1.1 자율주행의 정의

1.1 자율주행의 정의

1. 자율주행의 학술적 정의

자율주행(Autonomous Driving)이란 차량에 탑재된 센서, 연산 장치, 소프트웨어의 통합 시스템이 인간 운전자의 직접적인 개입 없이 주행 환경을 인식하고, 주행 의사결정을 수행하며, 차량을 제어하여 목적지까지 안전하게 운행하는 기술을 의미한다.

SAE International의 J3016 표준(SAE International, 2021)에 따르면, 자율주행은 “운전 자동화 시스템(Driving Automation System)이 동적 운전 과업(Dynamic Driving Task, DDT)의 일부 또는 전부를 지속적으로 수행하는 것“으로 정의된다. 여기서 동적 운전 과업이란 실시간 운전에 필요한 모든 조작적, 전술적 기능을 포괄하는 개념으로, 구체적으로 다음의 하위 과업을 포함한다.

  • 조향 제어(Lateral Vehicle Motion Control): 차량의 횡방향 움직임을 제어하는 조작적 기능이다.
  • 가감속 제어(Longitudinal Vehicle Motion Control): 차량의 종방향 가속 및 감속을 제어하는 조작적 기능이다.
  • 주행 환경 감시(Object and Event Detection and Response, OEDR): 주행 환경 내의 객체, 사건, 도로 기반 시설 등을 감지하고 적절히 대응하는 전술적 기능이다.

2. 자율주행과 관련 용어의 구분

자율주행과 유사하게 사용되는 여러 용어가 존재하며, 이들 간의 학술적 구분을 명확히 하는 것이 중요하다.

**운전 자동화(Driving Automation)**는 운전 과업의 일부 또는 전부를 기술 시스템이 수행하는 것을 포괄적으로 지칭하는 용어이다. 이는 Level 1의 단순 보조 기능부터 Level 5의 완전 자동화까지 모든 수준을 아우른다.

**첨단 운전자 보조 시스템(Advanced Driver Assistance Systems, ADAS)**은 인간 운전자를 보조하기 위한 기술 체계로, 차선 유지 보조(Lane Keeping Assist, LKA), 적응형 순항 제어(Adaptive Cruise Control, ACC), 자동 긴급 제동(Automatic Emergency Braking, AEB) 등이 이에 해당한다. ADAS는 SAE 기준 Level 1 및 Level 2에 해당하며, 동적 운전 과업의 주체가 여전히 인간 운전자라는 점에서 자율주행과 구분된다.

**자율주행 시스템(Automated Driving System, ADS)**은 SAE 기준 Level 3 이상에서 동적 운전 과업의 전체를 수행하는 시스템을 지칭한다. ADS가 활성화된 상태에서는 시스템이 DDT의 전체를 담당하며, 인간은 대체 운전자(Fallback-Ready User)로서의 역할만을 수행하거나(Level 3), 또는 어떠한 역할도 수행하지 않는다(Level 4, 5).

3. 자율주행의 구성 요소 개관

자율주행 시스템은 하드웨어와 소프트웨어의 복합적인 통합체이다. 하드웨어 측면에서는 카메라, 라이다(LiDAR), 레이더(Radar), 초음파 센서, GNSS(Global Navigation Satellite System), IMU(Inertial Measurement Unit) 등의 센서와 고성능 연산 장치(Computing Platform)가 핵심 구성 요소이다.

소프트웨어 측면에서는 다음의 기능 모듈이 상호 유기적으로 작동한다.

기능 모듈역할
인지(Perception)센서 데이터를 처리하여 주행 환경의 상태를 파악
예측(Prediction)주변 교통 참여자의 미래 행동을 예측
판단(Planning)주행 경로 및 행동 전략을 수립
제어(Control)계획된 경로를 차량 액추에이터 명령으로 변환
측위(Localization)차량의 현재 위치와 자세를 정밀하게 추정

이들 모듈은 순차적 또는 병렬적으로 정보를 교환하며, 전체 시스템의 주행 성능과 안전성을 결정한다.

4. 자율주행 정의의 핵심 조건

위의 논의를 종합하면, 어떤 시스템이 자율주행으로 분류되기 위해서는 다음의 조건을 충족하여야 한다.

  1. 환경 인지 능력: 시스템이 주행 환경의 정적 요소(도로 구조, 차선, 신호등)와 동적 요소(차량, 보행자, 자전거)를 독립적으로 감지하고 해석할 수 있어야 한다.
  2. 의사결정 능력: 인지된 환경 정보를 기반으로 안전한 주행 전략을 자율적으로 수립할 수 있어야 한다.
  3. 차량 제어 능력: 수립된 주행 전략을 물리적 차량 운동으로 정확히 변환하여 실행할 수 있어야 한다.
  4. 지속적 수행: 위의 기능이 일시적이 아닌, 정의된 운용 설계 영역(ODD) 내에서 지속적으로 수행되어야 한다.

이러한 조건은 단순한 운전 보조 기능과 자율주행을 구분하는 핵심 기준이 되며, 자율주행 기술의 수준을 평가하는 기초적인 프레임워크를 제공한다.

5. 참고 문헌

  • SAE International. (2021). Taxonomy and Definitions for Terms Related to Driving Automation Systems for On-Road Motor Vehicles (J3016_202104).
  • NHTSA. (2024). Automated Vehicles for Safety. National Highway Traffic Safety Administration.
  • Pendleton, S. D., Andersen, H., Du, X., Shen, X., Meghjani, M., Eng, Y. H., Rus, D., & Ang, M. H. (2017). Perception, planning, control, and coordination for autonomous vehicles. Machines, 5(1), 6.

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