2.9 동적 운전 과업(Dynamic Driving Task)의 정의와 구성

2.9 동적 운전 과업(Dynamic Driving Task)의 정의와 구성

1. DDT의 정의

동적 운전 과업(Dynamic Driving Task, DDT)은 SAE J3016 표준에서 정의하는 핵심 개념으로, 도로 위에서 차량을 실시간으로 운행하기 위해 필요한 모든 조작적(Operational) 및 전술적(Tactical) 기능을 포괄한다(SAE International, 2021). DDT는 운전 자동화 등급을 분류하는 근본적 기준이며, 각 등급은 DDT의 어떤 하위 과업을 누가 수행하는가에 따라 결정된다.

DDT는 경로 설정이나 목적지 선택과 같은 전략적(Strategic) 기능은 포함하지 않는다. 전략적 기능은 주행 전에 수행되는 계획 활동으로서, 실시간 차량 운행과는 구분된다.

2. DDT의 구성 요소

DDT는 세 가지 하위 과업으로 구성된다.

2.1 횡방향 차량 운동 제어 (Lateral Vehicle Motion Control)

횡방향 차량 운동 제어는 조향 장치의 조작을 통해 차량의 좌우 방향 운동을 제어하는 조작적 기능이다. 구체적으로 다음의 행위를 포함한다.

  • 차선 내에서 차량의 횡방향 위치를 유지하는 행위
  • 차선 변경을 수행하는 행위
  • 곡선 도로에서 차량의 경로를 따르는 행위
  • 장애물 회피를 위한 조향 행위

횡방향 제어의 수학적 목표는 차량의 실제 횡방향 위치 y(t)와 목표 횡방향 위치 y_{\text{ref}}(t) 사이의 오차를 최소화하는 것으로 표현될 수 있다.

e_y(t) = y(t) - y_{\text{ref}}(t) \rightarrow 0

2.2 종방향 차량 운동 제어 (Longitudinal Vehicle Motion Control)

종방향 차량 운동 제어는 가속 페달과 브레이크 페달의 조작을 통해 차량의 전후 방향 속도와 가속도를 제어하는 조작적 기능이다. 구체적으로 다음의 행위를 포함한다.

  • 목표 속도를 유지하기 위한 가감속 조작
  • 전방 차량과의 안전 거리를 유지하기 위한 속도 조절
  • 정지선, 교차로, 횡단보도 등에서의 정차
  • 합류 및 분기 시의 속도 조절

2.3 주행 환경 감시 및 대응 (OEDR)

주행 환경 감시 및 대응(Object and Event Detection and Response, OEDR)은 주행 환경 내의 객체, 사건, 도로 조건 등을 감지하고 적절히 대응하는 전술적 기능이다. OEDR은 DDT의 세 하위 과업 중 가장 복잡하고 인지적 부하가 높은 과업이며, SAE 등급 체계에서 Level 2와 Level 3을 구분하는 핵심 기준이다.

OEDR은 두 가지 하위 기능으로 구성된다.

감지(Detection): 주행 환경 내의 관련 객체와 사건을 인식하는 기능이다.

  • 다른 차량, 보행자, 자전거, 동물 등 동적 객체의 감지
  • 차선 표시, 연석, 가드레일 등 정적 객체의 감지
  • 교통 신호, 교통 표지판의 인식
  • 도로 위 낙하물, 웅덩이, 도로 파손 등의 감지
  • 기상 조건 변화, 조도 변화 등 환경 변화의 인지

대응(Response): 감지된 객체와 사건에 대해 적절한 주행 행동을 결정하고 실행하는 기능이다.

  • 전방 차량의 급제동에 대한 제동 대응
  • 보행자 횡단에 대한 양보
  • 교통 신호 변화에 따른 행동 전환
  • 긴급 차량 접근 시 회피 및 양보
  • 공사 구간 진입 시 경로 및 속도 조정

3. DDT에 포함되지 않는 기능

SAE J3016 표준은 다음의 기능이 DDT에 포함되지 않음을 명시한다.

전략적 기능(Strategic Functions): 출발지와 목적지의 설정, 전역 경로의 선택, 경유지의 결정 등 주행 전 또는 주행 중에 수행되는 상위 수준의 계획 활동이다. 이는 내비게이션 시스템이나 탑승자에 의해 수행되며, DDT와는 독립적이다.

DDT Fallback: DDT Fallback은 시스템이 DDT를 더 이상 수행할 수 없을 때 MRC에 도달하기 위한 대응 행동으로, DDT 자체와는 구분되는 별도의 기능이다.

4. DDT의 계층적 구조

DDT의 하위 과업은 시간적 범위(Time Horizon)에 따라 계층적으로 구조화될 수 있다.

계층시간 범위DDT 하위 과업예시
조작적 (Operational)밀리초~초횡방향 제어, 종방향 제어조향각 조절, 제동 압력 조절
전술적 (Tactical)초~분OEDR차선 변경 결정, 교차로 통과 판단
전략적 (Strategic)분~시간DDT 미포함목적지 설정, 경로 선택

조작적 기능은 차량의 물리적 운동을 직접 제어하는 저수준 기능이며, 전술적 기능은 주행 환경을 해석하고 적절한 행동 전략을 수립하는 고수준 기능이다. DDT는 조작적 기능과 전술적 기능만을 포함하며, 전략적 기능은 포함하지 않는다.

5. DDT와 자동화 등급의 관계

DDT의 구성 요소와 SAE 자동화 등급의 관계를 종합하면 다음과 같다.

  • Level 0: 인간이 DDT의 전체를 수행한다.
  • Level 1: 시스템이 횡방향 또는 종방향 제어 중 하나를 수행하고, 인간이 나머지와 OEDR을 수행한다.
  • Level 2: 시스템이 횡방향 및 종방향 제어를 동시에 수행하고, 인간이 OEDR을 수행한다.
  • Level 3~5: 시스템이 DDT의 전체(횡방향 제어, 종방향 제어, OEDR)를 수행한다.

이러한 구조에서 DDT의 개념은 자동화 등급 분류의 근간을 이루며, 각 등급에서의 인간과 시스템의 역할 분배를 명확히 정의하는 프레임워크를 제공한다.

6. 참고 문헌

  • SAE International. (2021). Taxonomy and Definitions for Terms Related to Driving Automation Systems for On-Road Motor Vehicles (J3016_202104).

v1.0