2.6 Level 3: 조건부 자동화(Conditional Driving Automation)

1. 정의

SAE J3016 표준에서 Level 3(Conditional Driving Automation)은 운전 자동화 시스템(ADS)이 정의된 ODD 내에서 DDT의 전체를 지속적으로 수행하는 수준을 의미한다(SAE International, 2021). Level 3에서 시스템은 횡방향 제어, 종방향 제어, OEDR을 모두 수행한다. 그러나 시스템이 DDT를 더 이상 수행할 수 없는 상황에서의 DDT 대체 수행(DDT Fallback)은 인간 운전자가 담당한다.

2. 기술적 특성

Level 3은 SAE 등급 체계에서 시스템이 OEDR의 전체를 수행하는 최초의 등급이다. 이는 Level 2와의 가장 근본적인 차이점이며, Level 3부터 시스템이 자율주행 시스템(Automated Driving System, ADS)으로 분류된다.

2.1 OEDR 수행의 전환

Level 2까지는 OEDR이 인간 운전자의 책임이었으나, Level 3에서는 시스템이 이를 전적으로 수행한다. 이는 다음을 의미한다.

• 시스템이 주행 환경 내의 객체(차량, 보행자, 장애물 등)를 감지하고 분류한다.
• 시스템이 교통 신호, 교통 표지판, 도로 표시 등을 인식하고 해석한다.
• 시스템이 주행 환경에서 발생하는 사건(전방 차량의 급제동, 도로 위 낙하물, 공사 구간 등)을 감지하고 적절히 대응한다.

2.2 제어권 전환 요청 (Transition Demand)

Level 3의 핵심 메커니즘은 시스템이 DDT를 지속할 수 없는 상황에서 인간 운전자에게 제어권 전환을 요청(Transition Demand)하는 것이다. 제어권 전환이 필요한 상황의 예는 다음과 같다.

• ODD의 경계에 도달하는 경우 (예: 고속도로에서 일반 도로로 진입)
• 기상 조건의 악화로 센서 성능이 기준 이하로 저하되는 경우
• 시스템이 처리할 수 없는 비정상적 교통 상황이 발생하는 경우
• 시스템 자체의 고장이 감지되는 경우

시스템은 인간 운전자에게 충분한 전환 시간(Transition Time)을 제공하여야 한다. 전환 시간의 적절성은 인간 공학적 요인에 크게 의존하며, 운전자의 비운전 활동(Non-Driving Related Activity)에서 DDT로의 복귀에 소요되는 시간, 상황 인식(Situation Awareness)의 회복 시간 등을 고려하여 설계되어야 한다.

3. Level 3에서의 인간 역할: DDT Fallback-Ready User

Level 3에서 인간의 역할은 DDT Fallback-Ready User이다. 이 역할의 특성은 다음과 같다.

DDT Fallback-Ready User는 OEDR을 수행할 필요가 없으므로, 제한적인 비운전 활동(예: 스마트폰 사용, 영상 시청 등)이 허용될 수 있다. 그러나 시스템의 제어권 전환 요청에 적절한 시간 내에 응답할 수 있는 상태를 유지하여야 하므로, 수면이나 의식 상실을 초래하는 활동은 허용되지 않는다.

4. 상용화 사례

Mercedes-Benz DRIVE PILOT: 2022년 독일에서 Level 3 인증을 취득한 최초의 상용 시스템이다. ODD는 독일 고속도로(Autobahn)에서 시속 60km 이하의 교통 정체 상황으로 한정된다. 라이다, 카메라, 레이더, 초음파 센서, 습도 센서 등 다중 센서를 탑재하며, 시스템이 DDT를 수행하는 동안 운전자는 전방을 주시하지 않아도 된다(Mercedes-Benz, 2022).

Honda SENSING Elite (Legend): 2021년 일본에서 Level 3 형식 인정을 취득하였다. ODD는 일본 고속도로의 교통 정체 상황(시속 약 50km 이하)으로 한정된다. 100대 한정 리스 판매로 출시되었다.

5. Level 3의 기술적 과제

5.1 제어권 전환의 안전성

Level 3의 가장 핵심적인 기술적 과제는 제어권 전환의 안전성 확보이다. 시스템이 제어권 전환을 요청한 후 인간 운전자가 DDT를 안전하게 인수하기까지의 과도기(Transition Period)에서 안전이 보장되어야 한다.

연구에 따르면, 비운전 활동 중인 운전자가 제어권을 인수하여 안전한 주행이 가능한 수준의 상황 인식을 회복하는 데 수 초에서 수십 초가 소요될 수 있다(Gold et al., 2013). 이 전환 시간 동안 시스템이 안전한 DDT 수행을 유지하여야 하며, 운전자가 전환 요청에 응답하지 않는 경우에 대한 비상 전략이 필요하다.

5.2 인간 운전자의 상태 감시

Level 3에서는 운전자가 OEDR에서 해방되므로, 운전자의 상태를 지속적으로 감시하여 제어권 전환 요청에 응답할 수 있는 상태인지를 판단하여야 한다. 운전자 모니터링 시스템은 운전자의 각성 수준(Alertness), 시선 방향, 신체 자세 등을 실시간으로 분석하여 운전자의 대응 가능 여부를 평가한다.

5.3 ODD의 정확한 감지

시스템이 현재 운용 조건이 ODD 내에 있는지를 정확히 판단하는 것이 Level 3의 안전한 운용에 필수적이다. ODD 경계의 부정확한 감지는 시스템이 ODD 외부에서 DDT를 수행하는 위험한 상황으로 이어질 수 있다.

6. 참고 문헌

• Gold, C., Damböck, D., Lorenz, L., & Bengler, K. (2013). “Take over!” How long does it take to get the driver back into the loop? Proceedings of the Human Factors and Ergonomics Society Annual Meeting, 57(1), 1938–1942.
• Mercedes-Benz. (2022). DRIVE PILOT: The world’s first internationally certified Level 3 system.
• SAE International. (2021). Taxonomy and Definitions for Terms Related to Driving Automation Systems for On-Road Motor Vehicles (J3016_202104).

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