최근 출시되는 자동차들은 다양한 첨단능동안전시스템들이 대거 적용되고 있는 추세입니다. 능동안전시스템은 사고 때의 탑승자의 상해를 최소화하는데 중점을 두었던 과거의 안전 컨셉트와 달리, 사고가 발생하기 전에 사고위험을 미리 감지하고 속도를 줄이거나 위험을 피할 수 있도록 조치하는데 기여합니다.
또 사고 직전 탑승자의 충격을 최소화하고 사고 직후에는 2차 사고 발생을 미연에 방지해 주는 등 적극적인 안전조치를 취하고 있는 것이 특징입니다. 이러한 첨단능동안전시스템은 최근 첨단운전자보조시스템(ADAS)과 결합해 ‘교통사고 제로’를 목표로 하고 있습니다.
더 나아가서는 차와 차, 차와 주변환경과의 연결성을 통해 더욱 정교한 자율주행차량을 개발하는 토대를 구축하고 있습니다. 이러한 시스템은 기본적으로 각종 센서와 카메라 등을 이용해 전방 차량과의 거리나 속도는 물론 보행자 또는 자전거 등을 인식하고 도로의 요철을 미리 감지해 서스펜션의 높이까지 자동으로 조절해 줍니다.
일반적으로 주행하고 있는 차의 전방에 있는 차 또는 장애물과의 거리와 상대속도 등은 레이더(Radar) 또는 라이다(Lidar) 센서를 이용해 측정하는 방식을 주로 사용해 왔습니다. 레이더와 라이더는 작동원리는 비슷하지만 사용하는 광원이 다르고 적용 시스템도 조금 다른 것이 특징입니다.
흔히 잘 알려져 있는 레이더(Radio Detection And Ranging)는 레이저 또는 극초단파를 발사해 전방의 물체를 통해 반사되는 전자기파를 수신해 전방 물체와의 거리와 방향, 고도 등을 알아내는 장치입니다. 파장이 짧은 전자기파를 이용하므로 정밀도나 해상도가 높기 때문에 차량 전방 200미터까지의 도로상황을 정확히 인식할 수 있습니다.
이를 바탕으로 앞 차와의 거리와 속도 등을 일정하게 유지해 주는 액티브크루즈컨트롤(ACC)이나 스톱&고, 전방추돌방지 긴급제동시스템(AEB) 등에 적용되고 있습니다. 반면 라이다(Light Detection And Ranging)는 극초단파보다 파장이 긴 레이저나 빛을 이용해 물체에 반사되어 돌아오는 시간과 강도, 주파수변화 등을 감지해 물체와의 거리와 상대속도 등을 측정할 수 있습니다.
따라서 30km/h 이내의 도심 교통상황이나 고속에서 전방 차량과의 상대속도와 거리를 측정해 충돌사고를 효과적으로 예방할 수 있습니다. 볼보의 시티세이프티 등과 같은 전방추돌경고시스템(FCW)에 사용되고 있는 것이 대표적이라 할 수 있습니다.
최근에는 이러한 라이다나 레이더 외에도 고해상도의 모노카메라 또는 스테레오카메라를 적용한 첨단 능동안전시스템들이 대거 선보이고 있는 추세입니다. 이러한 카메라 장치들은 앞 차와의 거리나 상대속도 등을 측정하는 레이더나 라이다와 달리 차선이나 보행자, 자전거, 노면상태 등을 인식함으로써 보다 정밀한 능동안전시스템을 구현할 수 있는 것이 특징입니다.
차선이탈방지시스템(LDWS)이나 차선이탈방지 및 차선유지지원시스템(LKAS), 전방추돌경고시스템(FCW) 등에 적용되고 있는 모노카메라의 경우 차선이탈방지 및 교통표지판 인식, 전방 차량 인식 및 경고, 상향등 제어 등이 가능하며, 보다 향상된 제어로직을 통해 보행자 인식 및 스테레오(입체) 구현이 가능해 추가적인 기능을 구현할 수 있는 것이 특징입니다.
또한 두 개의 카메라로 전방 장애물의 형태나 거리 등을 입체적으로 측정할 수 있는 스테레이오(입체)카메라는 모노카메라에서는 구현할 수 없었던 입체 인식능력을 바탕으로 차선이탈방지나 교통표지판 인식 등 모노카메라의 주요기능 뿐 아니라 보행자나 자전거, 도로 요철 등을 인식할 수 있습니다.
이를 통해 차선이탈방지 및 차선유지보조시스템을 통합해 액티브크루즈컨트롤과 함께 스티어링 휠을 작동하지 않아도 일정구간 차선을 이탈하지 않고 스스로 주행할 수 있는 반자율주행이 가능합니다. 또한 액티브 크루즈컨트롤 역시 선행 차량이 완전히 멈췄다 다시 주행하는 경우 브레이크를 작동해 멈췄다가 선행 차량을 따라 다시 출발하는 스톱&고 파일럿 기능까지 구현할 수 있습니다.
이 외에도 교차로에 진입하는 차량이나 보행자, 자전거 등을 인식해 충돌을 예방해 주는 교차로 어시스트나 사각지대에 차량이 있을 경우 사이드미러에 경고등을 표시해 운전자에게 알려주고 경고에도 불구하고 운전자가 차선을 변경할 경우 반대편 바퀴에 브레이크를 작동시켜 원래 차선을 유지시켜 주는 능동형 사각지대 어시스트(ABSA) 등에도 적용할 수 있습니다.
최근 일부 럭셔리 세단이나 SUV 등은 스테레오 카메라를 통해 도로 상황을 미리 스캔하고 이를 실시간으로 분석해 앞으로 나타날 도로상황에 미리 대응해 서스펜션이 지면의 충격을 그대로 흡수하거나 차량속도 및 노면상태에 따라 차고를 자동으로 높이거나 낮춰주는 등 서스펜션을 능동적으로 제어하는 시스템이 적용되고 있기도 합니다. [김아롱 기자=카테크]