작성일 : 15-09-21 10:33
자율주행 기반기술 효과분석 연구동향 및 시사점 (제95호)
조회 : 5,094  
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◈ 배경
 
최근 5년간 국내에서 발생한 자동차 10만대 당 교통사고 건수는 지속적으로 감소하는 추세를 보이고 있다. 그러나 국외의 교통사고 현황과 비교하였을 때, 교통사고 감소를 위한 다양한 연구 수행과 정책 개발에도 불구하고 국내에서 발생하는 교통사고는 국외에 비해 여전히 높은 수치를 보이는 것으로 나타났다. 최근의 센서 및 통신기술의 발달에 발맞추어 교통사고 감소를 위한 교통안전 증진 기술이 필요한 실정이다. 차량의 지능화 및 첨단화를 통한 자율주행 기술은 나날이 발전하고 있으며, 국내외에서도 관련 기술을 개발하기 위한 연구를 활발히 진행하고 있다.
 
 
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이러한 기술에 따른 자율주행 기반 시스템의 시장진입 및 관련 기술 도입을 위해서는 시스템에 대한 효과분석을 통한 도입 타당성 평가가 필요하다. 이에 국내외에서 자율주행 기반기술인 첨단 운전자 지원기술 및 차량제어 기술에 대한 효과분석 연구를 활발히 수행하고 있다. 본고에서는 자율주행 기반기술에 대한 국내외 효과분석 연구동향을 살펴보고, 이에 따른 시사점 및 향후 과제에 대하여 논의하고자 한다.
 
 
◈ 자율주행 기반기술
 
자율주행 기반기술은 자율주행시스템의 실현을 위해 필요한 기반기술로, 차량의 종방향 및 횡방향 움직임을 운전자의 의사결정 및 반응행동 없이 기계적으로 수행할 수 있도록 하는 시스템을 의미한다. 차량의 종방향 움직임과 관련이 있는 기술은 적응형 순항제어장치(ACC: Adaptive Cruise Control), 차량협력기반 순항제어장치(CACC: Cooperative ACC), 군집주행(Vehicle Platooning) 등이 대표적인 기술이라고 할 수 있다. 횡방향 움직임과 관련이 있는 기술에는 차선유지보조장치(LKAS: Lane Keeping Assistance System), 차로변경 지원장치 등이 포함된다.
 
 
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자율주행 기반기술 및 통신기술을 활용한 자율주행시스템은 차량 간의 속도와 차간간격을 지속적으로 모니터링하면서 교통사고 예방을 위해 차량을 제어하는 환경으로 정의할 수 있다. 이러한 자율주행 환경에서는 차량의 속도를 자동으로 제어함으로써 전방차량과의 안전거리를 유지하여 전방주시 태만, 졸음 및 음주운전 등과 같이 운전자의 부주의로 발생할 수 있는 교통사고를 감소시킬 수 있다. 또한, 자율주행시스템 도입에 따라 교통안전 외에 용량증대 등의 효과도 기대할 수 있다.
 
 
◈ 자율주행 기반기술 효과분석 사례
 
■ 안전성 측면 효과분석 사례
 
Page et al.(2009)은 ACC에 대한 효과분석을 수행한 결과, 적응형 순항제어장치의 보급률이 100%일 때 사망자수 17%, 심각한 부상자를 11% 감소시킬 것이라고 추정하였다. Abele et al.(2005)는 2010년 적응형 순항제어장치의 B-C비를 0.9로 예측하였으며, 적응형 순항제어장치 장착차량 증가와 낮은 사고비용으로 2020년에는 B-C비가 1.2로 향상될 것으로 예측하였으며 본 연구에서는 적응형 순항제어장치 장착으로 사고개연성이 25%를 감소할 것이라고 추정하였다.
 
 
■ 용량증대 측면 효과분석 사례
 
Arnaout et al.(2011)은 자율주행 기반기술은 밀도가 높은 경우, 즉 교통량이 어느 정도 이상 존재하는 불안정한 교통류에서 효과가 커진다고 제시하였다. VanderWerf et al.(2004)은 용량이 2,100vphpl인 도로에서 ACC를 적용하는 경우 약 20%의 용량증대 효과가, CACC를 적용하는 경우 약 60%의 용량증대 효과가 있을 것이라고 추정하였다. Ioannou(1997)은 10대의 차량이 군집을 이뤄 도로를 주행하게 되면, 용량이 7,489vph까지 증가한다고 이론적인 방법을 통해 제시하였다.
 
 
■ 시장보급률에 따른 효과분석 사례
 
Arnaout et al.(2011)은 시스템의 시장보급률(MPR: Market Penetration Rate)이 효과평가 결과에 큰 영향을 미친다는 결과를 제시하였다. Kesting et al.(2007)은 ACC를 적용할 때 MPR이 50% 이상인 경우 용량이 급격하게 증가하여 용량증대의 효과가 있음을 보였으며, van Arem et al.(2006)은 CACC 적용 시 MPR이 40% 이하인 경우 용량증대 등의 효과는 미미한 것으로 나타난다고 결과를 제시하였다.
 
 
◈ 시사점 및 맺음말
 
자율주행 기반기술의 효과분석 결과에 따르면, 자율주행 기반기술이 도입되었을 때 안전성 측면과 용량증대 측면에서 효과를 보이는 것으로 나타났다. 그러나 이러한 효과분석 결과는 단일 기술에 대한 효과분석이 대부분을 차지하고 있으며, 자동차 한 대를 기준으로 한 효과분석이 주로 수행되었다.
 
자율주행 기반기술에 대한 연구는 다양한 분야에서 지속적으로 수행되고 있으며, 가까운 미래에 자율주행 기반기술에 의한 미래교통시스템의 구현이 가능해 질 것으로 기대된다. 이러한 자동차 기술이 도로교통에 도입되었을 때에 대한 효과분석을 수행함으로써 앞으로 다가올 미래교통시스템에 대한 준비가 필요한 실정이다. 특히, 새로이 도입되는 자율주행 기반기술 및 자율주행시스템은 단기간에 도입되기 힘들기 때문에 자율주행 자동차와 일반 자동차가 혼재되어 있는 도로교통 시스템에서의 효과분석 등 다양한 상황을 고려한 효과분석을 수행해야 할 것이다.
 
자동차 기술만으로는 우리가 원하는 자율주행시스템 및 미래교통시스템의 실현에 한계가 있다. 자율주행 자동차가 주행하기 위해서는 도로교통시스템이 반드시 필요한 요소이며, 자율주행시스템 구현에 있어 도로시스템의 구성요소인 도로 인프라 및 교통센터 등의 역할을 통해 추가적으로 제공할 수 있는 서비스에 대한 효과분석도 반드시 수반되어야 할 부분이다. 따라서 도로 및 교통 연구자와 기술자들이 능동적으로 관련 연구에 대하여 고민할 필요가 있으며, 여러 가지 이슈에 대해 논의하고 해결방안을 모색하는 등의 노력이 반드시 수반되어야 할 것이다. ▣
 
 


참고문헌
1. Page, Y., H. Thierry, C. Cyril, V. E. Pierre, H. Julian, H. Heinz, S. Sylvia, H. Wolfram, A. Kosmas, P. Menelaos, M. Aquilino, P. Jose Miguel, and B. Jose Manuel. Reconsidering accident causation analysis and evaluating the safety benefits of technologies: final results of the TRACE project. NHTSA, 2009.
2. Abele, J., C. Kerlen, and S. Krueger. Exploratory study on the potential socio-economic impact of the introduction of intelligent safety systems in road vehicles. Tetlow, Germany: VDI/VDE Innovation, 2005.
3. Arnaout, G., and S. Bowling. Towards Reducing Traffic Congestion Using Cooperative Adaptive Cruise Control on a Freeway with a Ramp. Journal of Industrial Engineering and Management, Vol. 4, No. 4, 2011, pp. 699-717.
4. VanderWerf, J., S. Shladover, and M. A. Miller. Conceptual Development and Performance Assessment for the Deployment Staging of Advanced Vehicle Control and Safety Systems. Institute of Transportation Studies, University of California, Berkeley, 2004.
5. Ioannou, P. Automated Highway Systems. Springer, New York, 1997.
6. Kesting, A., Mo. Treiber, M. Schonhof, F. Kranke, and D. Helbing. Jam-Avoiding Adaptive Cruise Control (ACC) and Its Impact on Traffic Cynamics. In Traffic and Granular Flow 2005, Springer, New York, 2007, pp. 633-643.
7. van Arem, B., C. J. van Driel, and R. Visser. The Impact of Cooperative Adaptive Cruise Control on Traffic-Flow Characteristics. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, Vol. 7, No. 4, 2006, pp. 429-436.

 
   
 

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