도로교통공단 신호등 2024년 5+6월호 vol.81

궁금한 길 WHY 궁금한 길 WHY

자율주행차 시대,
왜 오래 걸릴까?

자율주행시스템의 원리와
운전 능력 평가 방법

자율주행차 시대가 빠르게 다가오고 있다.
관련 기관과 회사에서는 지금 이 순간에도 기술 개발과 정책 연구로 자율주행차 시대를 준비한다. 도로 위 자율주행을 체감하는 날까지 그리 멀지 않았다.

글. 편집실
감수. 박신형(서울시립대 교수)

우리가 꿈꾸는 자율주행차 시대

자율주행차 시대가 열리면 어떻게 될까요? 흔히 우리가 꿈꾸는 미래 모습은 영화 <마이너리티 리포트>와 같은 모습일 겁니다. 목적지를 말하면 스스로 주행을 시작하고 자유자재로 도로를 활보하는 자율주행차. 모든 자동차가 자율주행을 하면 사고가 날 일도 없고, 알아서 목적지까지 가장 빠른 길로 안전하게 데려다 줄 것만 같습니다. 우리가 꿈꾸는 자율주행차 시대는 정말 현실이 될 수 있을까요?

현재 자율주행차는 어느 단계일까?

자율주행차 자동화 수준은 총 6단계로 구분됩니다. 운전자가 모든 조작을 해야 하는 0단계부터 운전자 없이도 주행이 가능한 5단계까지 있는데요. 3단계부터 실질적인 자율주행으로 분류하고, 4단계부터는 사실상 운전자의 역할이 거의 필요하지 않다고 합니다. 지난해 자동차 회사는 3단계에 해당하는 자동차를 대거 발표했습니다. 현재 국내외 자동차 회사에서는 4단계 자율주행차를 개발하는 데 주력하고 있는데요. 시범운행지구에서는 4단계 자율주행차를 테스트하고 있는 상황입니다.

4차 산업혁명의 꽃, 자율주행차의 작동 원리와 기술

자율주행 기술은 4차 산업혁명의 꽃이라고도 불립니다. 최신 기술의 집약체이기 때문인데요. 자율주행차의 작동 원리를 간단하게 살펴보겠습니다.

자율주행차는 크게 인식 → 판단 → 제어의 단계로 움직입니다. 도로 주행 시 운전자가 교통 상황이나 다양한 환경을 분석하고 파악하는 것처럼 자율주행차도 다양한 센서를 활용해 주변을 인식합니다. 현재 위치와 지형을 파악하는 GPS, 주변 차량이나 장애물 등을 인식하고 차간 거리나 속도를 측정하는 레이더와 라이다, 도로의 차선, 보행자를 판독하는 영상센서 등이 있죠. 레이더와 라이다는 비슷한 역할을 하지만 전파와 빛을 사용해 각자 측정할 수 없는 사각지대를 보완해 정확도를 높여줍니다.

인식된 정보를 토대로 학습된 인공지능은 누적된 데이터와 기존 사례를 접목해 대처 방법을 고안합니다. 이런 방법을 반복하며 쌓은 통계 데이터를 바탕으로 자율주행시스템(AI)은 스스로 판단하고 조향장치나 속도 등을 제어하는 것이죠.

자율주행차에 숨겨진 수학, 베이즈 정리

자율주행차에 탑재된 AI는 수많은 정보를 처리해야 합니다. 다양한 교통 환경과 주변 자동차의 흐름을 파악하기 위해서는 수만 가지 법칙이 필요할 수도 있죠. 하지만 그렇게 많은 규칙을 일일이 가르칠 수는 없습니다. 대신 ‘베이즈 정리’라는 수학 공식을 기반으로 다양한 상황을 빠르게 판단할 수 있습니다.

※ P(A)는 A 사건이 일어날 확률, P(B)는 B 사건이 일어날 확률
※ P(A l B)는 사건 B가 발생한 상태에서 사건 A가 발생할 사후 확률
※ P(B l A)는 사건 A가 발생한 상태에서 사건 B가 발생할 조건부 확률

수학으로 보니 복잡해 보이지만 원리는 생각보다 어렵지 않습니다. 동전 던지기를 예로 들어 봅시다. 동전을 던졌을 때 앞면이 나올 확률은 ½입니다. 하지만 실제로 동전을 던져보면 정확하게 ½이 나오지는 않죠. 이렇듯 우리가 예상하는 확률과 실제 사건이 발생할 확률이 달라질 수 있으므로 반복적으로 데이터를 관측하며 결괏값을 보정해 나가는 것이 베이즈 정리입니다.

자율주행차는 인식되는 정보를 베이즈 정리를 활용한 결괏값으로 끊임없이 학습하며 안전한 주행 방법을 스스로 판단하죠. 변화가 많은 도로에서 베이즈 정리는 차간 거리를 조정하거나 주행 경로를 결정하는 등 다양하게 활용할 수 있습니다.

* 베이즈 정리
두 확률 변수의 사전 확률과 사후 확률 사이 관계를 나타내는 정리 이론으로, 예상 확률과 실제 관측된 확률을 종합해 사후 확률을 추론하는 과정

왜 상용화가 늦어지는 걸까?

운전이라는 행위는 도로교통법의 철저한 관리가 필요합니다. 발전하는 자율주행 기술이 상용화되기 위해서는 관련 법 제도가 마련돼야 하고, 전 국민이 함께 이를 인지하고 공유할 수 있도록 교육하는 과정이 필수입니다.

정부의 2027년 완전 자율주행차 상용화 목표*에 대비하기 위해 ‘완전자율주행 대비 도로교통안전 추진전략(로드맵)’을 세우고 아래 여덟 가지 항목에 대한 단계적인 분석, 연구, 정책 마련 등에 힘쓰고 있습니다.

* 정부 국정목표: 2025년 Lv.4 버스 상용화, 2027년 Lv.4 승용차 상용화, 2035년 완전자율주행 대중화

자율주행 시대를 대비하는 도로교통공단

안심할 수 있는 자율주행차 운전면허제도 도입

운전을 위해 가장 먼저 필요한 것은 바로 운전면허입니다. 도로교통공단은 자율주행차 운전면허제도를 도입하기 위한 기반을 마련했는데요. 4단계 자율주행차의 운전능력을 평가할 수 있는 프로세스를 구축하고 가상환경, 검증단지, 실 도로 등에서 실증할 수 있는 3단계 평가 체계를 개발하고 있습니다(2027년 완료 예정). 공단은 이를 바탕으로 기존 운전면허체계의 특성을 고려한 자율주행차 면허체계를 도입할 계획입니다.

자율주행 검증단지 구축

자율주행차의 운전 능력 평가를 위한 검증단지를 강원 횡성군 일대에 조성중 입니다. 2027년 완공 예정인 이곳에는 자율주행차 주행 시험 트랙(PG) 및 통합 관제 센터가 들어설 예정인데요. 실제 교통상황과 유사한 환경을 구축해 자율주행시스템(AI)과 센서 등 자율주행차의 실제 안전운전 능력을 다각도로 검증한다는 계획입니다.

「자율주행 운행안전 특별법」 제정 추진

경찰청과 공단은 올해 말까지 「자율주행 운행안전 특별법」을 제정하기 위해 노력하고 있습니다. 「자율주행 운행안전 특별법」은 자율주행 운행안전과 관련된 안전기준과 요건을 제시하며 자율주행차 운행 중 발생할 수 있는 위험을 최소화하기 위해 필요한 법입니다. 현행 도로교통법은 사람 운전자를 대상으로 제정된 법령이기 때문에 새로운 운전 주체인 자율주행 시스템에 대한 규율을 적용하는 데 한계가 있습니다. 이에 공단은 자율주행과 관련된 법제도를 마련해 도래하는 자율주행 시대를 선제적으로 대비하며 명확한 법적 근거를 확보해 나간다는 방침입니다.