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ADAS·자율주행 시스템, 기술 신뢰도를 높이는 핵심 요소

첨단운전자보조시스템(ADAS)이 발전함에 따라, 운전자의 의사결정권과 차량제어권이 점차 차량으로 넘어가고 있다. 최근 몇몇 분야에서 기계는 인간이 흔히 저지르는 실수나 잘못된 판단을 하지 않는다는 것을 확인했지만 기계에 대한 신뢰도가 높아질 것은 분명한 사실이다.

이미지 센싱 기술의 견고함과 점검, 균형, 표준 등을 갖추는 것은 안전과 신뢰성에 대한 우려를 해소하는 데 필수적이다. 이는 자동차 제조사와 소비자가 운전대에서 손을 놓고 차가 스스로 운전하는 것에 대한 신뢰를 높이는데 핵심적인 역할을 한다. 

인간이 운전에 대한 통제권을 갖고자 하는 것은 본능처럼 자연스러운 일이다. 그러나 통계 자료에 따르면, 운전은 인간이 하는 가장 위험한 일 중 하나로 나타났다. 

미 도로교통안전국(NHTSA)은 200만여건이 넘는 사고를 분석한 결과 교통사고 원인의 94%가 운전자에게 있다는 점을 발견했다. 나머지 6%는 자동차, 주변 환경, 미확인 원인 등에 해당했다. 

또한 차량과 관련 사고의 대다수는 타이어나 브레이크 등을 허술한 관리에 의한, 즉 결과적으로 운전자가 제대로 확인하지 못해 발생하는 경우였다. 더불어 운전자로 인한 사고 중 75%는 판단착오나 인지 오류로 인해 발생하며 이는 150만건에 달한다. 

물론 본 연구조사의 대상 차량은 자동화가 이루어지지 않은 차량이었기 때문에, 통계 결과가 다소 시대착오적이라는 주장이 있을 수 있다. 하지만, 차량 관련 가장 위험한 요인은 운전자라는 점은 여전히 유효하다. 

완전한 자율주행으로 나아가는 과정은 일종의 혁명으로 보일 수 있지만, 이는 단계별로 진행되는 급속한 진화의 개념에 더 가깝다. 미국 자동차기술회(SAE)는 자율주행을 운전자가 차량을 제어하는 단계부터 운전자 개념은 아예 사라지고 탑승자 개념만 존재하는 단계까지 총 6단계로 정의하고 있다.

SAW J3016에 정의된 자율주행 개념 6단계 (이미지를 클릭하면 크게 보입니다)

SAE J3016에 제시된 각 단계는 차량의 주요 기능이 운전자의 손에서 차량과 차량 시스템으로 점진적으로 이동하는 과정을 보여준다. 현재 출시된 대다수의 차량은 SAE 1단계 수준이며 일부는 2단계에 해당한다. 그러나 대부분의 경우 자동화는 선택사항이며 운전자는 언제든 0단계(비 자동화)로 돌아갈 수 있다. 

이 문제의 핵심에는 2개 요소가 있는데, 첫 번째는 주변 환경을 감지하고 인간보다 나은 결정을 내릴 수 있는 차량 시스템을 설계할 수 있어야 한다는 것이다. 이 기능이 구현되면 자동화된 차량은 도로안전에 크게 기여하는 주된 목표를 달성하게 된다. 

두 번째는 자동차 제조사가 인간이 직접 운전하는 기존 방식보다 차량이 직접 운행하는 방식이 더욱 안전하다는 점을 대중들에 납득시키는 것이다. 하지만 사람들의 인식을 바꾸는 일은 결코 쉽지 않을 뿐 아니라, 적게는 몇 년, 많게는 한 세대가 걸릴 수 있다. 

지금까지의 차량용 주변환경 감지 기능은 제한적인 수준이었다. 물체가 접근하면 경고하는 초음파 기반 센서가 장착된 차량이 많지만, 사실 이 센서는 주차 중이거나 기동 시에만 저속으로 작동한다. 차세대 장치는 24GHz 레이더 기술과 자동 순항 제어 기반으로 전방 차량과 최소 거리를 유지한다. 

이러한 모든 센서는 일정 수준의 환경 인지 기능을 제공하나 그 범위는 매우 제한적이다. ‘탐지’에서 ‘머신비전’으로 나아가는 직접적인 경로는 차량 내 ADAS 시스템에 비전 센서를 구현하는 것이다. 

이미 여러 이미지 센서가 ADAS 시스템에 대한 실시간 정보를 제공하여 의사결정의 기반을 마련하는 수준까지 도달했다. 

정교한 이미지 프로세싱 알고리즘과 최적화된 하드웨어와 결합된 최신 이미지 센서는 차량이 운행하는 경로와 그 경로에 놓인 정지해 있는 혹은 움직이는 물체를 모두 감지 및 식별할 수 있다. 

ADAS 시스템과 운전자가 위험을 감지하기 위해 이미지 센서에 더욱 의존하게 되면서 신뢰성의 중요성이 절대적으로 커지고 있는 가운데, 이미지 센서 제조업체의 중요성 또한 높아지고 있다. 최신 자동차 설계 안전의 핵심 요소 중 하나인 비전 시스템은 승용차 안전 표준인 ISO26262의 적용 범위에 속한다.
 
기능적 안전 차원에서 자주 언급되는 ISO26262는 다른 많은 표준과는 다르게 신뢰성을 시험하는 수단은 아니다. ISO26262는 설계 과정과 제조, 수명 변경 제어와 관련된 모든 측면에서 이미지 센서 제품 구상부터 시장 철회에 이르는 모든 단계에 걸쳐 주요 기준을 고려하는 완전한 프로세스를 정의한다.

최신 이미지 센서에서 발견되는 고밀도와 복잡성을 감안하면 결함 상태가 존재하거나 진화할 가능성이 상대적으로 높다. ISO26262는 결함 조건을 자체적으로 관리할 수 있는 매우 안전한 비전 시스템을 구축하기 위한 이상적인 프레임워크를 제공한다. 

이미지 센서의 결함은 다양한 형태로 나타날 수 있다. 특히 단일 픽셀이나 전체 행과 센서 영역에만 영향을 미칠 수 있다. 이들은 아날로그나 디지털, 고정 혹은 동적일 수 있으며, 부분적 장치 고장, 전력 관련 원인, 소음 또는 주변 방사선 등을 포함하는 다양한 원인일 수 있다. 

ADAS 시스템의 기반이 되는 이미지 센서는 ISO26262 프로세서의 일부로 정의된 결함 조건을 검사하기 위한 하드웨어와 알고리즘을 포함하고 있다. 이는 결함이 생길 수 있지만 센서가 이를 감지하고 완화해 ADAS 시스템이 수신하는 정보를 신뢰할 수 있다는 뜻이다. 

즉 오늘날의 차량에는 ‘자가 치유’가 가능한 ‘눈’이 있다. 운전자가 도로 안전에 가장 크게 기여할 수 있는 방법은 자체 점검이 가능하도록 구현된 정교한 시스템을 활용하는 것이다. 자신감을 갖고, 운전대를 놓으면 더 안전해진다!

 

글 : 기리 벤카트(Giri Venkat) / 차량 이미징 솔루션 마케팅 담당 / 온세미컨덕터

 

최태우 기자  taewoo@itbiznews.com

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