이 필수적이지만 실제 차량을 이용해 완벽한 안전성 검증에는 한계가 따르고 있다.

예를 들어 비, 눈, 안개 상황 등에 대한 실차 대응 평가를 위해서는 동일한 조건을 재연해 평가해야 한다. 하지만 현실적으로는 실차로 평가하기에는 매우 어려우며, 여러 차량이 혼재된 상황에서 신뢰성있는 안전성 검증을 하는 것은 현실적으로 불가능하다는 것이 전문가들의 의견이다.

이에 따라 다양한 도로조건, 기상상황 등에 대한 차량의 안전성을 검증하는 방법으로 시뮬레이션 기반 안전성 평가기술 개발을 위한 연구가 지난 4월 본격적으로 추진됐다.

이번 연구과제는 국토교통부 자율주행 기술개발 혁신사업의 일환으로 한국교통안전공단 자동차안전연구원이 주관연구기관을 맡아 ‘실차 시뮬레이션 기반 시스템 안전성 평가기술 개발’ 연구가 진행 중이다. 또한 자동차안전연구원에서 수행 중인 레벨4 주행과 충돌 안전성 평가기술 개발과제와 연계해 실차로 평가하기 어려운 상황을 도출하고 시뮬레이션 평가용 차량을 개발해 평가방법을 마련할 예정이다.

이번 연구과제는 레벨4 자율주행기능의 실도로 안전성의 확인과 검증을 위한 실차 기반 시뮬레이션 안전성 평가기술을 개발하고, 이를 적용하기 위한 절차와 기준 개발을 목표로 하고 있다. 이를 위해 네 가지 핵심 연구 주제를 바탕으로 평가 방법이 개발될 계획이다.

핵심 연구 주제를 살펴보면, 첫 번째로 자율주행차의 기능안전(ISO 26262)과 의도된 기능의 위험 분석(SOTIF, ISO PAS 21448) 기반의 시스템 평가 방법과 안전성 평가 시나리오를 개발하는 것이다. 차량 내부의 위험 분석을 통해 도출되는 시나리오를 주행 안전성 평가기술 개발 과제와 연계한 후 실차 평가, 시뮬레이션 평가 시나리오를 분류하는 방법론을 개발해 국제표준으로 제안하는 것이 목표다.

두 번째는 시뮬레이션 평가를 위해 승용차, 셔틀 등 실차 시뮬레이션 평가 환경(VIL : Vehicle In the Loop)과 MIL(Model In the Loop), HIL(Hardware In the Loop) 평가 환경을 구축하는 것이다. 자율주행차에 적용되는 센서를 모델링(가상화)해 모델링 결과와 실제 센서 간의 GAP 분석 기준, 방법론을 마련하고, 자율주행에 적용되는 카메라, 라이다 등의 딥러닝 기반 인지 성능을 평가하는 장치와 방법이 개발될 예정이다.

그 다음으로 실차 평가와 가상 환경 평가 간 상관성 분석 방법론을 개발해 시뮬레이션 시험 방법의 유효성을 검증하는 것이며, 마지막으로 이러한 결과를 바탕으로 국내 상황에 맞는 시뮬레이션 평가 기술 방법과 절차를 개발해 제도화 할 예정이다.

이러한 시뮬레이션 평가 방법은 자동차국제조화포럼(UN ECE WP29)에서도 Informal Working Group(VMAD : Validation Method for Automated Driving)을 구성해 논의 중에 있다. 이에 자동차안전연구원은 국제적인 논의 사항을 반영해 국내 상황에 맞는 시뮬레이션 평가 방법을 이번 과제를 통해 도출할 예정으로 기대를 모으고 있다.

자동차안전연구원 조성우 실장(사진)은 “이번 연구를 통해 도출되는 자율주행 기능 위험 분석과 의도된 기능의 위험 평가 방법은 알려지지 않은 위험을 저감해 미연의 사고를 방지하고 안전한 자율주행 기술의 상용화가 가능하다”며 “이를 통해 정부가 목표로 하고 있는 2027년 완전자율주행차의 상용화를 실현하는데 기반이 마련될 것으로 예상된다”고 말했다.

그는 이어 “또한 도출되는 시뮬레이션을 통한 안전성 검증 방법을 기반으로 차량 제작사는 기술개발 기간을 단축하고 시험에 소요되는 비용을 저감시켜 시뮬레이션 기술을 확대 보급해 일자리 창출과 시뮬레이션 툴 제조사의 사업이 확대될 것으로 예상된다”며, “시스템 위험도 분석 기반의 안전성 평가 시나리오를 체계화해 글로벌 표준에 제안하고, 2030년 미래차 선도국가 달성에 이바지할 것”이라고 덧붙였다.

이를 실현하기 위해서는 가상 시뮬레이션 평가결과가 실제 현실과 얼마나 유사하게 평가 할 수 있는지, 실제 상황과 정합성이 중요하다.

시뮬레이션 방법을 통한 안전성 평가는 지금까지 해 온 실차평가와 다른 형태의 평가가 될 것으로 예상된다. 실제로 시뮬레이션 평가 방법이 안전성 평가에 활용될 수 있도록 정부의 지속적인 지원과 관심이 필요하다는 목소리가 높다.

한편, 정부는 2027년 완전 상용화를 위한 제도, 인프라 정비를 추진 중에 있다. 이에 따라 자동차안전연구원은 정부의 상용화 목표 달성을 위해 실차 시뮬레이션 기반 안전성 평가기술 개발을 비롯한 다양한 과제를 통해 안전성 평가 기법을 개발할 계획이다.

조 실장은 “우리 연구원은 국토교통부와 국토교통과학기술진흥원의 지원을 받아 2016년부터 2019년까지 ‘자율주행자동차 안전성 평가기술 개발’ 과제를 수행해 세계 최초 레벨 3 안전기준을 마련에 최선을 다하고 있다”며 “또한 자율주행 테스트베드 K-City를 2018년 12월에 준공하는 등 자율주행 관련 핵심 성과 달성에 이바지했다”고 말했다.

그는 이어 “올해부터 연구원에서 추진 중인 자율주행 기술개발 혁신사업의 6개 과제도 정부의 2027년 상용화 목표 달성을 위해 국토부, 진흥원, 자율주행 혁신기술 사업단과 긴밀히 협조해 내실있는 성과 도출을 위해 노력하겠다”고 덧붙였다.


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