[논문]감응순항제어장치(ACC)의 안전성 평가

용부중; 심소정; 윤경한

문제 정의

실제 시험의 모든 설정 Time Gap에 대해 100km/h에서 80km/h로 감속하는 경우의 ACC는 전방차량을 적절히 추종하여 감속하는 양상을 보였다. 그러나 120km/h에서 60km/h로 감속하는 경우에는 운전자가 충돌의 위험을 느끼고 ACC의 자동제동에 개입함으로써, 즉 운전자가 직접 제동하여 충돌을 피하고자 하였다. 이러한 현상을 볼 때 우리나라의 교통 여건에서 ACC만에 의한 주행은 안전상 문제를 야기할 수 있다는 결론에 도달할 수 있다.
^5,6) 이를 위해 몇 가지 위험 상황을 인위적으로 구성하여 실차 시험을 실시한 후, ACC의 안전성과 직결되는 여러 파라메터를 분석하였다. 이 결과를 바탕으로 ISO의 기준이 국내의 교통 환경 및 여건과 부합될 수 있도록 ACC의 주요 기능 요건들에 대한 개선 방안을 제시하였다.
이 연구는 텔레매틱스 기술의 발전에 따라 수요의 증가가 예상되는 첨단안전자동차의 여러 기능 중 감응순항제어장치(ACC)의 안전성 확보를 위해 ISO의 ACC 기능 요건을 검토하였다.^5,6) 이를 위해 몇 가지 위험 상황을 인위적으로 구성하여 실차 시험을 실시한 후, ACC의 안전성과 직결되는 여러 파라메터를 분석하였다.
ACC의 자동제동과 별개로 운전자가 개입하여 제동장치를 작동시키는 경우에 대비해서는 운전자 제동이 ACC의 자동제동과 구별될 수 있도록 별도의 ON/OFF 스위치를 장착하였다. 이렇게 함으로써, 제동 관련 데이터가 운전자 제동과 ACC 자동제동으로 확실히 구분될 수 있도록 하였다.

가설 설정

이 연구는 현재 ACC 시스템이 장착, 판매되고 있는 일부 차종 중, ISO가 제시하는 ACC의 기능 요건을 충실히 만족시킨다고 판단된 Benz S280 모델을 시험 대상 차량으로 선정하였다. 따라서 Benz S280의 ACC 시스템을 활용한 시험 데이터가 ACC 시스템을 대표하는 데이터로 가정하여 연구를 수행하였으며, 이 시스템의 작동 가능 속도 범위는 30~180km/h이다(V_low=30km/h, V_max=180km/h). Time Gap은 1.

제안 방법

5,6) 이를 위해 몇 가지 위험 상황을 인위적으로 구성하여 실차 시험을 실시한 후, ACC의 안전성과 직결되는 여러 파라메터를 분석하였다. 이 결과를 바탕으로 ISO의 기준이 국내의 교통 환경 및 여건과 부합될 수 있도록 ACC의 주요 기능 요건들에 대한 개선 방안을 제시하였다.
ACC의 자동제동과 별개로 운전자가 개입하여 제동장치를 작동시키는 경우에 대비해서는 운전자 제동이 ACC의 자동제동과 구별될 수 있도록 별도의 ON/OFF 스위치를 장착하였다.
0sec. 범위 내에서 다이얼 방식으로 운전자가 자유롭게 설정할 수 있도록 하였고, ACC 시스템 기능 구축에 사용된 센서는 FM 도플러 레이더 방식을 채택하였다.
시험 방법은 우리나라 교통 여건에서 빈번히 발생할 수 있는 감가속 상황을 인위적으로 구성하여 ACC의 전방차량(RC Car)이 이러한 상황을 연출하도록 하였다.⁸⁾ ACC 차량은 Time Gap을 각각 다르게 설정하며 전방차량을 추종함으로써, ACC의 추종능력이 평가될 수 있도록 구성되었다.
이 연구는 ACC가 우리나라 교통여건에서 빈번히 경험할 수 있는 감가속 상황에 대해 적절히 반응하면서 전방차량을 잘 추종하는가를 실차 시험을 통해 살펴보고, 이를 통해 얻은 데이터를 분석하여 ACC의 안전성과 직결되는 파라메터값을 구해 분석하는 과정으로 수행되었다.
ACC의 추종능력 평가시험을 통해 얻고자 하는 ACC 시스템의 중요 파라메터는 ACC의 안전성과 직결된다고 판단된 ACC의 자동감속 반응지연시간과 감가속 능력 등이다. 이들 파라메터값을 얻기 위해 1차적으로 시험을 통해 수집되어야 할 데이터는 RC Car와 ACC 차량의 감가속도와 감가속 시점 등이며, 이를 기초로 ACC 자동감속 반응지연시간, 감가속 수준 등의 데이터를 구하였다. 추종능력 평가 시험에서의 수집 및 가공 데이터는 Table 2와 같다.
전방차량 감속도는 올림픽대로 성수대교 남단과 서해안고속도로 비봉IC 부근에서 실제로 실시한 감속도 조사 데이터에 근거하여 구성하였다. 조사 결과 실제 도로상에서 발생하는 감속도 평균은 2.98m/s²인 것으로 나타났으나, 이 연구의 시험에는 조사 결과보다 가혹한 3.27m/s²(1/3g)를 적용하여, 자동차성능연구소 주행 시험장의 고속주회로 도로제원을 기초로 Table 1 및 Fig. 2와 같이 구체화하였다.⁸⁾

대상 데이터

ACC 차량의 자동제동시점은 ACC 차량의 제동 등 전원에서 신호를 받아 처리하였다. ACC의 자동제동과 별개로 운전자가 개입하여 제동장치를 작동시키는 경우에 대비해서는 운전자 제동이 ACC의 자동제동과 구별될 수 있도록 별도의 ON/OFF 스위치를 장착하였다.
따라서 ACC의 설정 Time Gap과 전방차량의 주행속도 및 감속수준이 시험 방법에서 명확히 제시되어야 한다. 시험 과정에서 전방차량의 주행속도는 서해안고속도로를 기준으로, 최고 주행속도를 최고제한속도(110km/h) 보다 +10km/h인 120km/h로, 최저 주행속도는 최저제한속도인 60km/h로 구성하였다. 전방차량 감속도는 올림픽대로 성수대교 남단과 서해안고속도로 비봉IC 부근에서 실제로 실시한 감속도 조사 데이터에 근거하여 구성하였다.
여기서의 설정 Time Gap 또한, 올림픽대로 성수대교 남단과 서해안 고속도로 비봉IC 부근에서 실제로 실시한 차간시간 조사 데이터에 근거하여 구성하였다. 이 조사 데이터에 의하면 조사대상 도로의 첨두 및 비첨두시 차간시간이 1.
이 연구는 현재 ACC 시스템이 장착, 판매되고 있는 일부 차종 중, ISO가 제시하는 ACC의 기능 요건을 충실히 만족시킨다고 판단된 Benz S280 모델을 시험 대상 차량으로 선정하였다. 따라서 Benz S280의 ACC 시스템을 활용한 시험 데이터가 ACC 시스템을 대표하는 데이터로 가정하여 연구를 수행하였으며, 이 시스템의 작동 가능 속도 범위는 30~180km/h이다(V_low=30km/h, V_max=180km/h).
시험 과정에서 전방차량의 주행속도는 서해안고속도로를 기준으로, 최고 주행속도를 최고제한속도(110km/h) 보다 +10km/h인 120km/h로, 최저 주행속도는 최저제한속도인 60km/h로 구성하였다. 전방차량 감속도는 올림픽대로 성수대교 남단과 서해안고속도로 비봉IC 부근에서 실제로 실시한 감속도 조사 데이터에 근거하여 구성하였다. 조사 결과 실제 도로상에서 발생하는 감속도 평균은 2.
한편 시험 대상차량의 전방차량으로 RC Car(Remote-Controlled Car)를 구성하였다. RC Car는 운전자가 주행하고자 하는 속도 프로파일 데이터를 입력하면 이 데이터에 따라 일정한 시점에서 일정한 감가속도로 가속 및 제동장치를 자동으로 제어하며 주행하는 차량이다.

성능/효과

27m/s²(1/3g)로 100km/h에서 80km/h로 1.7초 동안 감속하는 경우, ACC는 전방차량을 적절히 추종하였으나, 4) 3.27m/s²로 120km/h에서 60km/h로 5.0초동안 감속하는 경우, ACC의 추종능력 만으로는 안전한 제동이 미흡하였다.
8) ACC 차량은 Time Gap을 각각 다르게 설정하며 전방차량을 추종함으로써, ACC의 추종능력이 평가될 수 있도록 구성되었다. 따라서 ACC의 설정 Time Gap과 전방차량의 주행속도 및 감속수준이 시험 방법에서 명확히 제시되어야 한다.
2m/s² 의 범위 내에 분포하는 것으로 나타났다. 그리고 ACC의 자동감속제어 반응지연시간은 1.6~1.8초 사이에 분포하며, 그 평균값은 약 1.7초 정도인 것으로 확인되었다.
분석한 데이터를 살펴보면 ACC의 자동가속도 값은 대부분 1.5~2.0m/s² 범위에 존재하며, ACC 자동제동 최대감속도 값은 1.8~2.2m/s² 의 범위 내에 분포하는 것으로 나타났다. 그리고 ACC의 자동감속제어 반응지연시간은 1.
실제 시험의 모든 설정 Time Gap에 대해 100km/h에서 80km/h로 감속하는 경우의 ACC는 전방차량을 적절히 추종하여 감속하는 양상을 보였다. 그러나 120km/h에서 60km/h로 감속하는 경우에는 운전자가 충돌의 위험을 느끼고 ACC의 자동제동에 개입함으로써, 즉 운전자가 직접 제동하여 충돌을 피하고자 하였다.
5초로 각각 설정하였다. 이러한 조건에서 ACC의 전방차량 추종능력을 평가하는시험이 수행되었으며, 데이터의 통계적 정규성 확보를 위해 각 시험 시나리오에 따라 Time Gap 별로 동일한 시험이 30회 이상반복되었다.

후속연구

또한 시스템 성능이나 센서의 성능한계로 인한 ACC 자동감속제어 반응 지연 시간이 고려된 ACC 자동 제동 감속도 수준을 요건으로 제시하고, 이를 향후 ACC 성능 향상 및 발전에 반영하게 된다면, 우리나라 교통여건을 감안한 도로주행에서 일정 수준의 안전성이 보장될 수 있을 것으로 예상된다. 그러나 이 연구에서는 안전성 향상을 위해 추가되어 한다고 판단되는 새로운 성능요건 항목만을 제안하고, 시험 및 데이터 분석을 통한 구체적인 기준값은 향후이 연구를 더욱 발전시켜 제시할 수 있도록 해야할 것이다.
따라서 ACC의 추종능력 기능향상을 위해, 위 분석 결과중 “ACC 자동감속제어 반응지연시간-ACC 감속수준”의 두 파라메터값을 연계한 새로운 추종능력 요구조건을 ISO의 ACC 기능요건으로 제시해 줘야 할 필요가 있을 것으로 판단된다.
5초 이상이면 ACC의 최대 감속도는 3m/s²이어야 한다” 등)이 추가 제시되어야 할 것이다. 또한 시스템 성능이나 센서의 성능한계로 인한 ACC 자동감속제어 반응 지연 시간이 고려된 ACC 자동 제동 감속도 수준을 요건으로 제시하고, 이를 향후 ACC 성능 향상 및 발전에 반영하게 된다면, 우리나라 교통여건을 감안한 도로주행에서 일정 수준의 안전성이 보장될 수 있을 것으로 예상된다. 그러나 이 연구에서는 안전성 향상을 위해 추가되어 한다고 판단되는 새로운 성능요건 항목만을 제안하고, 시험 및 데이터 분석을 통한 구체적인 기준값은 향후이 연구를 더욱 발전시켜 제시할 수 있도록 해야할 것이다.
이러한 결과를 볼 때 ACC 차량이 국내 도로 및 교통 여건에서 발생할 수 있는 감가속 상황에 적절히 반응하여 전방차량을 추종할 수 있도록 하기 위해서는 ACC의 감속수준과 자동감속제어 반응지연시간을 연계한 새로운 ACC의 성능요건(예를 들면, “ACC의 자동감속제어 반응지연시간이 1.5초 이상이면 ACC의 최대 감속도는 3m/s2이어야 한다” 등)이 추가 제시되어야 할 것이다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	자동차 첨단화를 위한 주요 시스템으로 무엇이 있나?	자동차 첨단화를 위한 주요 시스템에는 감응순항 제어장치(Adaptive Cruise Control System), 전방차량 충돌경고장치(Forward Vehicle Collision Warning System) 등이 대표적이며, 현재 국제표준화회의 (ISO)에서 이에 대한 기술 및 쟁점 사항들이 논의되고있다.1-3) 또한 세계 주요 자동차 회사는 이러한 장치를 조속히 개발하여 실차에 적용하고자 노력하고 있다.
	오늘날의 자동차가 더욱 향상된 안전성과 편의성을 제공하게 된 이유는 무엇인가 ?	자동차기술, 전자 및 정보통신기술 등의 급속한 발달에 따라 오늘날의 자동차는 운전자들에게 더욱 향상된 안전성과 편의성을 제공하게 되었다. 특히 자동차 제작사를 비롯한 통신 사업자들의 최근 관심사인 텔레매틱스(Telematics) 분야는 자동차 운전자에게 각종 정보와 편의성을 제공하는 주요 수단으로 급속한 성장이 예상되고 있다.
	ACC의 안전성 데이터를 평가한 실험 결과는 무엇인가?	안전성 시험 평가의 결과를 종합하면:1) Benz S280에 장착된 ACC 시스템의 자동제동 최대 감속도는평균1.92m/s2인것으로분석되었고, 2) 이시스템의 자동감속제어 반응지연시간이 1.68초인 것으로 분석되었으며, 3) 3.27m/s2(1/3g)로 100km/h에서 80km/h로 1.7초 동안 감속하는 경우, ACC는 전방차량을 적절히 추종하였으나, 4) 3.27m/s2로 120km/h에서60km/h로 5.0초동안 감속하는 경우, ACC의 추종능력 만으로는 안전한 제동이 미흡하였다.

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