더 스마트하고, 안전하며, 깨끗한 자동차
유럽의 디지털 경제를 촉진하기 위한 i2010 프로그램의 대표적인 프로젝트 중 하나인 지능형 자동차 구상은 더욱 스마트하고, 안전하며 친환경적인 자동차를 실현하는 촉진제 역할을 할 것으로 판단된다. 이 구상은 지난 8년간 4억 유로 이상의 자금이 투입된 정보화사회기술(Information Society Technology, IST) 연구 프로그램 하에 추진된 노력에 기초하고 있다.
이 구상에는 3가지 주요 목적이 있다.
-eSafety 포럼의 도움을 받아 이해 당사자들인 산업계와 서비스 공급업체, 회원국들의 작업을 조정하고 촉진
-스마트하고 친환경적이며 안전한 자동차에 대한 정보통신기술 기반 연구개발을 지원하고 연구결과의 도입 및 이용을 촉진
-소비자들과 의사결정자들에게 이러한 정보통신기술 기반 해법을 인식시켜 소비자들의 동 시스템에 대한 수요를 자극시켜 사회 경제적 수용
도로교통이 직면한 도전
EU에서 교통 정체로 인하여 발생하는 비용은 매년 500억 유로로, 이는 EU GDP(국내 총생산)의 0.5%에 달한다. 이 수치는 2010년까지 2배로 증가할 수 있다고 한다. 1,000명 당 소유 차량 대수는 1975년의 232대에서 2002년에 460대로 증가했다. 도로 교통수단이 운행하는 전체 거리는 지난 30년간 3배로 증가했다. 그리고 지난 10년간 도로를 이용한 화물운송이 35% 증가하여 주요 도로망의 10%에 상당하는 7,500km의 도로가 교통 체증을 겪고 있다.
에너지 효율과 배기가스 배출 면에서 볼 때, 2002년도에는 교통 부문에서 3억 3,800만 톤(MToe: Million Tons oil equivalent)의 기름에 상당하는 에너지를 소비했는데, 이는 EU 전체 에너지 소비의 31%에 해당한다. 도로교통은 281 MToe를 소비하여 전체 에너지 소비의 약 26%를 차지했다. 도로교통의 이산화탄소(CO2) 배출은 매년 8억 3,500만 톤에 달하여 교통 부문 전체에서 발생하는 배출량의 85%를 차지하고 있다. 연구조사에 따르면, 전체 연료소비량의 약 50% 정도가 교통 체증과 적절치 못한 운전 행태에 기인한다고 한다.
주요 사고발생 원인은 무엇인가?
전체적으로 볼 때, 선진국들의 경우 도로안전에 대한 투자는 지난 30년간 꾸준히 향상돼 왔다. 이는 정책적인 의지와 대응 조치의 실행이 성과가 있음을 보여주는 것이다. 가령 최고의 도로안전 기록을 보유하고 있는 국가 중 3개 국의 경우 1980년에서 2000년에 이르는 기간에 대한 보고서에서 사망 추세는 다음과 같은 이유로 극적으로 감소되었다.
-수동적인 안전조치: 15%에서 20%
-안전벨트 착용: 15%에서 20%
-음주운전 대응 조치: 15%에서 20%
-취약한 도로 사용자에 대한 구체적인
조치: 30%에서 40%
-인프라 관련 조치: 5%에서 10%
-교육/훈련/의사소통: 7%에서 18%
지능형 자동차의 제작
지능형 자동차 시스템
지능형 자동차는 독립적으로 기능하거나 또는 상호간에 서로 협력하여 작동하는 시스템을 광범위하게 말하며, 여기에는 인프라 시스템까지 포함한다.
이러한 시스템 중 몇 가지는 이미 사용되고 있는데, 예를 들면 잠금방지 브레이크 시스템(Anti-lock Braking System)과 치명적인 운전 상황에서 자동차의 컨트롤을 유지할 수 있도록 하는 전자식 안정 프로그램(Electronic Stability Program) 등이 있다. 다양한 새로운 시스템들이 개발 중에 있거나 시장에 도입되고 있다.
가령 eCall은 자동차가 중대한 사고를 당하는 경우에 응급 호출 신호를 자동으로 작동시킨다. 곧 나올 다른 시스템에는 제동 보조 장치, 차선 이탈 경고 신호, 충돌 방지 및 보행자 보호 장치 등이 있다. 이러한 기술에 대한 투자가 사회 경제적으로 상당한 혜택을 가져다준다는 명백한 증거가 나와 있다.
SEISS 연구에 따르면, 가령 모든 자동차들이 2010년까지 eCall을 갖추게 되면 EU에서의 사망자수는 5%에서 15% 정도 감소될 수 있다. 사망자수를 줄일 뿐만 아니라, 이러한 조치는 매년 220억 유로에 달하는 사회적 비용도 절약할 수 있다.
더욱이 eCall은 혼잡 시간을 10%에서 20% 정도로 단축시켜 추가적으로 20억 유로에서 40억 유로 정도의 비용절감을 가능케 할 것이다. 그 밖의 시스템으로는 다음과 같은 것들이 있다.
-‘순응적 주행 통제 장치(ACC)’는 앞차와의 거리를 유지시켜 뒤에서 추돌하는 것을 방지하는데, 이는 전체 자동차의 3%만 이 장치를 갖춰도 2010년에 4,000건의 교통사고를 줄일 수 있을 것으로 예상
-‘측면 지원 시스템(차선 이탈 경고 및 차선 변경 보조 장치)’은 2010년에 보급률이 0.6%만 되더라도 1,500건의 사고를 줄일 수 있을 것이며, 또한 2020년에 보급률이 7%가 된다면 14,000건의 사고가 추가적으로 감소될 것으로 예상
-조는 운전자들을 위한 ‘수면 상태 경계 시스템’은 자동차 도로에서 발생하는 치명적인 충돌의 30%, 치명적인 전체 교통사고 중 9%를 예방하는데 중요한 역할을 수행
-‘속도 경고 장치’, ‘음주 잠금장치’ 및 ‘발진 시스템’ 등의 시스템 역시 특정한 상황에서 보다 깨끗하고 안전하며 효율적인 교통 운행에 중요한 역할을 수행
자동차 안전을 위한
독립형 지능 시스템
자동차 내장형 시스템은 운전자들의 상태를 고려하면서 운전자들이 위험의 성격과 의미를 감지하여 교통사고를 피하거나 발생 가능성을 낮출 수 있도록 도와준다. 이러한 위험의 의미와 발생시간에 적절히 대응하여 내장형 eSAFETY 시스템은 다음과 같은 작업들을 수행한다.
-위험을 운전자에게 최대한 빠른 시간 내에 통보하는 일
-제공한 위험 정보에 대해 운전자의 반응이 없는 경우 경고 조치 시행
-사고를 피하게 하거나 또는 사고 피해를 줄이도록 적극적으로 운전자를 지원하거나 최종적으로 직접 개입하는 것
예방기능을 가진 안전장치 또한 운전자들이 다음과 같이 행동하는 것을 도와준다.
-안전 속도 준수
-안전 거리 유지
-차선 내 주행
-위험한 상황에서의 추월 금지
-안전한 교차로 통과
-취약한 운전자들과의 충돌 회피
-최후 방법으로 사고 발생 시 피해의 최소화
다음은 최근 유럽의 연구에서 나온 자율작동 내장 시스템의 예들이다. PReVENT 프로젝트의 하위 프로그램 중 몇 개는 내장 시스템을 다루고 있으며, 이에 추가하여 차량과 차량 또는 차량과 인프라와의 교신에 기반하고 있는 협력 시스템의 사례가 소개되고 있다.
■ 졸린 운전자들을 위한 기상 조치
최근 수년간 교통관련 연구의 주요 주제의 하나는 도로 교통사고의 주요 원인 중 하나인 운전자 피로 문제였다. 모든 사고의 약 10~20% 정도가 ‘수면상태(hypo-vigilant)’의 운전자 상태와 관련이 있다. 더구나 운전자의 수면상태와 관련된 사고는 다른 유형의 사고보다 훨씬 피해가 심각하다. 이것은 조는 운전자가 충돌 전에 이를 피하려는 조치를 취하지 않기 때문이다. 수년 내에 다양한 운전자 보조 첨단 시스템(Advanced Driver Assistance System, ADAS)이 도입되면 이러한 상황은 더욱 악화될 수 있다. 왜냐하면 운전자들이 장시간의 단조로운 운전상태에 지치거나 스트레스를 받기 때문이다.
기상 시스템(AWAKE)은 운전자의 졸음을 발견하여 제시간에 운전자에게 경고를 보내는 것을 목적으로 한다. 이 시스템은 운전자의 눈 깜박임 횟수와 운전핸들에 가해지는 힘, 차선 및 주변 차량과의 관계를 고려한 차량의 위치를 모니터한다. 차량 내부와 외부에 부착된 다양한 감지기(레이더, 카메라)가 운전자의 졸음을 발견해낸다. 그러면 운전자는 일련의 음향이나 시각 경고를 받게 된다. AWAKE 시스템이 널리 보급되는 경우에는 졸음운전으로 발생하는 교통사고를 상당히 감소시킬 것으로 기대된다.
이 프로젝트로 3종류의 초기 모델이 개발되었다. 하나는 시내용 차량용(Fiat Stilo), 또 하나는 고급 차종용(Mercedes S-Class), 마지막으로 대형 차량용(Mercedes Actros)이다. 이 시스템은 운전자의 행태에 미치는 영향을 분석하기 위한 테스트가 진행중이다.
■ 보행자 감시
EU에서는 매년 대략 15만 명의 보행자들이 부상을 당하며 6,000명이 교통사고로 사망하고 있다. 자동차 앞부분의 수동적인 안전 기능들은 충돌 시 단지 제한적인 이점만을 제공한다. 그러므로 보행자와 다른 취약한 도로 사용자들을 발견하는 운전자 보조 시스템은 상당한 연구노력이 집중되어야 할 부분이다. 그런 시스템 중 하나는 24GHz 감지기를 비디오 인식 방법과 결합하여 사용하고 있다. 이 시스템은 이미지 형태와 질감의 특징을 기계가 자동으로 학습하는 기술을 사용하여 수만 개의 이미지 데이터베이스로부터 보행자를 식별해낸다. 평가 모듈이 해당 차량과 관련하여 보행자의 상대적인 위치와 속도를 활용하여 교통 상황의 위험 정도를 결정한다. 해당 운전자는 음향 경고를 받게 되며 자동으로 브레이크가 작동될 수도 있다. 이 시스템을 장착한 차량을 폭스바겐과 다임러크라이슬러 사가 시험 중에 있으며 현재 5~25m 떨어져 있는 보행자, 측면으로는 4m까지 떨어져 있는 보행자를 탐지할 수 있다.
다양한 연구활동을 EU 프로젝트인 PROTECTOR(2000~2002), SAVE-U(2002-2005), WATCH-OVER(2006-2008)가 지원하고 있다.
■ 수동 운전 조작 없는 시내에서의
자동 운전
완전 자동화된 소형 전기자동차의 개발과 도입문제가 IST의 프로젝트인 CyberCars에서 다루어진 적이 있다. 이 차량들은 저속으로(현재는 최대 30km/h) 시내 도로를 운전자 없이 고정 물체 또는 이동 물체를 피하면서 자동으로 주행할 수 있다. 이중 모드 형태의 차량들이 곧 개인용 차량으로 개발되어 정상적인 교통환경에서 수동으로 직접 운전하는 것도 가능하다. 일정 수수료를 내면 사용자들은 이를 활용할 수 있을 것이며 이러한 청정연료 자동차는 주차도 자동으로 수행되고 속도도 자동 통제될 것이다. 그래서 도심 지역에서의 이동과 생활의 질을 향상시킬 것이다.
이러한 시스템들이 높은 수요를 충족시키기 위해서는 차량 간의 보다 많은 협력이 필요하다. 이 점이 후속 프로젝트인 CyberCar2의 초점이다. 이 프로젝트는 차량과 차량, 차량과 인프라 간의 교신과 차량 조정에 기초하고 있다. 이는 특히 단거리(일방 주행) 차량들과 교차로(합류 및 교차 주행) 차량들 간의 협력과 관계된다.
■ 도로 운송을 위한 더욱 안전한
사용자 인터페이스
갈수록 정교해지는 차량에 탑재된 통신 시스템으로 운전 중에 정보의 홍수에 짓눌릴 수 있다. 운전자의 정보 요구사항을 관리하는 COMMUNICAR는 안전과 운전편의를 동시에 개선할 수 있는 잠재 가능성을 가진 내장형 멀티미디어형 인간-기계 간 인터페이스(Human Machine Interface, HMI)를 설계, 개발, 시험했다.
COMMUNICAR의 멀티미디어형 HMI 디자인은 운전석 중간에 있는 계기판과 디스플레이 화면 모두를 갖추고 있다. 이 인터페이스는 처음으로 속도계나 rpm 계기판, 경고표시 등 필수적이고 전통적인 차량 정보를 포함하는 다양한 메시지들을 통합 관리한다.
또한 이 인터페이스는 혁신적인 운전자 기능인 eSafety 시스템으로부터 나오는 전면 또는 측면 충돌경고 사인 및 운행을 위한 각종 텔레매틱스 서비스, 교통정보, 전화 및 메시지 장치, 그리고 엔터테인먼트 시스템 등을 관리한다. COMMUNICAR 프로젝트의 결과는 상황 적응 능력을 갖춘 통합 HMI의 설계 및 개발에 초점을 맞춘 현행 통합 프로젝트인 AIDE의 주요 구성요소 중 하나이다.
■ 예방적 안전조치를 위한
유럽의 노력 결집
PReVENT는 유럽위원회의 공동 자금 지원을 받는 유럽 자동차 업계의 활동 중 하나로 예방적인 기능을 가지는 안전장치 및 기술들을 개발하고 시범을 보임으로써 도로 상의 안전확보에 기여하고 있다. PReVENT는 50개가 넘는 파트너가 참여하고 있는데, 여기에는 산업계(12개의 자동차 제조업체 및 16개의 부품공급업체), 공공기관, 연구소, 대학, 기타 공공 및 민간단체들이 모두 망라되어 있다. 이 활동의 전체 예산은 5,500만 유로인데, 이 중 유럽위원회가 2,980만 유로를 지원하고 있다. PReVENT에는 독립형 시스템에 대한 하위 프로젝트와 상호협동식 시스템에 대한 연구 프로젝트도 포함되어 있다.
PReVENT는 다양한 범위의 예방 기능을 가진 안전장치와 시스템을 개발하고 시범을 보이며 시험, 평가하고 있다. 또한 이해 당사자들 간의 의견 일치와 협력을 통해 유럽 지역에서 최대한 조속하게 이를 구축하려 하고 있다. 구체적인 활동은 다음과 같은 분야에 대한 연구활동을 중심으로 구성되어 있다.
-안전속도 및 안전하게 앞차 따르기
-측면 지원
-교차로 안전
-취약한 도로 이용자 및 충돌 완화
도로 교통안전을
위한 상호협동 시스템
독립형 운전자 지원 시스템이 안전과 교통관리 면에서 긍정적인 효과를 가져 올 수 있지만, 만약 각 개별 차량들이 상호 간에 또는 도로의 인프라와 통신할 수 있다면 이러한 효과는 몇 배로 확대될 것이다. 그러므로 최근 수년간에 걸쳐 지능형 자동차 연구의 중점이 자율적인 또는 독립형 시스템의 한 연장선으로 협력형 시스템으로 전환되었는데, 이 협력형 시스템에서는 차량들이 서로 교신하거나 또는 인프라와 교신한다. 이러한 협력형 시스템은 차량, 차량 위치 및 도로환경에 대한 정보의 질과 신뢰성을 크게 향상시켜 도로 이용자들에게 보다 개선된 새로운 서비스를 제공할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.
다음은 유럽의 연구로부터 나온 협력형 시스템의 사례들이다.
■ 인명을 구하는 차량 간 교신
차량 간 교신을 위한 무선기술의 출현은 운전자들에게 조기 경보를 제공함으로써 치명적인 교통사고를 극적으로 감소시킬 수 있을 것이다. 도로 안전을 향상시킬 뿐만 아니라 이러한 기술들은 교통 흐름을 최적화하고 운전자들이 자신들의 차량들을 보다 잘 통제할 수 있게 하여 줄 것이다.
CarTALK2000 프로젝트에서 개발된 이 아이디어는 차량의 환경에서 감지된 정보와 운전 조작에 관한 정보를 한 차량에서 근처에 있는 다른 차량에게 전송하는 것이다. 이렇게 하면 만약 전방에 있는 어떤 차량이 긴급 제동을 하였을 때 신속한 제동과 같은 초기 대응이 가능하게 되어 후면 충돌을 방지하는 데 도움을 준다. 차량 간 데이터 교환은 임시 네트워크에 의해 가능하게 된다. 이러한 단거리 통신 연결은 필요에 따라 차량 간에 자동으로 이루어지며 외부 인프라의 도움 없이 스스로 통신망을 구축할 수 있다. 이러한 기술이 필요할 수도 있는 다른 상황으로는 차량이 교통체증이나 안개, 빙판 또는 교통사고와 같은 심각한 상황을 맞이하는 경우이다. 즉, 이 기술은 이러한 위험 지역 근거리 안에 있는 모든 도로 이용자들에게 관련 정보를 전달할 수 있는 것이다. 원거리에서 접근해 오는 차량들은 충분한 경고를 받아 이 상황에 대응할 수 있다. CarTALK2000은 비용효과 분석을 실시하고 법률적인 문제들을 다루는 등 적극적으로 시장도입 전략을 구사했다.
■ 도로 상의 안전
차량 통신을 성공적으로 보급하기 위한 선결 조건은 시스템의 안전성을 확보하는 것이다. 가령 중요한 정보가 해커에 의해 조작되어서는 안되며 운전자와 승객의 프라이버시를 보호하는 것은 필수적인 사항이다. 구체적인 운영 환경(이동 중인 차량이나 간헐적인 통신 연결 등)은 이 문제를 매우 신선하고 도전적인 문제로 만들어준다.
SEVECOM 프로젝트는 미래의 차량 통신망의 안전성 문제를 다루는데, 여기에는 차량 간 통신 및 차량과 인프라 간 통신의 안전성과 프라이버시 문제가 포함된다. 이 프로젝트는 이러한 네트워크의 안전성 구축 문제에 대해 정의를 내리기 시작했으며, 이러한 네트워크 안에 있는 안전 기능들을 통합하는 로드맵을 제안하기 시작했다. 다양한 안전의 위협으로부터 미래의 도로 안전 장치에 대한 보호를 강화하기 위해 SEVECOM은 도로교통에만 고유하게 존재하는 통신문제에 집중하고 있다.
다음은 현재 연구되고 있는 3가지의 주요 사항이다.
-거짓 정보나 서비스 거절 또는 거짓 신원 정보와 같은 위협 요인
-인증, 이용 가능성 및 프라이버시와 같은 요구 사항들
-네트워크의 크기, 프라이버시, 비용 및 신뢰와 같은 운영상의 특징
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