자율주행차와 상호 협력하는 디지털 도로 인프라에 접목되어야할 기능 안전

자율주행차와 상호 협력하는 디지털 도로 인프라, 그리고 기능안전

1. 자율주행차 기술개발 현주소

자율주행차 기술개발은 미국 자동차공학회(SAE) 규격에 따라, 자율주행 기술수준을 6단계로 구분하였을 때, 제일 낮은 단계의 기술수준은 사람의 신체 제일 아래에 있는 '발(감가속,제동)' 부터, 다음은 '손(조향,핸들링)', 제일 높은 단계는 신체 제일 위에 있는 '머리'(신경끄기, Mind-off)에 이르기까지 운전자가 감가속, 조향이나 운전판단에 전혀 개입하지않아도 되는 자율주행(Automated Driving) 체계를 개발하는 것이라고 할 수 있습니다.

그리고, '자율주행'이란 용어를 옮길때 국제표준에서는 Automated Driving 이라고 합니다. '기계적인 자동주행'의 의미가 강한 표현이고, 아직도 많이 사용되고 있는  Autonomous Driving은 운전의사결정 인공지능을 '인격체'로서 대우해서 '자율의사에 따른'의 의미가 강한 표현이라고 이해하시면 되겠습니다.

미국 자동차공학회 자율주행 기술수준 구분_SAE J3016 levels of driving automation.

한편 글로벌 세계 각국에서 자율주행차 기술개발은 여전히 현재진행형인 것은 물론, 자율주행차 기술개발 과정에서 언론에서 노출된 것만으로도 크고 작은 교통사고를 유발해왔기때문에, (대략 2016년 이후 부터는) 자율주행차가 탑재센서만 가지고 독립적으로, 자율주행차 단독으로는 완전한 자율주행 기술구현이 불가능하다는데에 국내외 관계부처와 전문가들의 의견이 모아지고 있습니다.

1.테슬라 모델 S (2016년, 미국 플로리다) : FSD모드로 주행중 하늘을 혼동하여 트레일러 흰색 옆면과 충돌
2.우버 자율주행차 (2018년, 미국 애리조나) : SW '거짓 긍정(false positive)'오류에 따른 첫 보행자 사망 사고!
3.테슬라 모델 3 (2019년, 미국 플로리다) : 2016년 처럼 트럭을 도로표지판으로 오인식하여 발생
4.웨이모 자율주행차 (2020년, 미국 애리조나) 좌회전하던중 대향 직진차량과 충돌사고 발생 등

거짓긍정(false Positive) 오류로 발생한 우버의 첫 보행자 사망사고 장면

* 우버의 '거짓긍정' 주장은 움직이는 물체가 감지돼서 멈췄는데 알고 보니 풍선이었으면 '거짓 부정'으로 잘못 인식한 것이며, 이번 사고에서처럼 안 멈추고 운행했는데 보행자였으면 '거짓 긍정'으로 잘못 인식한 것이라는 것입니다.

우버, 보행자 사고 논평 참고

자율주행차 시험운행에서 발생한 다양한 교통사고 발생 사례와 '자율협력주행'의 필요성

2. 자율협력주행 개념

자율주행체계는 자율협력주행체계와 협력 즉,  도로 인프라와 충전소, 보행자나 퍼스널모빌리티 등 도로 이용자 등과 다른 주체와 차량이 실시간으로 정보를 교환해서 자율주행 성능이 보완될 수 있다는 것으로 합의가 이루어지고 있습니다. 

이러한 개념을 '자율협력주행'이라고 하고 미국 교통부과 유럽위원회의 글로벌 교통, 자동차 관련 전문기관들은 자율주행(AV:Automated Driving)과 커넥티드 카(Connected Vehicle)의 기술개발은 궁극적으로는 (아래 그림처럼) 자율협력주행차(CAV:Connected Automated Driving) 개념으로 통합 발전할 것이라는 전문가 견해가 중론입니다.

U.S.DOT Activities, Kevin Gay. 16th KR-US W/S, EU Amsterdam declaration(2016.4)

3. 협력형 지능형교통체계(C-ITS)

국내에서도 자율주행차에 협력하기 위한 도로 인프라 기술개발을 위해, 이러한 자율협력주행을 위한 체계개발이 이루어지고 있습니다. 2014년 부터 최근까지 지속적으로 국토교통부가 차세대 ITS(C-ITS:Cooperative Intelligent Transport Systems) 구축사업에서 차량간 무선통신(V2X:Vehicle-to-Everything) 기반의 교통안전서비스 규격 개발과 차량탑재단말기, 도로 노변에 설치되는 기지국 개발이 추진되고 있습니다.

'23년에는 한국교통안전공단(미래차전략처)에서 사업추진을 위한 업무대행을 위탁하여 수행했었습니다. 해당 사업의 단위시스템 구성요소는 다음 그림과 같습니다.

C-ITS 시스템 구성도 (출처:한국도로공사)

이상 자율주행차 기술개발과 한계점, 그리고 이러한 한계를 극복하기 위한 '자율협력주행'이라는 개념에 대해서 알아보았습니다. 그리고 최근에는 이러한 자율주행체계에 협력하는 체계로서 대표적인 '디지털 도로 인프라'가 갖춰야할 '기능안전'이라는 개념이 있습니다. 인프라의 기능안전이란 무엇일까요?

4. 디지털도로 인프라 기능안전

만일 자율주행차가 홀로 인지-판단-제어를 잘 수행하면서 안전하게 운행하고 있는데, 자율주행차에 협력하는 도로 인프라가 오동작이나 결함, 고장 등 다양한 이유로 잘못된 참고정보를 제공한다면 어떻게 될까요? 당연히 운전자는 운전자의 주의의무를 다한 경우, 겪지않아도 되는 사고를 겪어 피해를 입은 것이기에 가해자가 아닌 피해자가 될 것이고 국가배상법에 따라 도로관리청, 또는 제조물책임법에 따라 자동차제조사가 책임을 져야할 것입니다.

그런데 '자동차'라는 체계에는 1998년 이해 기능안전(Functional Safety) 개념이 포함된 모표준, 국제표준(IEC 61508)이 제정, 채택되고 있기때문에 기능안전체계가 적용된 자동차는 오동작이나 결함, 고장으로 부터 법적책임을 면책받고 있는 반면, 도로인프라는 기술개발과 효용성, 사고 예방효과 등에 집중한 나머지 가장 중요한 '기능안전' 측면을 간과하고 있는 것이 사실입니다.

현재 이러한 상황과 관련해서 한국교통연구원에서 추진하고 있는 '디지털도로 인프라 기본계획'에, 디지털도로 인프라의 오동작, 결함, 고장에 대한 대책을 반영하기 위한 '디지털도로 기능안전' 추진과제가 반영되었고 예상컨데 '25년 이후로 최근시일 이내에 조속하게 추진되어야 할 것입니다.

왜냐면 정부가 자율주행차 상용화 시기를 2027년으로 설정하고 있는데, 자율주행차에 협력하는 디지털 도로(고속도로, 일반국도 등) 인프라(교통시설, 통신기지국 등)의 기능안전은 '25년에 착수한다는 것이 시기적으로 너무 늦을 수 밖에 없기 때문이죠. 디지털 도로인프라의 기능안전 체계에 대해서는 별도의 포스팅을 통해 설명드리도록 하겠습니다.

자율협력 주행시 사고 책임, 출처:국토교통과학기술진흥원 자료실, 2024

오늘은 자율주행차의 기술개발 현주소 진단에서 부터 자율협력주행 개념을 알려드리고, 협력주행의 핵심요소인 디지털도로 인프라의 기능상의 안전성과 무결성에 대해서 알아보았습니다. 다음 시간에는 글로벌 디지털 도로 정책 그리고 디지털도로가 확보해야할 기능안전에 대해서 좀더 포스팅하도록 하겠습니다.

저희 부족한 글을 끝까지 읽어주셔서 감사합니다!