ADAS / 지능형 운전자 보조시스템 / ADAS 기술 종류 / ADAS 적용 센서

자율 주행의 핵심 기술로 많은 자동차 제조사에서 관심을 갖고 기술 개발 및 첨단 장치로 소개하고 있는 ADAS에 대해 살펴보겠습니다.

지능형 운전자 보조 시스템 (ADAS)

지능형 운전자 보조시스템 (ADAS: Advanced Driver Assistance Systems)은 첨단 감지 센서와 GPS, 통신, 지능형 영상 장비 등을 이용하여 주행 중 일부 상황을 차량 스스로 인지하여 상황을 판단하고 자동차를 제어하거나 운전자가 미리 위험요소를 감지할 수 있도록 소리, 불빛, 진동 등으로 알려주는 운전자 보조 시스템입니다. 즉 ADAS는 주행 과정에서 발생하는 여러 상황들을 자동차가 스스로 인지하고 상황을 판단하여 기계장치를 제어하는 기술을 통칭하는 말입니다.

ADAS / 자율 주행 단계

현재의 ADAS 기술 수준은 전문가 견해의 차이가 있지만 Level 1 ~ Level 2 또는 2.5단계에 해당됩니다. ADAS는 운전자를 보조하는 역할을 하지만 자율주행은 운전자를 완전히 대체하는 것을 목표로 하고 있기 때문에 운전자의 개입 유무의 차이라 할 수 있습니다.

자율주행차로 넘어가는 디딤돌이라 할 수 있는 ADAS 기술은 자율주행의 기본 요소인 감지 시스템, 중앙 제어 장치, 작동 장치(인지, 판단, 제어) 중 제어 부분에 인간이 개입되는 시스템이라고 할 수 있습니다. ADAS 기술이 더욱 고도화되고 차량과 사물통신을 의미하는 V2X(Vehicle to everything) 통신을 추가하여 주변 도로환경에 정보를 이용하면 자율주행 자동차의 높은 단계로 이어지게 됩니다.

☞ V2X(Vehicle to Everything communication, V2X communication)란, 차량이 유/무선망을 통해 다른 차량 및 도로 등 인프라가 구축된 사물과 정보를 교환하는 것 또는 그 기술을 뜻합니다. V2V(Vehicle to Vehicle), V2I(Vehicle to Infrastructure), V2N(Vehicle to Nomadic Device), V2P(Vehicle to Pedestrian) 등을 통칭하여 말합니다.

자율주행 기술은 레벨 0으로부터 레벨 5단계까지 구분합니다.

• 레벨 0 : 주행 중 안전을 위해 시스템이 단순히 경고하고 일시 개입하는 전방 충돌 방지 보조(FCA), 후/측방 충돌 경고(BCW) 시스템 등이 해당됩니다.
• 레벨 1 : 특정 주행모드에서 시스템이 조향 또는 감/가속 중 하나를 수행하는 차로 유지 보조(LFA), 스마트 크루즈 컨트롤(SCC) 시스템 등이 해당됩니다.
• 레벨 2 : 특정 주행모드에서 시스템이 조향 및 감/가속을 모두 수행하는 고속도로 주행 보조(HDA) 시스템이 해당됩니다.
• 레벨 3 : 자동차 스스로 차선을 변경하고 앞차를 추월하거나 장애물을 피할 수 있게 되고 차량 제어와 주행환경을 동시에 인식합니다. 단. 비상 상황 시 운전 제어권을 운전자에게 요청하는 단계입니다.
• 레벨 4 : 지역에 제한은 있으나 위험 상황 발생 시에도 운전자 제어권 없이도 자동차 스스로 안전 대응이 가능한 단계입니다.
• 레벨 5 : 지역 제한 없이 스스로 운행 가능한 완전한 자율 주행 단계입니다.

ADAS의 기술

ADAS 기술을 이용한 첨단 장치는 어떤 것이 있는지 알아보겠습니다.
SCC(스마트 크루즈 컨트롤 / Smart Cruise Control)
SCC(Smart Cruise Control) 스마트 크루즈 컨트롤은 운전자가 원하는 속도를 설정하면 주행 중 운전자의 피로를 낮추기 위해 운전자가 설정한 속도 및 전방 차량과의 안전거리를 유지하며 주행할 수 있도록 가감속을 제어하여 가속페달을 밟지 않아도 자동차 속도를 일정하게 유지해 주며 전방 센서에 의해 앞에 주행 중인 차량을 감지하여 차간 거리까지 고려하는 주행 편의 시스템입니다. 최근 앞 차량이 멈추면 함께 멈추고 출발하는 시스템인 ASCC(Advanced Smart Cruise Control)로 조금 더 진화된 기능의 시스템도 있습니다.

FCW(전방 충돌 경고 / Forward Collision Warning)
FCW(Forward Collision Warning) 전방 충돌 경보 시스템은 전방 차량과의 충돌 위험이 감지됐을 때 운전자에게 위험을 경고하는 주행안전 시스템입니다.

FCA (전방 충돌방지 보조 / Forward Collision-Avoidance Assist)
FCA(Forward Collision-Avoidance Assist) 전방 충돌 방지 보조는 FCW의 기능이 확장된 시스템으로 주행 중 운전자에게 위험을 알리고 차량 제동을 제어하는 주행 안전 시스템입니다. 주행 중 갑작스럽게 보행자가 등장하거나, 운전자가 미처 파악하지 못한 차량이나 장애물을 발견하면 계기판 클러스터에 경고 표시가 뜨고 AEB(자동 긴급 제동장치)에 의해 자동으로 브레이크가 작동합니다. 최근에는 BCA(후측방 충돌 방지 보조) 시스템도 도입되어 운전자가 사이드미러나 룸미러로 확인하기 어려운 후측방 사각지대 위험상황까지 대처할 수 있도록 도와줍니다.

BCW(후측방(사각지대) 충돌 경고 / Blind-Spot Collision Warning)
BCW(Blind-Spot Collision Warning) 후측방 충돌 경고 시스템은 차로 변경 시 후측방 차량과의 충돌 위험이 발생할 때 운전자에게 경고해주는 주행안전 시스템입니다. 차로 변경 시 후측방 차량이 근접해 있거나, 사각지대에 있어 보이지 않는 경우 경고음 또는 사이드 미러에 경고 표시를 해 운전자가 이를 인지하고 안전하게 차로를 변경할 수 있도록 지원합니다.

LDW(차선 이탈 경고 시스템 / Lane Departure Warning)
LDW(Lane Departure Warning) 차선 이탈 경고 시스템은 주행 중 사고를 미리 방지하기 위해 차량이 차로를 이탈한다고 판단되는 경우 진동이나 소리 등으로 운전자에게 위험을 경고해주는 주행 안전 차선 이탈 경고 시스템입니다.

LKA(차선 이탈방지 보조 / Lane Keeping Assist) LKA(Lane Keeping Assist) 차선 이탈 방지 보조 시스템은 LDW의 기능이 확장된 것으로 운전자가 차선을 이탈 시 차량 센서가 자동으로 작동하여 위험을 경고뿐만 아니라 조향 하여 차량을 제어하는 주행 안전 시스템입니다.

HBA(하이빔 보조 / High Beam Assist)
HBA(High Beam Assist) 하이빔 보조 시스템은 야간 혹은 저조도 환경에서 주행 시, 운전자의 주행 시야를 최대한 확보하기 위해 하이빔의 작동을 제어하는 주행 안전 시스템입니다. 앞 차량이나 전방 차량의 램프 및 외부 밝기 상황을 감지하여 차량 전조등을 상향 또는 하향으로 조정해 줍니다.

LBA(로우빔 보조 / Low Beam Assist)
LBA(Low Beam Assist) 로우빔(하향 등) 제어 보조 시스템은 야간 및 저조도 환경에서 전방 가시거리를 최대한 확보하기 위해 차량의 추가 램프 작동 여부를 결정하고 로우빔의 방향을 제어해주는 주행 안전 시스템입니다. 야간 곡면 도로를 운행할 때 스티어링 휠의 회전에 맞춰 헤드램프의 각도를 조절해 운전자가 응시하는 방향을 밝혀 야간 차량 운행 시 시야 확보에 도움을 줍니다.

HDA(고속도로 주행 보조 / Highway Driving Assist)
HDA(Highway Driving Assist) 고속도로 주행 보조 시스템은 장시간 달려야 하는 고속도로 및 자동차 전용도로 주행 중 운전자의 피로를 낮춰주기 위해 차량 간격 및 속도 유지, 차선이탈 방지, 후측방 경고 등 고속도로 및 자동차 전용도로에서 운전자가 안정적으로 주행할 수 있도록 도와주는 주행 편의 시스템입니다. 내비게이션 정보를 이용해 도로 상황에 맞는 주행 상태를 자동으로 조정하고 본선 내에 자동차가 올바르게 운행되고 있다고 판단되면 주행 속도를 운전자가 설정한 속도 또는 도로의 제한속도에 맞춰 안전거리를 확보하며 스스로 운행하는 편의 시스템입니다.

RVM with e-Mirror(전자 미러 기능 후방 모니터 Rear View Monitor with e-Mirror)
RVM w/ e-Mirror(Rear View Monitor with e-Mirror) 전자 미러 기능을 포함한 후방 모니터 시스템은 후진 시에는 후방 장애물과의 충돌을 방지하기 위해 운전자에게 후방 상황을 보여주고 주행 중에도 후방 영역을 보여주어 사각 영역을 줄여주는 주차 안전 및 주행 안전 시스템입니다. (주차 시에는 항공 샷으로 보여주는 어라운드 뷰 모니터 시스템)

ADAS 개발의 센서 기술

ADAS 센서 기술은 레이더, 초음파, 라이다, 카메라로 나눌 수 있습니다.

레이더 Radar
레이더는 전파를 전송하는 데 걸리는 시간을 측정하여 물체를 감지하여 경로의 모든 물체를 반사하는 잘 확립된 기술입니다. 레이더는 제2차 세계 대전을 앞두고 여러 국가가 동시에 개발했지만, 오늘날 육지, 바다, 공중 및 우주에 많이 사용되고 있고 자동차 제조업체 ADAS 시스템에 꼭 필요한 센서라 할 수 있습니다.

SRR은 약 10미터이지만 최대 30미터의 유용한 범위를 가지고 있어 사각지대 감지, 차선 변경 보조 장치, 공원 지원 및 교차 교통 모니터링 시스템에 적합한 센서입니다.

MRR 및 LRR은 더욱 정확한 속도 및 거리 측정 센서이며 MRR은 30미터에서 80미터 사이이고 LRR은 최대 200미터까지 확장되는 범위를 가지고 있습니다. 어댑티브 크루즈 컨트롤, 전방 충돌 경고 및 자동 비상 제동과 같은 시스템에 적합한 센서입니다.

초음파 Ultrasonic wave
초음파 센서는 반사된 음파를 사용하여 물체에 대한 거리를 계산하는 ADAS 센서 기술 중 가장 오래된 기술이며 약 2미터의 비교적 짧은 작동 범위를 가지고 있어서 일반적으로 저속 시스템에 사용됩니다. 주차 센서로 많이 활용하여 조명 조건에 영향을 받지 않아 효율적인 센서라 할 수 있습니다.

라이다 Lidar
레이더와 동일한 원리에 작동하지만 주변 환경의 고해상도 3D 이미지를 생성하기 위해 레이저를 발사하여 산란되거나 반사되는 레이저가 돌아오는 시간과 강도, 주파수의 변화, 편광 상태의 변화 등으로부터 측정 대상물의 거리와 농도, 속도, 형상 등 물리적 성질을 측정하게 하는 센서입니다.

카메라 Camera
후방 카메라를 중심으로 운전자를 위한 후진 보조 장치로 널리 채택되었습니다. 차량 뒤의 영역의 미러 이미지 뷰가 대시보드 장착 스크린에 표시되며, 경우에 따라 스티어링 휠 이동에 비해 위치 그래픽이 보강되어 주차 안내를 제공합니다. 열 화상 카메라 기술은 ADAS 시스템에 도입되고 있습니다..

ADAS의 발전

ADAS 기술은 궁극적으로는 완전 자율주행을 목표로 발전하고 있으며 안전과 편의를 위한 시스템을 너무 맹신하여 위험이 발생되면 오히려 독이 될 수도 있을 것입니다. ADAS의 기술과 자율주행의 발전은 충분한 검증을 통해 안전 보장이 되면 더욱 편리하고 안전한 운행 수단이 될 수 있을 것이고 언젠가 상용화되면 인간의 실수로 인한 교통사고도 줄어들 것 같네요..

ADAS_출처 Synopsis