똑똑한 내 차: 알아서 갑니다! 차선 유지 보조 시스템

"이제 직진 정도는 알아서 한다, 자동차가 스스로 말이다."

 

Volvo V40 ADAS system

스스로 중심을 잡는 자동차

도로에서 주행을 할 때 중요한 규칙 중 하나는 바로 주행 차로를 벗어나지 않고 주행하는 것이다. 그러기 위해서는 운전자는 항상 전방을 주시하며 핸들로 방향을 조절해줘야 한다. 하지만 운전 미숙, 졸음 운전 등 운전자가 차량을 조작하지 못하게 되는 상황이 발생할 수도 있다. 이때 자동차가 개입하여 위험한 상황을 막아주는 시스템이 차선 유지 보조 시스템이다. 차선 유지 보조 시스템은 차량이 인식한 주행 차로를 벗어날 시 운전자에게 경고를 하거나 차로를 이탈 시 스스로 조향을 보조하는 시스템을 말한다. 최근에는 더 나아가 주행 차로를 스스로 인식하고, 차로 내에서 주행하도록 보조하기도 한다.

차선 유지 보조 시스템의 전체적인 동작 구조

르노삼성자동차 XM3의 전방 카메라

좌: 카메라 소스 영상 / 우: 변환된 영상, MANDLI Communications

Mobileye EyeQ2 chip used in a Hyundai Lane Guidance camera module

어떻게 차선을 인식할까?

차선 유지 보조 시스템의 기본 원리는 사람이 운전을 하는 것과 동일하다. 우선 차량에 위치한 카메라, 라이다(Lidar), 적외선 센서와 같은 센서들로 전방 주행 차로를 스캐닝(Scanning)하여 영상 정보를 습득한다. 습득된 데이터는 컴퓨터가 차로를 구분 할 수 있는 형태로 변환하는 과정을 거치게 된다. 변환된 영상 정보를 바탕으로 컴퓨터는 차로를 인식하고 전자식 스티어링에 조작을 가하거나 경고를 울리는 등의 동작을 수행하게 된다.

Mercedes-Benz Actros MP1 1857(1997-2002)

Nissan Cima (F50) (2001-2003)

차선 유지 보조 시스템의 역사

차선 유지 보조 시스템은 2000년 유럽 상용차 시장에 처음 등장했다. 당시 미국의 IT업체인 이테리스(Iteris)에서 메르세데스-벤츠 악트로스(Actros)용으로 개발된 것이었다. 이후 승용차 시장에서는 2001년 닛산의 시마가 차선 유지 보조(Lane Keeping Support)시스템을 탑재하였고, 2002년 도요타 칼디나와 알파드에는 차선 이탈 시 운전자에게 경고를 주는 차선 모니터링 시스템(Lane Monitoring System), 2003년 등장한 혼다 인스파이어에 탑재된 LKAS(Lane Keep Assist System)는 고속도로를 지원하기 위해 최대 80% 수준의 조향 토크를 낼 수 있었다.

Lexus LS 460 (USF40) (2006–2008)

동급 최초로 차선 유지 보조 시스템을 채택한 기아 모닝 어반

이후 2004년에는 북미 시장 최초로 이테리스(Iteris)와 발레오(Valeo)에서 만든 인피니티 FX와 M용 시스템을 선보였다. 2005년에는 유럽 완성차 중 최초로 시트로엥 C4와 C5에 적외선 센서를 기반으로 한 차선 이탈 경고 시스템(LDWS)가 탑재되었고, 2006년 렉서스 LS460은 스테레오 카메라와 고성능 프로세서를 기반으로 한 다중 모드 차선 유지 지원 시스템(Multi-mode Lane Keeping Assist system)을 탑재했다. 이후 2010년대에는 카메라 기반의 차선 유지 보조 시스템이 대거 보급되어 이제는 경차에서도 만나 볼 수 있게 되었다.

2017 Mercedes-Benz E-Class with Drive Pilot Display 하단의 스티어링 표시는 동작 표시등

차선 유지 보조 시스템의 분류

LDW(Lane Departure Warning)

LDW(Lane Departure Warning) 시스템

차선 이탈 경고 장치(Lane Departure Warning, LDW)는 말 그대로 운전자의 스티어링 조작이 이루어지지 않아 차량이 주행 차로를 벗어날 경우 차내 스피커로 알람, 스티어링 휠 진동, 시트 진동 등 여러가지 다양한 방식으로 운전자에게 경고를 전달하는 시스템이다. LDW는 단순한 경고만을 발생시키므로 운전자가 조작 불능에 빠졌을 경우 빠른 대처가 어렵다는 한계점이 존재한다.

LKA(Lane Keeping Assistance)

LKA(Lane Keeping Assistance System) 시스템

차선 유지 보조 장치(Lane Keeping Assistance System, LKAS)는 LDW에서 더욱 발전한 시스템으로, 차량이 주행 차로를 벗어났다고 판단될 경우 운전자에게 우선 경고 메세지를 전달한 후 운전자의 개입이 없을 시 차량이 스스로 스티어링을 조작하여 주행 차로로 복귀하는 시스템이다. LKA는 단발적인 조작 불능에는 대처가 가능하지만 지속적인 차로 유지는 불가능하므로 LKA에 의지하기에는 한계가 존재한다.

LFA, LCA(Lane Following Assistance, Lane Centering Assistance)

현대자동차 LFA(Lane Following Assistance)

제조사에 따라 LFA 혹은 LCA등 다양한 이름이 사용되는 이 시스템은 Level 3 수준의 자율주행 기술로 주행 차로의 중앙을 파악하고 차량이 이를 따라가는 시스템이다. 이 시스템은 일반적으로 생각하는 자율주행의 수준에 가까운 시스템으로 차량이 운전자의 개입 없이 스스로 차선을 유지하며 주행하는 시스템이다. 최근 많은 자동차 제조사에서는 ACC(Adaptive Cruise Control)등 다른 ADAS시스템과 함께 사용하여 고속도로 주행 보조 시스템을 구현하기도 한다. 대표적으로는 현대자동차 HDA(Highway Driving Assist)와 같은 시스템이 있다.

현대자동차 넥쏘의 자율주행 모습, Don't Try This at Your Car

그러면 이제 스티어링 휠에서 손 떼도 되나요?

아쉽지만 차선 유지 보조 시스템은 이름 그대로 '보조'적 수단에 불과하다. 자율주행 단계의 분류로 살펴보자면 LDW는 Level 1, LKA는 Level 2, LFA,LCA도 Level 3에 불과하다. Level 3 자율주행의 경우 운전자의 주행을 보조하지만 차량이 판단할 수 없는 경우 운전자에게 권한을 넘기며 사고 발생의 책임은 운전자에게 있게 된다. 즉, 운전자는 항상 전방을 주시하며 스티어링에서 손을 놓지 말고 운전에 집중해야 한다. ADAS는 운전을 편리하게 도와주는 수단일 뿐 너무 맹신하는 것은 금물이다.

KNCAP의 차로 유지 보조 시스템 테스트

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글: 이동현 에디터(yaya7070@naver.com)
사진: Volvo, ResearchGate, RenaultSamsung, 
MANDLI Communications, Mobileye, Mercedes-Benz, 
Nissan, Lexus, Kia, Hyundai, KNCAP
이동현 포토그래퍼(yaya7070@naver.com)
카테고리: 퓨쳐 모빌리티
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