미국의 지능형자동차 개발 및 실용화 지원 프로젝트(1)
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글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)|
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승인 2009-03-06 12:41:53 |
본문
현재 미국에서 진행되고 있는 지능형자동차 관련 연구개발 및 실용화 지원 프로젝트들은 연방정부 및 주정부산하 교통부(DOT, Department of Transportation) 주도하에 다양한 업체, 대학, 공공기관들의 참여를 유도하고 있다. 대표적인 지능형자동차 개발 및 실용화 지원 프로젝트는 IVBSS(Integrated Vehicle Based Safety System), VII(Vehicle Infrastructure Integration), CICAS(Cooperative Intersection Collision Avoidance System), SHRP-II(Strategic Highway Research Program), PATH(Partners for Advanced Transit and Highways) 등이 있다. 물론 VII 와 CICAS 프로젝트는 자동차 뿐만 아니라 인프라 및 통신과의 연계를 중심으로 개발이 진행되고 있어 매우 넓은 연구 범위를 가지고 있다.
본 원고에서는 IVBSS 프로젝트를 중심으로 지능형 차량 안전시스템을 실용화하기 위해 어떤 노력을 하고 있는지 살펴보고자 한다.
2. 충돌사고 사례 분석
최근에 미연방 교통부가 2003년도 미국에서 발생한 충돌 사고를 분석한 결과 전방충돌(Rear-end), 도로 이탈사고(Road Departure), 차선변경 충돌(Lanechange)등이 전체 사고의 60%를 차지한다고 보고 되었다. 따라서 IVBSS 프로젝트의 통합 충돌경고 시스템을 구성하는 서브 시스템들을 선택하는데 있어서 중요한 세종류의 충돌사고를 회피하기 위한 경고 기능 구현을 우선적으로 고려하였다.
IVBSS 프로그램은 2005년에 연방교통부(US DOT)의 연구비 지원을 받아 시작되었고 NHTSA(Natioanl Highway Traffic Safety Administration), 미시간대 UMTRI(Uni. of Michigan Transportation Research Institute)를 중심으로 여러 기관들이 컨소시엄을 구성해서 프로젝트를 수행하고 있다. 컨소시엄에는 Visteon, Honda, Eaton, Con-way, Cognex 등 업체들이 참여하고 있고 수행기간은 2단계 약 5년으로 예정되어 2010년에 마무리 될 예정이다. 추가 시험으로 인한 연장기간까지 포함한 1단계가 종료되었고 2단계 사업이 현재 진행 중이다.
과제의 주된 목적은 지능형 통합 충돌경고 시스템의 개발과 도로 주행시험을 통해 실용화를 앞당길 수 있는 방안을 모색하는데 있다. 이를 위해 통합 충돌경고 시스템을 장착한 시작차량(Light Vehicle, Commercial Truck)으로 실제 도로 주행 테스트를 수행하고 통합 충돌경고 시스템의 효과, 실용화 가능성, 문제점과 운전자들의 반응 등을 연구하고 있다.
지능형 통합 충돌경고 시스템은 전방충돌 경고시스템(FCW, Forward Collision Warning), 차선이탈 경고시스템(LDW, Lane Departure Warning), 차선변경 경고 시스템(LCW, Lane Change Warning), 그리고 곡선도로 속도 경고시스템(CSW, Curve Speed Warning)을 포함하고 있다. 전방충돌 경고시스템은 앞차와의 충돌할 가능성이 높은 경우 운전자에게 경고를 보내는 시스템이고 차선이탈 경고시스템은 차선변경 신호 없이 횡방향으로 차선을 이탈하는 경우 운전자에 경고를 보내며 차선변경 경고시스템은 좀 더 부드러운 차선변경을 위해 운전자에게 주위 주행환경 정보를 제공하는 기능을 가지고 있고 곡선도로 속도 경고시스템은 전방에 곡선도로가 있을 시 운전자가 높은 속도를 유지할 때 경고를 주는 시스템이다.
개별 충돌경고 시스템들의 통합은 센서 데이터의 공유, 위험정도에 따른 경고 수준의 조정, 운전자-차량 인터페이스의 개발 등이 필요하다. 따라서 통합 충돌경고 시스템은 시스템 신뢰도 향상, 부적정 경고의 감소와 정보의 정확도를 통해 개별 충돌경고 시스템들보다 성능을 획기적으로 개선시키고 가격 경쟁력도 높일 수 있을 것으로 기대된다.
4. IVBSS 프로젝트 1단계 내용 요약
1단계에서는 통합 충돌경고 시스템의 요구조건 및 가이드라인을 작성하고 설계 및 개발을 완료한 후 시험 차량을 제작하여 사전 검증시험까지 수행한다. 이를 기반으로 2단계의 본격적인 도로 주행시험을 추진하게 된다.
- 시스템 아키텍처 개발
승용차와 상용트럭 플랫폼에 안전시스템 아키텍처를 구성하였다. 아키텍처는 IVBSS 전체 시스템을 4가지 서브 시스템들로 분리하고 센서와 소프트웨어를 서브 시스템에 분배하며 DVI(Driver-Vehicle Interface) 분야와 서브 시스템간의 정보교환 및 최종 경고를 조정하는 분야로 이루어진다.
- 센서 부품들의 규격화
IVBSS에 사용되는 센서 부품들의 타입(Vision, Radar, Inertial Sensor 등)과 규격을 정리한다. 센서 부품 대부분은 자동차 업계에서 구입할 수 있는 상용 센서들로서 테스트 과정을 모두 거친다.
- DVI(Driver-Vehicle Interface) 테스트
운전자와 차량간의 인터페이스 제작을 위한 다양한 옵션들이 규정되었고 휴먼인자(Human Factor) 테스트를 수행한다. 이를 통해 시각 또는 청각 인터페이스 장비들의 요구조건이 규격화되었으며 다양한 충돌 경고 방법들의 특징을 규정할 수 있다.
통합 안전시스템을 구성하는 각 서브 시스템 기능들의 요구조건과 성능을 정의하면서 표준화까지 연계한다. 정리된 문서는 컨소시엄의 각 기관들에게 배부되어 수정을 거치고 시험결과를 종합하여 최종안으로 도출될 예정이다.
시험을 위한 시작차는 6대의 승용차(Accord, Honda)와 상용트럭(8,600 Heavy Truck)을 대상으로 통합 충돌경고 시스템들을 장착한다. 상용트럭은 FCW, LCM,LDW를 장착하였고, FCW는 10mph, LCM, LDW는 25mph 이상에서 작동하도록 한다. 시험 차량을 활용한
검증시험을 통해 통합 충돌경고 시스템을 1차 검증하였고 간단한 주행시험에는 300마일의 일반도로 주행시험도 포함되어 있다.
- 검증시험 및 2단계 도로주행 시험 계획 수립
검증시험은 통합 충돌경고 시스템의 효과, 반복성, 운전자의 습득도 등을 사전 검증 및 평가하기 위해 수행되고 이를 기초로 2단계 도로주행 시험계획을 수립한다.
5. IVBSS 프로젝트 2단계 내용 요약
2단계에는 실제 도로주행 시험(Field Operational Test)을 통해 광범위한 데이터를 수집하고 이를 분석하여 통합 안전시스템의 성능을 평가하고 다양한 운전자들의 반응을 연구할 예정이다. 108명의 승용차 운전자와 20명의 상용트럭 운전자가 시험에 참가할 예정이고 16대의 승용차(Accord, Honda)와 10대의 상용트럭(8600 Heavy Truck, Con-way)을 운용하며. 각각 12개월, 10개월의 시험기간이 걸릴 것으로 예상되고 미시간 주의 주요 도로를 대상으로 한다.
- 통합 충돌 경고 시스템(IVBSS)의 성능
- IVBSS에 대한 운전자들의 습득과 이해정도
- IVBSS와 관련 또는 관련되지 않았을 때의 차량 주행성능과 운전자 행동 분석
- IVBSS가 상용화 되었을 때 잠재적인 성공가능성과 유발될 문제점 분석
6. 결론
통합 충돌경고 시스템은 다양한 주행속도 및 도로환경에서 발생하는 전방 추돌, 도로이탈, 차선변경 사고들의 발생 가능성을 동시에 감지하고 통합적으로 처리하여 운전자에게 경고하는 시스템이다. 통합 시스템의 개발과 함께 대규모 도로주행 시험을 실시하여 지능형 안전시스템의 실용화를 앞당기려는 것이 IVBSS 프로젝트의 주된 목적이다.
특히 승용차와 상용트럭의 플랫폼을 분리해서 일반 운전자들이 프로젝트에 참가하고 운전자들의 응답과 습득정도를 분석하고 규격화하여 시험에서 얻어지는 데이터들을 DB화하고 실용화 단계에서 사용될 수 있게 하였다. 또한 NHTSA와 NIST라는 공공 기관들과 연계하여 시스템과 구성부품들의 요구조건과 성능을 규격화 하면서 표준화에 대비하는 점도 인상적이었는데, 이런 장점들이 부각되어‘2008 Best of ITS Awards Winner’중의 하나로 선정되었다.
향후에 통합 경고 시스템과 연계하여 위험상황 직전에 제동, 조향시스템을 작동시키는 능동안전 시스템(Active Safety System)들을 대상으로 IVBSS와 유사한 프로젝트가 진행되면 그 실용화 속도가 더욱 빨라질 것으로 기대된다. 한국에서는 아직 지능형 차량 안전 시스템의 실용화를 위한 프로젝트가 아직 수행되지 않고 있지만 빠른 시간 내에 진행될 것으로 기대해 본다.
본 원고에서는 IVBSS 프로젝트를 중심으로 지능형 차량 안전시스템을 실용화하기 위해 어떤 노력을 하고 있는지 살펴보고자 한다.
2. 충돌사고 사례 분석
최근에 미연방 교통부가 2003년도 미국에서 발생한 충돌 사고를 분석한 결과 전방충돌(Rear-end), 도로 이탈사고(Road Departure), 차선변경 충돌(Lanechange)등이 전체 사고의 60%를 차지한다고 보고 되었다. 따라서 IVBSS 프로젝트의 통합 충돌경고 시스템을 구성하는 서브 시스템들을 선택하는데 있어서 중요한 세종류의 충돌사고를 회피하기 위한 경고 기능 구현을 우선적으로 고려하였다.
IVBSS 프로그램은 2005년에 연방교통부(US DOT)의 연구비 지원을 받아 시작되었고 NHTSA(Natioanl Highway Traffic Safety Administration), 미시간대 UMTRI(Uni. of Michigan Transportation Research Institute)를 중심으로 여러 기관들이 컨소시엄을 구성해서 프로젝트를 수행하고 있다. 컨소시엄에는 Visteon, Honda, Eaton, Con-way, Cognex 등 업체들이 참여하고 있고 수행기간은 2단계 약 5년으로 예정되어 2010년에 마무리 될 예정이다. 추가 시험으로 인한 연장기간까지 포함한 1단계가 종료되었고 2단계 사업이 현재 진행 중이다.
과제의 주된 목적은 지능형 통합 충돌경고 시스템의 개발과 도로 주행시험을 통해 실용화를 앞당길 수 있는 방안을 모색하는데 있다. 이를 위해 통합 충돌경고 시스템을 장착한 시작차량(Light Vehicle, Commercial Truck)으로 실제 도로 주행 테스트를 수행하고 통합 충돌경고 시스템의 효과, 실용화 가능성, 문제점과 운전자들의 반응 등을 연구하고 있다.
지능형 통합 충돌경고 시스템은 전방충돌 경고시스템(FCW, Forward Collision Warning), 차선이탈 경고시스템(LDW, Lane Departure Warning), 차선변경 경고 시스템(LCW, Lane Change Warning), 그리고 곡선도로 속도 경고시스템(CSW, Curve Speed Warning)을 포함하고 있다. 전방충돌 경고시스템은 앞차와의 충돌할 가능성이 높은 경우 운전자에게 경고를 보내는 시스템이고 차선이탈 경고시스템은 차선변경 신호 없이 횡방향으로 차선을 이탈하는 경우 운전자에 경고를 보내며 차선변경 경고시스템은 좀 더 부드러운 차선변경을 위해 운전자에게 주위 주행환경 정보를 제공하는 기능을 가지고 있고 곡선도로 속도 경고시스템은 전방에 곡선도로가 있을 시 운전자가 높은 속도를 유지할 때 경고를 주는 시스템이다.
개별 충돌경고 시스템들의 통합은 센서 데이터의 공유, 위험정도에 따른 경고 수준의 조정, 운전자-차량 인터페이스의 개발 등이 필요하다. 따라서 통합 충돌경고 시스템은 시스템 신뢰도 향상, 부적정 경고의 감소와 정보의 정확도를 통해 개별 충돌경고 시스템들보다 성능을 획기적으로 개선시키고 가격 경쟁력도 높일 수 있을 것으로 기대된다.
4. IVBSS 프로젝트 1단계 내용 요약
1단계에서는 통합 충돌경고 시스템의 요구조건 및 가이드라인을 작성하고 설계 및 개발을 완료한 후 시험 차량을 제작하여 사전 검증시험까지 수행한다. 이를 기반으로 2단계의 본격적인 도로 주행시험을 추진하게 된다.
- 시스템 아키텍처 개발
승용차와 상용트럭 플랫폼에 안전시스템 아키텍처를 구성하였다. 아키텍처는 IVBSS 전체 시스템을 4가지 서브 시스템들로 분리하고 센서와 소프트웨어를 서브 시스템에 분배하며 DVI(Driver-Vehicle Interface) 분야와 서브 시스템간의 정보교환 및 최종 경고를 조정하는 분야로 이루어진다.
- 센서 부품들의 규격화
IVBSS에 사용되는 센서 부품들의 타입(Vision, Radar, Inertial Sensor 등)과 규격을 정리한다. 센서 부품 대부분은 자동차 업계에서 구입할 수 있는 상용 센서들로서 테스트 과정을 모두 거친다.
- DVI(Driver-Vehicle Interface) 테스트
운전자와 차량간의 인터페이스 제작을 위한 다양한 옵션들이 규정되었고 휴먼인자(Human Factor) 테스트를 수행한다. 이를 통해 시각 또는 청각 인터페이스 장비들의 요구조건이 규격화되었으며 다양한 충돌 경고 방법들의 특징을 규정할 수 있다.
통합 안전시스템을 구성하는 각 서브 시스템 기능들의 요구조건과 성능을 정의하면서 표준화까지 연계한다. 정리된 문서는 컨소시엄의 각 기관들에게 배부되어 수정을 거치고 시험결과를 종합하여 최종안으로 도출될 예정이다.
시험을 위한 시작차는 6대의 승용차(Accord, Honda)와 상용트럭(8,600 Heavy Truck)을 대상으로 통합 충돌경고 시스템들을 장착한다. 상용트럭은 FCW, LCM,LDW를 장착하였고, FCW는 10mph, LCM, LDW는 25mph 이상에서 작동하도록 한다. 시험 차량을 활용한
검증시험을 통해 통합 충돌경고 시스템을 1차 검증하였고 간단한 주행시험에는 300마일의 일반도로 주행시험도 포함되어 있다.
- 검증시험 및 2단계 도로주행 시험 계획 수립
검증시험은 통합 충돌경고 시스템의 효과, 반복성, 운전자의 습득도 등을 사전 검증 및 평가하기 위해 수행되고 이를 기초로 2단계 도로주행 시험계획을 수립한다.
5. IVBSS 프로젝트 2단계 내용 요약
2단계에는 실제 도로주행 시험(Field Operational Test)을 통해 광범위한 데이터를 수집하고 이를 분석하여 통합 안전시스템의 성능을 평가하고 다양한 운전자들의 반응을 연구할 예정이다. 108명의 승용차 운전자와 20명의 상용트럭 운전자가 시험에 참가할 예정이고 16대의 승용차(Accord, Honda)와 10대의 상용트럭(8600 Heavy Truck, Con-way)을 운용하며. 각각 12개월, 10개월의 시험기간이 걸릴 것으로 예상되고 미시간 주의 주요 도로를 대상으로 한다.
- 통합 충돌 경고 시스템(IVBSS)의 성능
- IVBSS에 대한 운전자들의 습득과 이해정도
- IVBSS와 관련 또는 관련되지 않았을 때의 차량 주행성능과 운전자 행동 분석
- IVBSS가 상용화 되었을 때 잠재적인 성공가능성과 유발될 문제점 분석
6. 결론
통합 충돌경고 시스템은 다양한 주행속도 및 도로환경에서 발생하는 전방 추돌, 도로이탈, 차선변경 사고들의 발생 가능성을 동시에 감지하고 통합적으로 처리하여 운전자에게 경고하는 시스템이다. 통합 시스템의 개발과 함께 대규모 도로주행 시험을 실시하여 지능형 안전시스템의 실용화를 앞당기려는 것이 IVBSS 프로젝트의 주된 목적이다.
특히 승용차와 상용트럭의 플랫폼을 분리해서 일반 운전자들이 프로젝트에 참가하고 운전자들의 응답과 습득정도를 분석하고 규격화하여 시험에서 얻어지는 데이터들을 DB화하고 실용화 단계에서 사용될 수 있게 하였다. 또한 NHTSA와 NIST라는 공공 기관들과 연계하여 시스템과 구성부품들의 요구조건과 성능을 규격화 하면서 표준화에 대비하는 점도 인상적이었는데, 이런 장점들이 부각되어‘2008 Best of ITS Awards Winner’중의 하나로 선정되었다.
향후에 통합 경고 시스템과 연계하여 위험상황 직전에 제동, 조향시스템을 작동시키는 능동안전 시스템(Active Safety System)들을 대상으로 IVBSS와 유사한 프로젝트가 진행되면 그 실용화 속도가 더욱 빨라질 것으로 기대된다. 한국에서는 아직 지능형 차량 안전 시스템의 실용화를 위한 프로젝트가 아직 수행되지 않고 있지만 빠른 시간 내에 진행될 것으로 기대해 본다.
