자율주행 레벨은 2016년 국제자동차기술자협회(SAE International)가 분류한 0부터 5까지 총 6단계가 글로벌 표준으로 통용되고 있습니다. 이 기준에 따라 자동차 제조사들은 자사의 자율주행 기술 수준을 명확히 표현하고, 소비자들은 어떤 수준의 자율주행 기능을 기대할 수 있는지 이해할 수 있습니다. 럭셔리 브랜드 애스턴 마틴도 현재 자율주행이 가능한 브랜드 최초의 배터리 전기차를 개발 중이라고 합니다.
자율주행차는 어떻게 작동할까? 3가지 핵심 요소
자율주행차가 스스로 운전하기 위해서는 다음 세 가지 요소가 필수적입니다:
- 정보 수집에 도움을 주는 도로 인프라
- 센서를 통해 수집된 정보를 처리해 차량을 움직이는 소프트웨어
- 주변 상황 정보를 수집하는 센서
정밀도로지도: 자율주행의 필수 인프라
‘정밀도로지도’는 자율주행차의 눈(센서)을 보완하는 데 필수적인 인프라입니다. 미국에서는 현재 고속국도에 대한 정밀도로지도 제작이 완료되었으며, 2022년까지 전국 일반도로의 정밀도로 구축을 완료할 계획이라고 합니다. 이러한 고정밀 지도는 자율주행차가 주행 환경을 정확히 인식하는 데 결정적인 역할을 합니다.
자율주행차의 4가지 필수 센서 기술
자율주행차에는 네 가지 핵심 센서가 탑재되어 있어야 합니다. 각 센서는 서로 다른 기능을 수행하며 상호 보완적인 역할을 합니다.
1. 초음파 센서
우리가 흔히 알고 있는 측후방 센서가 바로 ‘초음파’를 이용한 것입니다. 주로 근거리 장애물 감지와 주차 보조 기능에 활용됩니다.
2. 레이더 센서
레이더는 고정된 물체인지, 움직이는 물체인지 파악할 때 사용합니다. 전파를 발사하고 반사된 신호를 측정하여 거리와 속도를 계산합니다. 단, 레이더는 정지해 있는 물체를 인식하는 데 한계가 있습니다.
3. 라이다 센서
레이더가 파장을 이용하는 것이라면, 라이다 센서는 빛(레이저)을 이용해 범위를 탐색합니다. 360도 전방위 3D 매핑이 가능하여 주변 환경을 정밀하게 스캔할 수 있습니다.
4. 카메라 센서
신호등을 인식할 때 사용됩니다. 초음파, 레이더, 라이다는 색상 기반 정보인 신호등을 인식할 수 없기 때문에, 카메라가 필수적으로 필요합니다. 또한 표지판, 차선 등 시각적 정보 수집에 중요한 역할을 합니다.
자율주행 레벨별 특징 및 기능 상세 분석
레벨 0 (비자동화)
운전자가 차량의 운전 및 속도 제어를 모두 담당해야 하는 단계로, 자율주행 기술이 전혀 없는 상태입니다. 다만 비상시에 도움을 주는 차선이탈경고, 사물 감지 등은 자율주행 기능에 포함되지 않습니다.
레벨 1 (운전자 보조)
자율주행이 조금씩 사용되는 단계로, 운전자가 핸들에 손을 대고 있는 것을 전제로 하여 자율주행 시스템이 특정 주행 모드에서 조향 또는 감·가속 중 하나를 수행합니다. 시스템이 차량의 속도·제동을 제어하고 일정 속도를 유지하는 기능 등이 해당합니다.
레벨 2 (부분 자동화)
보다 완전한 자율주행 자동차에 가까워지는 단계로, 운전자가 개입하지 않아도 시스템이 자동차의 속도와 방향을 동시에 제어합니다. 다만 조종의 주체는 여전히 운전자에게 있습니다. 자율주행 레벨 2에서는 특정한 상황에서 자동차가 스스로 방향을 바꾸거나 간격 유지를 위해 속도를 제어할 수 있습니다. 운전자는 운전 보조 시스템의 작동을 늘 감시하고, 필요 시 즉각 개입할 준비를 해야 합니다.
레벨 3 (조건부 자동화)
자율주행 레벨 3부터는 운전자의 개입이 더욱 줄어듭니다. 시스템이 운전의 모든 측면을 수행하지만, 돌발 상황이 발생하여 자율주행 모드의 해제가 예상되는 경우에는 시스템이 운전자에게 운전 개입을 요청합니다. 레벨 2까지는 운전자가 전방을 주시하고 운행 방향을 바꾸는 등 지속적으로 개입해야 하나, 레벨 3부터는 시스템이 스스로 앞차를 추월하거나 장애물을 감지하고 피할 수 있습니다. 또한 시스템이 사고나 교통 혼잡을 감지해 피할 수도 있습니다. 운전자는 시스템의 요청이 있을 때만 운전에 개입하면 됩니다.
레벨 4 (고도 자동화)
자율주행 레벨 4는 시스템이 운행 구간 전체를 모니터링하며 안전 관련 기능들을 스스로 제어하게 됩니다. 레벨 3과 마찬가지로 시스템이 전체 주행을 수행하나, 위험 상황이 발생했을 때에도 시스템이 안전하게 대응해야 합니다. 운전자는 출발 전에 목적지와 이동 경로만 입력하면 되며, 수동 운전으로 복귀하지 못할 때에도 시스템이 안전하게 자율주행을 계속하거나 안전하게 차량을 정지시켜야 합니다. 특정 조건 내에서는 사실상 완전 자율주행이 가능합니다.
레벨 5 (완전 자동화)
자율주행 레벨 5는 운전자가 필요 없는 무인 자동차 단계입니다. 탑승자가 목적지를 말하면 사람의 개입 없이 시스템이 판단해 스스로 운전하게 됩니다. 이 단계에서는 운전석이나 엑셀, 브레이크, 스티어링 휠 등 조작 장치가 전혀 필요하지 않으며, 차량 내부는 운전자의 공간이 아닌 완전히 새로운 형태의 공간으로 디자인될 수 있습니다. 어떠한 조건에서도 시스템이 스스로 주행을 책임집니다.
우리나라의 자율주행 레벨 현황 및 기업 동향
우리나라도 자율주행 레벨 3 소프트웨어 기술을 보유하고 있습니다. 한국전자통신연구원(ETRI)에서는 자율주행을 위한 인지·판단·제어를 담당하는 소프트웨어 기술이 레벨 3 수준이라고 밝힌 바 있습니다. 정확한 시기는 정해지지 않았지만, 올해 안에 제주와 상암 등에서 자율주행 시범 운행이 진행될 것이라고 언급했습니다.
기업 중에서는 현대자동차가 자율주행 레벨 기술 개발에 앞장서고 있습니다. 현대차는 이미 레벨 3 자율주행 기술을 넘어 레벨 4 이상의 고도화된 기술을 확보하겠다고 발표하며 미래 모빌리티 시장의 선두 주자임을 공고히 하고 있습니다.
자율주행 레벨의 발전은 단순히 운전 편의성을 넘어 교통 체증 해소, 사고 감소, 에너지 효율 증대 등 사회 전반에 걸쳐 혁신적인 변화를 가져올 것으로 기대됩니다. 우리가 운전석에 앉지 않고 이동하는 미래는 생각보다 더 가까이 와 있습니다.