초록 ▼

3. 개발결과 요약
□ 최종목표
• 자율주행차량의 세계적 수준의 혁신적인 제어권 이양 방법에 대한 원천기술을 확보
- 기존 Interface 방식의 단순한 조작 혹은 운전부주의 예방 측면에서의 전통적 접근 방식에서 벗어나 운전자의의지를 판단하고 예측하여 운전자와 상호작용이 가능한 적응형 인터렉션 기술을 개발

□ 개발내용 및 결과
[1차년도]
• 가상환경 기반 Human-In-The-Loop(HITL)시뮬레이터 개발
- 차량 동역학과 자율주행차량에 사용되는 센서 모델이 확보된 가상환경

3. 개발결과 요약
□ 최종목표
• 자율주행차량의 세계적 수준의 혁신적인 제어권 이양 방법에 대한 원천기술을 확보
- 기존 Interface 방식의 단순한 조작 혹은 운전부주의 예방 측면에서의 전통적 접근 방식에서 벗어나 운전자의의지를 판단하고 예측하여 운전자와 상호작용이 가능한 적응형 인터렉션 기술을 개발

□ 개발내용 및 결과
[1차년도]
• 가상환경 기반 Human-In-The-Loop(HITL)시뮬레이터 개발
- 차량 동역학과 자율주행차량에 사용되는 센서 모델이 확보된 가상환경 기반 HITL 시뮬레이터 개발
- 운전자 부주의로 인한 사고사례를 기반으로 운전자의 인지 부하가 예상되는 시나리오를 구성하여 제어권 이양 시뮬레이션에 적용
• 운전자 생체신호 수집 환경 구축
- 운전자 졸음판단 알고리즘의 평가지표 구축을 위한 호흡센서, 심박센서 계측장비 구축
• 제한적 제어권 이양 알고리즘 개발
- 원천기술 확보를 위한 제한적 제어권 이양에 대한 개념제시 및 관련 알고리즘 개발
• 운전자 졸음판단 알고리즘 개발
- 조향장치에 입력되는 조향각, 조향각속도, 악력 등을 기반으로 졸음판단 알고리즘 개발

[2차년도]
• 제어권 이양 실험 시나리오 확장
- 현실에서 발생 가능한 사고 시나리오의 연출 및 시각적 현실감 구현
- 특수 구간, 조명의 급격한 변화 등 실제로 사고 상황 연출 및 실험이 불가능한 상황을 연출하여 제어권 이양 알고리즘에 미치는 영향 파악
• 제어권 이양 및 운전자 인지유도 HMI기술 개발
- 토크 제어 기반의 제한적 제어권 이양 알고리즘의 이질감 최소화
- 주행상황 인지유도를 통한 인지부하 저감 제어권 이양 HMI 기술 개발
• 운전자 인지부하/운전집중도 판단 알고리즘 개발
- 차량, 생체신호 측정값을 기반으로 운전자 인지부하 판단 알고리즘 개발
• 제어권 이양 최적시간 연구
- 인지부하/운전집중도 판단, 인지유도 HMI 기술 적용 상태에서 연출된 시뮬레이션 상황에서의 제어권 이양 최적 시나리오 연구

[3차년도]
• 제어권 이양 최적 시나리오 도출
- 제한적 제어권 이양 시나리오와 개발된 시뮬레이션 시나리오 기반의 HITL 시뮬레이션으로부터 실험적 도출
- 파악된 문제점을 기반으로 Human Factor를 고려한 최적 이양 시나리오 제안
• 제어권 이양 실패 시나리오 도출
- 제한적 제어권 이양 시나리오와 개발된 시뮬레이션 시나리오 기반의 HITL 시뮬레이션으로부터 실험적 도출
- 파악된 문제점을 기반으로 연령별, 성별 최적 이양 실패 시나리오 제안

[최종 결과]
• 가상환경 기반 HITL 시뮬레이터 개발
- 차량 동역학, 자율주행 센서 모델이 확보된 가상환경 기반 HITL 시뮬레이터 개발
- 교통사고 발생원인 통계자료를 바탕으로 제어권 이양 시뮬레이션 시나리오 구성
- 특수 구간, 조명의 급격한 변화, 날씨의 변화 등 고위험상황을 가상환경에 구현
• 운전자 상태판단 알고리즘 개발
- 운전자 생체신호 수집 환경 구축
- 운전자의 스티어링 조작 패턴(안전영역, 제어주기) 분석을 통해 졸음 판단 알고리즘 개발 및 생체신호와의 비교를 바탕으로 유효성 검증
- 운전자 호흡속도, 심박수, 피부전도도의 변화를 분석하여 인지부하 판단 알고리즘 개발 및 2차 과제 반응시간과의 비교를 바탕으로 유효성 검증
- 시선추적 데이터를 바탕으로 운전자의 운전집중도 판단 알고리즘 개발
• 최적 제어권 이양 알고리즘 개발
- 원천기술 확보를 위한 제한적 제어권 이양에 대한 개념 제시 및 관련 알고리즘 개발
- 주행상황 인지유도를 통한 인지부하 저감 제어권 이양 HMI 기술 개발 및 유효성 검증
- Human Factor를 고려한 제어권 이양 시나리오 및 제어권 이양 실패 시나리오 제안

□ 기술개발 배경
[자율주행 자동차의 발전 전망]
• 교통사고의 94%는 운전자의 부주의(졸음운전, 전방 주시 태만 등)로 발생하며, 치명적인 교통사고의 40%이상이 운전자의 과실로 발생함.(미국도로교통안전국, 2010).
• 미국에서는 출퇴근 시간에 자동차에서 평균 52분이 소비되고 있으며(세바스찬 스런, google) 미국의 교통정체의 25%는 교통사고 때문에 발생함.(연방도로관리청)
• 미국자동차의 10%가 자율주행 자동차인 경우 매년 21만 건의 사고를 줄이고 1,100명의 인명을 살릴 수 있음. 50%에서는 637만 건의 사고감소와 9,600명의 인명 그리고 90%에서는 420만 건의 사고감소와 21,700명의 인명을 살릴 수 있으며 총 절감비용은 연간 4,500억 달러에 이를 것으로 예상됨.(Eco Center for Transportation, 2013).
• 자율주행 자동차(autonomous vehicle)의 일반적 의미는 사람이 탑승한 상태에서 사람의 제어 없이 목적지까지 주행이 가능한 자동차를 의미하며 국제자동차기술자협회(SAE, Society of Automotive Engineers)는 자율주행을 다섯 단계로 자동화 레벨을 구분함.
• 국내 65세 이상 고령자 비율은 2018년 14.3% 2026년 20.8%로 증가할 것으로 예상되며, (통계청, 2006) 돌발 상황에 대처 능력이 감소한 고령 운전자의 증가에 따라 자율주행 자동차의 필요성이 요구되고 있음.
• 국내 운전면허소지자 현황을 보면 여성운전자의 비율은 2004년 전체 운전자의 36.8%에서 2010년 말 약 1,033만 명으로 전체의 39.1%에 달하며, 지속적으로 증가하는 추세임.
• NAVIGANT RESEARCH에 따르면 2020년에는 레벨 3이상의 자율주행자동차의 실질적 양산이 시작되며, IEEE는 2040년경 자율주행 자동차가 전 세계 차량의 75%를 차지할 것으로 전망함.

[HMI 기술의 발전 전망]
• Human Machine Interface(HMI)는 인간행동에 영향을 주는 요소를 분석하여 실생활에 적용하는 것으로 'Human Factor'로도 표현됨.
• 자동차에 HMI 기술은 스위치의 조작배치에서 최근에는 음성인식이나 터치스크린 앞으로는 제스처 인식 등과 같은 모든 인터페이스를 포함하고 있음.
• 레벨 2,3 단계의 부분적 자율주행에서는 운전자와 자동차 간의 제어권 이양이 수시로 이루어짐으로 인하여 운전자가 제어권을 이양하고 반환받는 순간에서의 HMI기술이 매우 중요한 역할을 할 것으로 예상됨.
• 전방 주시 이탈을 1.2초 이상 하게 되면 심리적 불안감을 느끼고 그 횟수가 3회 이상이 되면 진행 중이던 일을 포기하게됨.(Denso 2010) 따라서 제어권 이양 방법은 주의 분산 방지를 위한 새로운 HMI 기술개발이 요구됨.
• NHTSA(미국도로교통안전국)은 현재 Level 2~3 단계의 자율주행에서 운전자와 차량 간 제어권 이양에 대한 연구와 Driver Vehicle Interface(DVI, HMI란 용어는 넓은 의미를 포괄함으로 NHTSA에서는 DVI를 사용)과련 기준을 개발하고 있음.

□ 핵심개발 기술의 의의
• 부분적 자율주행자동차의 제어권 이양 방법 및 HMI 기술과 관련된 특허를 통해 원천기술을 확보함.
• 스마트카 분야 연구에 범용적으로 활용 가능한 시뮬레이션 툴을 개발하고 이와 관련된 원천기술 특허를 확보함.
• 개발된 기술 및 HITL 시뮬레이터를 활용하여 자율주행자동차 개발 가이드라인을 제시하고 관련 업체에의 기술지원 및 지속적 연구개발에 활용함.
• 국내 자동차 업계 전문가 자문을 통한 개발 성과를 공유하고 유효성을 검증함.

□ 적용 분야
• 부분자율주행차량의 제어권 이양 방법 및 HMI 기술 분야
• HITL 시뮬레이터를 활용한 자율주행자동차 관련 알고리즘 평가 및 개발 분야
• 자동차 내부에 탑승 중인 운전자 상태판단 기술 개발 분야

(출처 : 초록-3. 개발결과 요약 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 13
• 목차 ... 18
• 제 1 장 서론 ... 19
• 제 1 절 과제의 개요 ... 19
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 21
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 21
• 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 26
• 제 3 절 수행 결과의 보안등급 ... 37
• 제 3 장 결과 ... 38
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 38
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 38
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 41
• 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 65
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 66
• 제 3 절 자체보안관리진단표 ... 67
• 제 4 장 사업화 계획 ... 68
• 제 1 절 시장 현황 및 전망 ... 68
• 제 2 절 사업화 계획 ... 68
• 제 3 절 향후 추가 기술 개발 계획 ... 68
• 끝페이지 ... 69