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자율주행 기술 레벨

최근 출시된 2019 AUDI A8 차량에 자율주행기술 레벨 3단계가 적용되었다고 합니다. 과연 이 레벨 3단계는 어느 정도의 자율주행기술을 수행할 수 있을까요? 테슬라가 자사의 오토파일럿 기능이 가장 진보된 자율주행기술이라고 주장한다면 어떻게 따져봐야 할까요?

답은 SAE에서 발표된 자율주행기술 단계 표준을 참고하여 해당 메이커의 기술이 어느 단계에 속해 있는지를 보면 됩니다. SAE는 Society of Automotive Engineers 의 약자로 자동차 산업 기술 표준을 정립하고 공표하는 조직으로 Levels of Driving Automation 문서를 통해 자율주행기술 단계를 0에서 5까지 분류했습니다. 이 표준은 현재 미국 교통부에서도 채택한 표준인데요. 그럼 각 레벨이 뜻하는 기술 수준이 어느 정도인지 알아봅시다.

LEVEL 1 (Driver Assistance)

자율주행의 가장 초보적인 단계로 드라이빙을 보조하는 한 가지 기능이 작동하는 단계입니다. 여기서 말한 드라이빙 보조는 가감속이나 조향을 의미하며, 일정한 간격으로 앞 차와의 거리를 유지하며 달릴 수 있는 어댑티브 크루즈 컨트롤 기능을 가진 차량이 레벨 1에 속하게 됩니다. 또 차선유지기능도 레벨 1에 해당합니다. 단 어댑티브 크루즈 컨트롤과 차선유지기능이 동시에 수행된다면 레벨 1단계로 볼 수 없습니다. 가감속 또는 조향 둘 중 한 가지만 수행할 수 있는 단계를 레벨 1단계로 보기 때문입니다.

LEVEL 2 (Partial Driving Automation)

메르세데스 벤츠의 드라이브 파일럿, 볼보의 파일럿 어시스트, 테슬라의 오토 파일럿 기능이 레벨 2단계에 해당하는데 특정 조건 내에서 조향과 가감속을 차량이 동시에 제어할 수 있는 단계입니다. 가감속을 통해 앞 차와의 간격을 차량 스스로 유지하고 완만한 커브길 주행에서도 조향을 통해 차선을 유지할 수 있습니다. 하지만 이 모든 운전상황을 운전자가 항상 모니터링하며 주행 조건이 자율 주행 한계를 초과할 경우 즉각 드라이빙 임무를 맡아야 합니다.

LEVEL 3 (Conditional Driving Automation)

드라이빙 구간 중 일부를 차량이 전적으로 담당하고 시스템의 요청 시 운전자가 개입하는 단계입니다. 여기서 전적으로 담당한다는 것은 레벨 2단계처럼 자율 주행 시 운전자가 운전상황을 계속 모니터링하는 것이 아닌 시스템이 개입을 요구할 시에만 운전에 개입하고 그전까지 운전자는 자율주행 상황을 모니터링 하지 않아도 된다는 것입니다. (이 부분이 레벨 2와 엄청난 기술격차로 볼 수 있습니다.) 만약 시스템이 운전자 개입을 요청했으나 일정 횟수/시간 이상 개입 없을 시 차량은 안전 정차가 시도될 수 있는데, 예를 들면 갓길로 차량을 이동시켜 차량을 정지시키게 됩니다. 레벨 3 단계는 자율주행이 모든 구간에서 작동하는 것은 아니며 급격한 코너링 등 다이내믹한 드라이빙 조건이 발생하게 되면 운전자의 개입을 시스템이 요청하게 됩니다. 최근 출시된 아우디 NEW A8에 레벨 3 기능이 적용되었습니다. Traffic Jam Pilot 이라고 불리는 이 기능은 고속도로 정체 시 37마일 이하에서 작동하며 이 속도 이하에서 레벨 3 단계의 자율주행을 보여주게 됩니다. (즉 운전상황의 모니터링 의무가 운전자에게 부여되지 않음) 만약 고속도로 정체가 풀리거나 속도가 37마일을 초과하게 된 경우 운전 권한이 다시 운전자에게 돌아가게 됩니다.

LEVEL 4 (High Automation)

거의 모든 드라이빙 구간을 차량이 전적으로 담당하는 단계입니다. 급격한 코너링 등 다이내믹한 드라이빙 조건도 시스템이 전적으로 담당하게 됩니다. 다만 악천후와 같은 특정 가혹 조건에서 운전자의 개입 요청이 발생될 수 있으며 따라서 차량에는 여전히 드라이빙 조작에 필요한 스티어링 휠과 가감속 페달이 존재하게 됩니다.

LEVEL 5 (Full Automation)

시스템이 모든 조건에서 자율 주행이 가능한 단계로 주행에 있어 인간의 어떤 개입도 필요하지 않은 단계입니다. 단지 목적지만 말하면 되므로, 스티어링 휠과 가감속 페달이 차량에 존재하지 않는 단계입니다.

현대자동차 자율주행 기술 수준

현대자동차는 HDA2라고 불리는 고속도로 주행 보조 시스템을 올 연말 GV90에 적용할 예정입니다. HDA2는 기존 HDA에 비해 코너 진입 기 감속, 방향지시등 조작 시 자동차선변경기능, IC 진입 시 감속 기능이 추가되었습니다. 기존 LKAS나 HDA의 경우 고속도로의 급격한 코너 구간에서 차선을 넘을 수 있었으나 HDA2에서는 네비게이션 정보를 바탕으로 진입 구간에서 감속하여 보다 안전한 코너 자율주행을 보여줄 것으로 기대됩니다. 국내 법규 상 스티어링 휠에 손을 올려야만 방향지시등 작동 시 차량이 자동차선변경을 수행하게 됩니다. 참고로 테슬라의 경우 운전자가 시스템 설정을 통해 방향지시등 작업 없이 (즉 운전자 컨펌 없이) 차량이 알아서 차선 변경을 수행할 수 있습니다. 약간의 차이가 있지만 현대, 테슬라 모두 자율주행기술 수준은 레벨 2단계에 속한다고 볼 수 있습니다. (2019년 9월 기준)

테슬라 모델 3의 자율 주행 능력은? (운전대를 놓지 말아야 할 이유)

2019년 8월 13일 한국에서 공식 출시된 테슬라 모델 3는 모델 S로 성공을 거둔 테슬라에서 중형 세단급 전기자동차 보급을 위해 개발된 차량입니다. 미국에서 2017년 7월 28일 첫 고객 인도를 시작하여 현재까지 약 7만 7천대가 판매되었는데 모델 S에 비해 차량 가격이 합리적이고 지속적으로 업데이트되는 오토파일럿 기능과 전기차 특유의 주행 능력 덕분에 상당한 인기를 이미 얻은 모델입니다.

기본적인 차량 제원

스탠다드 플러스, 롱 레인지, 퍼포먼스 이렇게 총 3가지 트림으로 출시되었습니다. 기본 트림인 스탠다드 플러스는 항속거리 352km에 싱글 모터 리어휠 드라이브 차량입니다. 롱 레인지, 퍼포먼스 이 두 트림은 듀얼 모터에 올휠 드라이브 구동이고 항속 거리는 각각 446km, 415km로 기본 트림에 비해 좀 더 긴 주행 가능 거리를 보유하고 있습니다. 차량 크기는 국산 차량 소나타 DN8과 비교 시 전장은 20cm 정도 짧고 전폭은 6.5cm 정도 크며, 축거(바퀴 사이간 거리)는 약 7cm 정도 깁니다. 가속 능력은 퍼포먼스 트림의 경우 제로백이 무려 3.4초로 람보르기니 아벤타도르와 같은 슈퍼카를 제외하면 일반적인 내연기관 스포츠 세단 대부분을 압도하는 제로백을 갖고 있습니다. (현실적인 스포츠 세단 제네시스 G70 V6 3.3리터 트윈터보 모델이 4.7초입니다.) 최고시속은 퍼포먼스 261km, 롱 레인지 233km, 스탠다드 플러스 225km 입니다.

오토파일럿 기능

우선 '오토파일럿이'란 용어는 테슬라에서 자사의 자율주행기능을 가리키는 용어란 것을 참고하시기 바랍니다. 사실 아직 전 세계 어디에도 완전자율주행(Fully Self-Driving Capability)를 완성한 곳은 없는데 테슬라 역시 마찬가지입니다. 모델 3에 기본으로 장착된 오토파일럿 기능은 SAE 자율주행기술 기준으로 레벨 2에 해당합니다. 이 레벨 2단계는 부분적 오토메이션이라고 부르는 단계로 차량 스스로 스티어링과 가감속을 동시에 할 수 있지만 여전히 운전자가 차량 제어의 의무를 가지며 언제든지 운전에 개입할 수 있도록 준비를 하고 있어야 하는 수준의 단계입니다. 최근 뉴스에 보면 오토파일럿 주행 중인 차량 안에서 운전자가 잠이 든 상태로 고속도로를 달리는 모습이 찍힌 기사를 볼 수 있는데 레벨 2단계의 기술에서는 절대 해서는 안 되는 행동입니다. 실제로 2019년 3월 미국 델레이 비취 고속도로에서 모델 3 차량이 트레일러를 끌고 가는 트럭을 도로 규정 속도 이상에서 충돌하여 운전자가 사망하는 사고가 발행했는데 조사 결과 충돌 전 운전자는 스티어링 휠에 손을 올리지 않은 것으로 판명됐고 운전자나 오토파일럿 모두 충돌 직전까지 어떠한 회피 동작을 하지 않을 것으로 확인되었습니다. 이처럼 현재 레벨 2단계의 오토파일럿에서는 운전자의 절대적인 주행 모니터링과 상황에 맞는 개입이 필요합니다.

모델 3 기준으로 오토파일럿 수준을 간략히 살펴보면 우선 운전자가 운전을 시작한 후 오토파일럿 기능을 쓸 수 있는 구간에 접어들 경우 대시보드 중앙에 놓인 디스플레이 화면 왼쪽 상단에 테슬라 마크 아이콘이 회색으로 표시됩니다. 이 때 운전대 기준 오른쪽에 위치한 변속 노브를 아래로 두 번 연속 내리게 되면 오토파일럿 모드로 바뀌고 차량이 자율주행을 시작하게 됩니다. 자율주행이 시작되면 차량은 내비게이션 목적지로 가는 길을 따라 (또는 목적지가 없을 경우 주행하고 있는 경로를 따라) 자율 주행을 하며 필요에 따라 자동으로 차선 변경을 하고 규정 속도 내에서 가감속을 통해 앞 차와의 간격을 유지합니다. 특히 커브가 완만하고 신호가 없는 고속도로에서 오토파일럿 기능 사용 시 손만 살짝 스티어링 휠에 얹은 체로 거의 대부분의 주행을 자율주행으로 갈 수 있습니다. 다만 아직 신호등의 신호를 인식하지 못하므로 시내에서는 신호가 걸릴 경우 운전자가 브레이크를 밟아 차량을 멈추어야 합니다. 또 급격한 커브가 있거나 연속적으로 커브가 나오는 구간에서는 차선을 넘는 등의 위험한 상황도 발생할 수 있어 언제든 차량 제어에 개입할 수 있도록 운전 상황을 살피고 있어야 합니다.

모델 3 자율주행 시에도 운전대를 잡아야 하는 이유

위에 글에서 언급한 내용과 같이 오토파일럿 기능이 SAE 자율주행기술 기준 레벨 2단계이기 때문입니다. 이 단계에서는 오토파일럿을 사용하는 동안 운전자는 주행 상황을 항상 주시하며 운전에 관여하고 있는 상태에 있어야 하는데 아직까지 오토파일럿이 처리할 수 없는 도로 구간이나 주행 환경이 존재하기 때문입니다. 레벨 3단계부터는 별도 알림이 없는 한 운전자가 주행 환경을 주시하지 않아도 되는 조건별 자율주행 단계에 들어가게 됩니다. 개인적으로 오토파일럿을 포함해서 자율주행 기능이 최소 이 레벨 3단계에 들어가야 별도의 알림이 없는 동안에 한해 한동안 운전대를 놓고 동승자와 눈을 마주한 채로 이야기를 나눌 수 있는 주행 환경에 도달할 수 있다고 생각합니다. 그러므로 레벨 2단계인 현재 모델 3 오토파일럿 자율 주행 시에는 반드시 스티어링 휠에 손을 가져다 놓고(아니면 가져다 놓을 준비가 된 상태로) 운전 개입에 대비하고 있어야 합니다.

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