VR 시뮬레이션으로, 자율주행차 운전능력 평가한다
VR 시뮬레이션으로, 자율주행차 운전능력 평가한다
  • 전찬민 기자
  • 승인 2021.12.23 16:10
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[공학저널 전찬민 기자] 자율주행차량 기술은 발전을 거듭해 레벨4 단계에 접어들어 본격적인 자율주행시대가 다가오고 있다. 하지만 자율주행차의 안전성에 대한 의문은 현재까지도 남아있어 보다 안전한 자율주행을 위한 검증과 평가를 위해 VR시뮬레이션 기술이 적극 활용되고 있다.

자율주행 기술이 이슈가 되기 이전부터 첨단 운전자 지원시스템(ADAS)이라는 이름으로 운전자의 운전을 보조하는 기능들은 지속적으로 개발됐고 양산차량에 탑재되고 있다. 자율주행차량 기술의 일부는 ADAS 기능들이 통합되고 고도화돼 운전자가 개입을 하지 않아도 되는 수준으로 발전됐다.

자율주행을 위해 이러한 새로운 자동차 기능이나 제어 알고리즘 등을 설계하고 검증하는 단계별 과정을 거치고 있는데 이를 V프로세스라고 표현하기도 한다. 간단하게 단계를 살펴보면 기능 사양 설계 / MIL(Model in Loop) 검증 / SIL(Software in Loop) 검증 / HIL(Hardware in Loop) 검증 / VIL(Vehicle in Loop) 검증 / 실차 평가의 순서로 구분할 수 있다. 이런 과정 중 각 단계에서는 무한 반복하는 수준으로 검증하고 오류를 찾아내고 수정하는 과정을 거치게 되며 검증을 위한 다양한 기술들이 활용되고 있다.

그 중 HIL이나 VIL에 많이 사용되고 있는 기술이 소프트웨어 기반으로 여러 상황에 대해 반복 검증할 수 있는 ‘VR시뮬레이션’이다.

VR시뮬레이션이 가지고 있는 특징은 크게 세 가지로 구분할 수 있으며, 그 특징 중 하나가 바로 ‘무위험성’이다. 실차 실험은 차량 간 충돌이나 사고 위험성이 있기 때문에 실차 실험 전에 충분한 검증이 VR시뮬레이션을 통해 이뤄져야 한다. 실차로 구현하면 위험한 상황에 대해서는 VR시뮬레이션이 유일한 대안이다.

실차 실험에서는 동일한 조건에서 정확한 반복 실험이 어렵기 때문에 VR시뮬레이션을 통한 실험 단계에서는 반복적으로 재현이 가능하다는 것 또한 특징이다. 뿐만 아니라 외부환경과 물리적 공간에 구애 받지 않을 수 있기 때문에 비용과 시간을 절감할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

이러한 특징을 바탕으로 자율주행에 관한 연구에서도 VR시뮬레이션은 중요한 역할을 맡고 있다. 자율주행 기술개발 혁신사업의 일환으로 수행되고 있는 ‘AI 운전능력평가 표준화 및 평가 프로세스 개발’의 연구과제에서도 마찬가지다.

이 연구과제는 자율주행차량의 운전능력을 평가하는 방법을 표준화하는 연구로써, 기존의 센서 검증이나 자율주행 알고리즘 등을 연구하는 과제와는 차별화 된 주제를 가지고 있다. 운전자에게 운전면허를 발급하기 위해서 필기, 기능시험을 거치듯이 자율주행차량에 대해서도 자율주행능력을 평가하고 도로별 주행 가능여부를 확인해 자율주행 등급을 부여하는 것이다.

이러한 평가를 위해서는 기본적인 주행능력뿐만 아니라 각종 사고 상황에 대한 대처 가능 여부를 다양한 VR시뮬레이션 시나리오 상황을 통해 검증하는 과정이 필요하다. 이때 사고데이터를 추출해 사고 전 위험상황이나 위험예측이 필요한 상황들을 VR 시나리오로 구축한 후, 데이터 베이스하는 것이 중요하며, 그 역할을 담당하고 있는 기업이 바로 ㈜포럼에이트코리아다.

올해 설립 9년차를 맞이한 포럼에이트코리아는 그간 시뮬레이션 전문기업으로서 인지도를 쌓아 성장했으며, 시뮬레이터 활용 연구 분야에서는 독보적인 위치를 차지하고 있다. 특히 VR시뮬레이션 소프트웨어 UC-win/Road는 다양한 분야에서 활용되고 있다.

포럼에이트코리아 김도훈 대표이사(사진)는 “신기술이나 알고리즘의 검증은 실험실 단계에서의 검증이 반드시 필요하고 이를 위한 도구로 VR이 활용되고 있기 때문에 이러한 기술력을 기반으로 현재 다수의 국책 과제에서 연구를 수행하고 있다”며 “이번 AI 운전능력평가 연구에서도 자율주행차량의 평가가 VIL환경에서 이뤄져야 하기 때문에 가상현실 소프트웨어 UC-win/Road를 VIL환경에 적용이 가능하도록 개발에 매진하고 있다”고 말했다.

또한 운전자/이용자 연동 드라이빙 시뮬레이터 기반 운전요소 평가 기술 개발 부분도 담당하고 있다. 자율주행단계 4단계에서도 위험한 상황이 발생할 경우 탑승자가 직접 핸들/페달을 조향을 해서 안전한 곳까지는 이동해야 하는 것으로 정의되고 있다.

기존의 연구에서는 차량에서 탑승자에게 위험상황을 알리기 위해서 소리, 진동, 시각 등 전달방법과 전달내용에 대해서는 확인했었다. 하지만 탑승자 입장에서는 위험한 상황에서 알람이 울려도 즉각적으로 대처하는 것이 훈련돼 있지 않기 때문에 한정된 시간 내에 조치하기가 쉽지 않을 것으로 예상된다. 이로 인해 탑승자 입장에서 신속히 조향권을 이양 받아 조치할 수 있는 방법들을 다양한 VR시나리오에서 실험하고 연구할 계획이다.

김 대표는 “자율주행차량들이 일반도로에 나오게 되면 꽤 긴 시간동안은 일반차량과 혼재돼 도로를 공유하게 되고, 인간운전자의 차량과 자율주행차량을 비교하면서 자율주행차량이 더 안전하거나 비슷한 수준으로 주행이 가능한지에 대한 의문이 뒤따른다”며 “이번 연구의 결과물인 자율주행차량 운전면허 등급은 자율주행차량 소유자나 탑승자, 일반운전자 등 누구나 받아들일 수 있고 최소한의 안전검증이 되는 장치가 될 것으로 기대하고 있다”고 말했다.

그는 이어 “포럼에이트코리아는 VR시뮬레이션과 각종 시뮬레이터를 활용한 연구는 계속적으로 이뤄지고 있기 때문에 연구 분야에서의 활동을 더욱 늘려나갈 계획”이라며 “시뮬레이션 기술을 활용해 안전에 도움이 되고자 하는 비전을 잊지 않고, 직원 모두 전문가이고 연구자들의 모습으로 발전해 나가는 것이 포럼에이트코리아의 방향이자 목표”라고 덧붙였다.


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