< Previous이상현·고한검·이현우·조성우·윤일수 자동차안전학회지:제14권,제1호,2022 Table 2 Test Road Environment Road Description Content of Regulation Content Details Straight road No. of lanes, effective length ∙ Design speed 60km/h:500m (one-way 1, 3 lane(s)) ∙ Design speed 100km/h:500m (one-way 1, 3 lane(s)) Access road No. of lanes, Design speed: 40km/h ∙ (Entrance) Effective length: 200m, Radius of curvature: 60m ∙ (Exit) Effective length:120m, Radius of curvature:60m Round- about Minimum radius, No. of lanes ∙ Design speed 30km/h:Radius 35m, Number of lanes:2 ∙ Design speed 40km/h:Radius 65m, Number of Lanes:2 Ramp Ramp, length, etc. ∙ Design speed 20km/h:Ramp 9%, length60m ∙ Design speed 60km/h:Ramp 6%, length 150m Tunnel Length and outside blocking ∙ Tunnel length: At least 100m ∙ Blocking of communication signals, sunlight, position information (GPS) Weather and lighting Weather, lighting environment ∙ Rain and mist control system (length at least 100m) ∙ Lighting simulation (length at least 500m) Other Tollgate, bus stop, etc. ∙ Regulation for gas stations, charging stations, bus stops, tollgates, etc. Table 3 Content of Evaluation and Evaluation Grade Content of EvaluationEvaluation Grade Large Item Specialized Items and Numbers 1st Grade (T1) 2nd Grade (T2) 3rd Grade (T3) 4th Grade (T4) 5th Grade (T5) Traffic Law and Regulation Perceiving and Observing Ability Traffic signs RZ01√√√√√ Traffic mark line RZ02√√√√√ Traffic light RZ03√√√√√ Traffic control hand signal RZ04√ Control Ability Curved driving ZX01√√√√ Refractive course driving ZX02√√√√ Driving on a road with double speed bump ZX03√√√ Stopping and starting on a slope ZX04√√ Driving on a road with a limited width ZX05√ Driving on a road with a limited height ZX06√ U-turn on a narrow road ZX07√ (omitted)……………… 용어와 정의를 시작으로 일반 요구사항, 테스트 시나리오 등을 규정하고 있다. 일반 요구사항은 테스트시험장, 환경, 테스트 통과 조건 등을 규정하고 있다. 구체적인 요구사항 은 규정하지 않고 아스팔트/콘크리트 포장 여부, 전자파 환 경, 날씨 등과 같은 포괄적인 규정을 담고 있다. 테스트 시 나리오 요구사항은 시나리오 상황, 테스트 방법, 합격요건 약 33개의 시나리오를 명시하고 있다. 시나리오는 속도제 한 표지판(표지판간 거리 100m 이상), 차선(곡선도로의 길이 100m 이상), 정지 및 양보 표지(최소 2차선 T자형 교차로), 차량 신호등(1차선) 등이 있다. 2.2. 지능형 커넥티드카 테스트장 설계기술요구 (T/CSAE 125-2020) T/CSAE는 중국 자동차공정학회의 표준이다. T/CSAE 125-2020은 중국 지능형 커넥티드카 산업혁신연맹에서 제시하고 중국자동차공정학회에서 공표하였다. 이 표준은 Table 2와 같이 용어와 정의, 테스트 도로 요 구사항, 도로 네트워크 환경 요구사항, 부대시설 요구사항 등을 규정하였다. 기본 도로 요구사항에는 회전교차로, 인 터체인지 도로 등의 매개변수(차선 수, 차선너비, 유효길이 등)를 규정하였고 특수 도로 요구사항은 경사로, 터널, 날 씨, 조명 환경 시뮬레이션 도로, 주유소, 버스정류장 등의 일반도로가 아닌 특수 환경의 매개변수에 대해 규정하였다. 2.3. 자율주행차 도로 테스트 능력 평가 내용 및 방법 표준 (T/CMAX 116-01-2020) T/CMAX 표준은 중국 지능형교통산업연합에서 발표한 것으로 자율주행차의 능력평가에 적용하고 평가 결과를 도 로시험 가능여부의 판단 근거로 활용하고 있다. T/CMAX 중국 자율주행차 테스트베드 관련 표준 분석을 통한 K-City 고도화 방안 수립에 관한 연구 자동차안전학회지:제14권,제1호,2022 Table 4 Types of Roads to which Different Tests are applied depending on the Grade Evaluation Grade Road Requirements T1 1) Straight roads, roads with at least 2 lanes in one direction 2) Cross roads, crosswalks, etc. controlled by traffic signals T2 1) Roads conforming to the T1 grade ability evaluation are included. 2) Right-angled curves and curved roads 3) Roads with at least 4 lanes in both directions 4) Bus stops and bus stations are included. T3 1) Roads conforming to the T2 grade ability evaluation are included. 2) Non-powered vehicle mixed roads, main roads/auxiliary roads, roads with speed bumps, slopes, tree-lined streets are included. 3) Roads for non-powered vehicles and exclusive pedestrian roads are included. 4) Turning access roads, sharp curves, and continuously curved roads are included. 5) At least 1/4 mock clover type interchanges are included. T4 1) Roads conforming to the T3 grade ability evaluation are included. 2) Tunnels, morning/evening reversible lanes, reversible lanes, etc. are included. 3) Reversible lane driving direction signs, morning/evening reversible lane caution signs, etc. are included. 4) Standby section roads, crossroads, etc. are included. T5 1) Roads conforming to the T4 grade ability evaluation are included. 2) The facilities that simulate width limits, height limits, rainy weathers and misty weathers are included. 3) The roads that are wet and slippery and with stagnant water, etc. are included. 116-01-2020은 ‘20년 3월 발표된 초록인 T/CMAX 116-01-2018을 같은 해 11월 수정, 보완하여 발표되었 다. 기상환경, 고속환경 등 특수환경에서의 시험 및 평가 방법 등이 추가되었다. 위 표준은 난이도와 시험 시나리오의 복잡 정도에 따라 자율주행차 능력을 T1에서 T5로 구분하고 있다. 이 평가 등급은 SAE J3016의 등급 체계와 상관관계가 없으며 T1 에서 T5로 올라갈수록 평가항목이 고도화된다. 각 등급의 평가내용은 1)교통법규 인지･준수능력, 2)제어능력, 3) 응급처리･인간개입능력, 4)종합운전능력으로 구분하며 세 부 내용 및 등급구분은 Table 3과 같이 정의하고 있다. 교통법규 인지･준수능력에는 표지, 노면표시, 신호등, 수신호 등에 대한 평가내용을 포함하고 있고 제어능력 항 목에는 곡선 및 굴절코스, 과속방지턱, 비탈길 항목을 포 함한다. 응급처리･인간개입능력에는 긴급상황처리, 운전 자 조작 가능성, 긴급정지 항목을 포함하며, 종합운전능력 에는 출발, 직진, 뒤따르기, 차선변경, 길목직진, 유턴 등 의 항목을 포함하고 있다. 위 평가항목을 신뢰성 시험, 전문 항목 능력 평가순으 로 시험한다. 신뢰성 시험은 특정 도로요구사항을 포함하 는 폐쇄형 시험장 내에서 5,000km 이상의 주행거리 시험 을 완료해야 한다. 등급에 따른 적용 시험 도로유형은 Table 4와 같다. 신뢰성 시험을 완료한 후에는 전문항목 능력평가를 진 행한다. 본 평가는 각 등급에 따라 시나리오가 존재하며 시나리오의 개수는 Table 5와 같으며 요구하는 시나리오 별 3회 이상의 시험을 진행하여 판단규칙에 따라 합격여 부를 결정한다. Table 5 Number of applicable test scenarios according to evaluation grade T154 T2(T1+T2)74(54+20) T3(T1+T2+T3)98(54+20+24) T4(T1…+T4)111(54+20+24+13) T5(T1…+T5)135(54+20+24+13+24) 2.4. 자율주행차 비공개 테스트장 기술 요구 (T/CMAX 116-02-2018) T/CMAX 116-02-2018은 비공개 테스트베드에서 요 구되는 표준이다. 도로특징(길이, 주행설계속도 등), 차선 유형, 교차로, 교통표지 등에 대한 상세 요구사항을 정의 하였다. 위 T/CMAX 116-01-2020에서 언급되는 신뢰 성 시험을 위한 비공개 테스트베드에 대한 내용을 상세 기술하였으며 도로, 시뮬레이션 시설, 장비 등에 대한 요 구사항이 작성되어 있다. 도로요구사항은 T/CMAX 116- 이상현·고한검·이현우·조성우·윤일수 자동차안전학회지:제14권,제1호,2022 Table 8 Types of Roads to which Different Tests are applied depending on the Grade Road Grade Road Requirements R1 1) Straight movement, at least 4 lanes in both directions 2) Low density traffic flow, powered/non- powered vehicles are separated. 3) Different types of rigid median strips, etc. are included. 4) Crossroads (curved driving x), signal controllers, crosswalks R2 1) R1 type roads are included. 2) At least 4 lanes in both direction, and at least two lanes in one direction 3) Right-angled curves, curved roads, etc. are included. 4) Bus stops, bus stations, etc. are included. R3 1) R2 type roads are included. 2) Non-powered vehicle mixed roads, rugged (?? surface) roads 3) Two-lane traffic circles, both-direction 5-lane crossroads 4) Exclusive bus lane, exclusive pedestrian roads 5) Tree-lined streets, slopes R4 1) R3 type roads are included. 2) Buildings or plants are blocking drivers’ view. 3) One-way mixed use roads are included. 4) Road surface such as grating, steel plate, cement, sand, gravel, etc. 5) Tunnels, morning/evening reversible roads, interchanges, continuously curved roads, etc. R5 1) R4 type roads are included. 2) Medium/high density traffic flow, unclear visibility (buildings, plants) 3) Roads with no traffic sign and traffic mark lines are included. 4) Roads with fog, rainfall, droppings, etc. are included. 5) Night driving, driving on a snowy day 01-2020의 Table 6과 같으며 시뮬레이션 시설, 장비에 대한 요구사항은 Table 7과 같다. Table 6 Road Requirements for Reliability Test EquipmentDetailed Requirements Powered Vehicles Small buses, tricycles, auto-cycle equipment (at least 1 unit) Non-powered Vehicles Bicycle equipment (at least 1 unit) Pedestrians and Animals Adults, children, old persons and animals (at least 1 unit) Construction Zones Construction zone simulation is provided. Table 7 Requirements for Simulation Facility and Equipment depending on the Grade Facility Type Evaluation Grade Detailed Requirements Simulation of a wet road surface T5 Setting of a wet road surface Coefficient of friction: 0.3 or less, Length: At least 50m Simulation of a rain facility T5 Installation of rain simulation Length: At least 100m, Rainfall: 10~50mm/h Simulation of a mist facility T5 Installation of mist simulation Length: At least 100m, Visible distance: 50~1000m Simulation of a lighting facility T5 Installation of lighting facility Direct sunlight: 200~30,000lx Simulation of a gas station T5 Simulated gas station facility Facility: At least 1 facility, at least two lanes Simulation of a charging station T5 Simulated charging station facility Facility: At least 1 facility 2.5. 자율주행차 테스트 도로 요구사항 (T/CMAX 119-2019) 이 표준은 자율주행차 도로 테스트를 위한 도로 설치 요구사항을 규정한다. 테스트 도로의 등급, 선택 및 인증 에 적용되며 T/CMAX 116-01-2020 중 자율주행차 평 가등급, 테스트 도로구간도 등급을 나누어 Rn으로 표현한 다. Rn은 Tn과 대응된다. 3. 시사점 및 발전방향 제시 정부는 자율주행차 상용화 정책에 따라 ‘27년까지 Lv.4 완전자율주행 상용화를 목표로 정책을 추진하고 있으며 중국 자율주행차 테스트베드 관련 표준 분석을 통한 K-City 고도화 방안 수립에 관한 연구 자동차안전학회지:제14권,제1호,2022 Fig. 1 K-City Development Raodmap(draft) 그 일환으로 K-City 고도화 사업을 진행하고 있다. ‘18년 12월 K-City는 1단계 구축으로 5대 도로환경(도심부, 커 뮤니티부, 자동차전용도로, 교외도로, 자율주차시설)을 구 성하고 WAVE, LTE 등 종합 통신환경을 제공하고 있다. 그리고 Fig. 1에서 제시된 바와 같이 Lv.4 수준의 자율주 행 기술개발을 지원하기 위해 2단계 테스트베드 고도화 사업이 ‘19년부터 ‘22년까지 진행중에 있다. 기상환경재 현시설, 통신음영시스템, 로봇시스템 등이 ‘22년부 터 기 술개발을 진행하는 사용자에게 제공될 예정이다. 추가로 ‘22년부터 Lv.4 완전자율주행 기술개발을 지원하기 위한 3단계 고도화 사업을 단계적으로 진행할 예정이다. 또한, Lv.4/4+ 자율주행 기술개발을 지원하기 위한 테 스트베드 환경 구축 및 차량기반 가상 교통상황 재현 기술 개발에 대한 R&D를 ‘21년~‘27년까지 진행할 예정이다. 이를 통해 자율주행차 테스트 관련 기술동향 등을 조사･ 분석하고 실차기반 테스트 환경 구축 로드맵과 같은 추진 전략 수립을 통해 자율주행차 테스트베드의 발전방향을 정립하고 Lv.4/4+ 자율주행 테스트베드를 구축하기 위한 기초 연구를 수행중이다. 이를 위해 첫째, 자율주행차 테스트베드 및 테스트에 관 한 국가/단체표준을 제정하여 일관된 평가시설 및 시스템 의 구축방안을 제시하는 중국의 사례와 비교하면 국내 자 율주행차 기술개발 지원을 위한 정책 및 테스트베드 구축 의 방향성을 다음과 같이 도출할 수 있다. 1단계 K-City 구축 시 자율주행차 관련 산･학･연 관계자를 대상으로 한 중요도-성취도(Importance-Performance Analysis, IPA) 설문조사를 통해 Lv.3 자율주행차 평가환경에서 필요로 하는 평가시설 및 시스템을 선제적으로 구축하였다(고한검, 2017). 하지만, Lv.4/4+ 자율주행차 테스트베드 환경의 경 우 아직 평가시설 및 평가시스템에 관한 명확한 정의 및 요구사항이 명확히 도출되지 않은 상황이다. 이에 선제적 으로 국가차원의 자체표준을 정립한 중국의 사례(T/CSAE 125-2020, T/CMAX 116-01-2020, T/CMAX 116- 02-2018, T/CMAX 119-2019 등)를 바탕으로 테스트베 드 내 평가시설에서부터 테스트 평가내용 및 방법에 관한 선제적인 가이드를 제시할 필요가 있다. 즉, 자율주행차의 도로 테스트 능력 평가를 위한 일반시설물(도로유형, 교통 표지판 등) 뿐만 아니라 특수시설물(기상환경 시설, 시뮬 레이션 설비, 더미 등)에 대한 요구사항을 검토하고, 이를 바탕으로 기구축된 K-City 평가시설 및 시스템의 역량과 추가 필요요소를 파악하고 고도화 계획 수립 시 활용할 수 있다. 이 때, 중국의 도로기하구조 및 교통안전시설(신호 기, 안전표지, 노면표시 등), 도로안전시설 등이 국내와 동 일하지 않은 상황에서 전적으로 해당 내용을 차용하는 것 은 적절치 않을 것이다. 국내 도로기하구조, 도로 및 교통 안전시설물의 특성에 맞춰 국내 테스트베드 내 평가시설 에서부터 테스트 평가내용 및 방법에 관한 기준을 정립하 는 것이 필요하다. K-City의 경우 도로교통법에 의거한 이상현·고한검·이현우·조성우·윤일수 자동차안전학회지:제14권,제1호,2022 교통안전시설(신호기, 안전표지, 노면표시 등) 관련 매뉴 얼･지침･규격, 도로의 구조･시설 기준에 관한 규칙 등 국 내의 관련 표준 및 지침･규격 등을 준수하고 있다. 중국의 사례를 바탕으로 1차적으로 K-City 테스트베드 내 도로 및 교통안전시설에 맞춰 테스트 평가내용 및 방법을 적정 하게 개선하여 제시하고, 국내에만 특화되어 설치되어 있 거나 향후 도입이 예정된, 그리고 추가로 필요로하는 항목 을 보완 하는 것으로 도입전략을 세우도록 할 예정이다. 둘째, 자율주행차 도로 테스트 능력 평가 내용 및 방법 표준(T/CMAX 116-01-2020)과 지능형 커넥티드카 자 율주행 기능 현장 테스트 방법 및 요구사항(GB/T XXX) 등에서 제시한 테스트 시나리오를 바탕으로 K-City에서 적용가능한 시나리오를 정립하고 이를 사용자에게 제공 하는 방안도 필요하다. 중국의 경우 국가 및 북경시 등에 서 표준화된 시나리오를 공표하고 이를 시험자에게 제공 하여 자율주행차의 주행 능력에 대한 객관적인 평가를 한 다는 점에서 국내에서도 도입이 필요하다고 할 수 있다. 한국판 뉴딜 사업으로도 선정된 K-City 무상개방을 통한 중소･스타트업 및 대학 지원방안(‘19년 3월 시행)과 관련 하여 개방형 공공시설로 운영 중인 K-City의 역할 강화 를 위해 표준화된 시나리오를 제공하게 된다면 자율주행 차 기술수준별로 기술개발에 효과적으로 활용이 가능할 것으로 생각된다. 추후 이를 활용하여 임시운행면허 발급, 국가 R&D 참여 및 투자유치 등의 성과를 도출하는 기관 들이 다수 생겨나게 되고, 지속적인 모니터링을 통해 해당 기관들의 성과도출을 향상시킬 수 있는 지원방안을 지속 적으로 수립해나는 전략이 추가로 필요할 것이다. 셋째, 중장기적으로 테스트베드 및 자율주행차 라이센 스를 등급화할 필요가 있다. 중국 자율주행 관련 표준 문 헌(T/CMAX 116-01-2020, T/CMAX 119-2019)에서 자율주행 능력(T1~T5) 및 테스트 시설(R1~R5)을 등급 화하고 시험을 통과한 차량에 대해 라이센스를 제공하여 도로 테스트의 근거로 활용하고 있다. 현재 K-City를 사용 하는 산･학･연 기관 수 및 시설 이용횟수가 해마다 늘어나고 있는 추세이다. 사용기관별 자율주행 기술 수준이 다양해 지고 있는 상황에서 기술 수준이 크게 차이가 나는 시설이 용자의 혼재 시 뿐만 아니라, 기술수준이 증명되지 않은 자 율주행차의 경우 자신의 기술수준을 뛰어넘는 높은 수준의 테스트 시험 시 안전사고의 문제가 발생 할 수 있다. 따라서 시험차량 간 상대적인 기술수준을 인지할 수 있도록 자율 주행차 라이센스를 부여함으로써 ODD(운행가능영역)를 구분하여 안전사고를 예방하고 효율적인 관리가 가능할 것이다. 이를 위해 K-City 내부 시설을 도로유형･복잡성 등에 따라 구분하여 등급화하고 차등 난이도를 가진 평가를 통과한 차량에게 기술수준에 대한 표준화된 라이센스(또는 등급)를 부여하는 방안도 고민하고 추진할 필요가 있다. 마지막으로, 위의 자율주행차 표준문서 검토를 통해 Lv.4 자율주행차 평가 및 방법에 꼭 필요로 하는 시나리오 지만 K-City 내 시나리오 구현이 불가할 경우 이를 가능 하게끔 하기 위해 추후 테스트 시설 및 시스템의 고도화 시 개선을 위한 기준자료로 참고할 필요가 있다. K-City 는 타 테스트베드 대비 규모가 큰 편이나 비교적 작은 규 모의 격자형(田) 교차로 형태로 도심부 환경에서의 target speed 도달이 어렵고 커브구간에서 구현 가능한 회전각 도가 일부 한정적이라는 의견이 사용자들로 하여금 나오 고 있는 상황이다. 따라서 구현 환경 및 시나리오의 한계 를 극복하기 위해 자동차안전연구원 주행시험장(Proving Ground, P.G.)의 전 시험로를 활용이 필요하다. 주행시험 장에는 고속주회로, 저마찰로, 조향성능로, 비포장로 등 다양한 환경이 기구축 되어있어 시험환경의 다양화가 가 능하다(김예진, 2021). 본 분석을 바탕으로 K-City 3단 계 고도화 사업(‘22년~) 및 ‘Lv.4 자율주행 차량 테스트 베드 환경 구축’ R&D 연구(‘21~‘27) 수행 시 평가시설 및 평가시스템의 보완 및 개선을 위한 연구 및 구축을 진 행하도록 할 예정이다. 4. 결 론 한국교통연구원(2021)에 의하면 교통사고로 치르는 사회적 비용이 ‘19년 기준으로 연간 43조 3400억 원(물리 적 손실 및 정신적 피해 합산)에 달해 국내총생산(GDP) 의 2.26%에 해당한다고 발표하였다. 이 중, 인적요인으로 인한 교통사고가 약 85% 이상으로 조사된 점을 고려하면, 자율주행차 상용화로 인해 인적요인으로 인한 교통사고 가 줄어들게 되고 이로 인한 사회적 비용도 줄일 수 있는 대안이 될 수 있다(김예진, 2021). 하지만 자율주행차의 안전성능이 검증되고, 일반 자동차와 함께 도로교통법규 및 사회적 약속을 준수하여 안전하게 주행이 가능하다는 기본 전제가 필요하다. 이러한 전제를 충족하기 위해서는 실제와 유사한 도로교통환경에서 반복･재현시험이 수반 되어야 한다. 이러한 평가가 가능한 환경을 자율주행차 테 스트베드에서 제공하여야 한다. 실도로환경과 유사하게 구현될수록, 더욱 다양한 시험주행 시나리오를 재현할 수 있을수록, 테스트베드에서 반복･재현시험을 수행하는 자 율주행차의 성능은 높아질 것이며, 이에 따른 국민의 자율 주행차에 대한 신뢰성은 높아질 것이다. 중국 자율주행차 테스트베드 관련 표준 분석을 통한 K-City 고도화 방안 수립에 관한 연구 자동차안전학회지:제14권,제1호,2022 중국에서 발표한 GB/T, T/CSAE. T/CMAX 표준은 범 용적으로 사용되고 있는 ‘SAE J3016의 자율주행 기술단 계’와는 별개로 평가등급을 세분화하여 구성하였을 뿐만 아니라 구체적인 시나리오, 폐쇄형 테스트베드의 구성요소 등 선제적이고 구체적으로 작성하고 공표하였기에 테스트 베드 구성 및 테스트 시나리오 도출, 평가등급 선정 등에서 전반적으로 검토할 부분이 상당하다고 할 수 있다. 이에 선 제적으로 국가차원의 자체표준을 정립한 중국의 사례 를 바 탕으로 테스트베드 내 평가시설에서부터 테스트 평가 내 용 및 방법에 관한 일관된 기준을 정립할 필요가 있다. 즉, 자율주행차의 도로 테스트 능력 평가를 위한 일반시설물 (도로유형, 교통표지판 등) 뿐만 아니라 특수시설물(기상 환경 시설, 시뮬레이션 설비, 더미 등)에 대한 요구사항을 정의하고 이를 바탕으로 국내의 자율주행차 테스트베드와 비교 분석하여 기구축된 평가시설 및 시스템의 부족한 역 량을 파악하고 고도화 계획 수립 시 활용할 수 있다. K-City가 향후 국제적으로 논의될 수도 있는 표준에 부합한 테스트베드로서 이를 활용한 자율주행차 기술개 발을 지원하기 위해서는 체계적인 고도화 전략이 필요하 다. 하지만, 자율주행차 기술개발 및 서비스 안전성을 평 가하기 위해 매우 다양한 범위의 요구 사항이 존재한다. 또한 급격히 변화되는 기술수준으로 인해 쉽게 예측할 수 도 없고 명확히 정의될 수 없는 많은 미래 요구사항 또한 존재한다(고한검, 2017). 향후 Lv.4/4+ 자율주행차 기술 개발 및 자율협력주행 서비스 안전성 평가를 수행하기 위 한 평가시설 및 시스템을 지속적으로 검토하여 자율주행 차 테스트베드인 K-City에 반영할 수 있도록 고도화하는 방안을 추진하여야 할 것이다. 다만, ‘Lv.4 자율주행 차량 테스트베드 환경 구축’ R&D 사업(‘21~‘27)은 연구 초기 단계이고, K-City 3단계 고 도화 사업은 ‘22년부터 시작될 예정으로, 중국 자율주행 차 테스트베드 관련 표준 분석을 통한 K-City 고도화 방 안을 구체적으로 제시하지 못한 한계가 존재한다. 중국의 사례를 바탕으로 K-City 테스트베드 내 도로 및 교통안 전시설에 맞춰 테스트 평가내용 및 방법을 제공하여 자율 주행차 기술개발 지원을 위한 테스트베드 시설로 활용하 기 위한 전략을 세우도록 할 예정이다. 후 기 이 논문은 국토교통부 및 국토교통과학기술진흥원의 연구비지원(22AMDP-C162184-02)에 의해 수행되었 습니다. 본 논문은 대한교통학회 제85회 학술발표회, 2021 한 국자동차안전학회 추계학술대회 학술발표 내용을 수정 및 보완하여 작성하였음을 밝힙니다. 참고문헌 (1)중국자동차표준화기술위원회, 2020, 智能网联汽车 自动驾驶功能场地试验方法及要求, GB/T XXX, 국 가시장감독관리국, 국가표준화관리위원회. (2)중국커넥티트카산업혁신연맹, 2020, 智能网联汽车 测试场设计技术要求, T/CSAE 125－2020. 중국자 동차공학회. (3)중관촌쯔통지능형교통산업연맹, 2020, 自动驾驶车 辆道路测试能力评估内容与方法, T/CMAX 116-01- 2020, 중관촌쯔통지능형교통산업연맹 (4)중관촌쯔통지능형교통산업연맹, 2018, 自动驾驶车 辆封闭试验场地技术要求, T/CMAX 116-02-2018, 중관촌쯔통지능형교통산업연맹. (5)중관촌쯔통지능형교통산업연맹, 2019, 自动驾驶车 辆测试道路要求, T/CMAX 119-2019, 중관촌쯔통 지능형교통산업연맹. (6)고한검, 홍윤석, 조성우, 남백, 김두진, 2017, 자율주 행차 관계자 수요조사 기반 자율주행차 실험도시 (K-City) 구축방안. 한국 its 학회 학술대회. (7)국토교통과학기술진흥원, 2019, 자율주행자동차 안 전성 평가기술 및 테스트베드 개발 최종보고서. (8)국토교통과학기술진흥원, 2021, Lv.4 자율주행 차 량 테스트베드 환경 구축 연구개발계획서. (9)한국교통연구원, “국가 교통정책 평가지표 조사사업”, 2021. (10)김예진, 박상민, 김인영, 고한검, 조성우, 윤일수, 2021, 국내외 자율주행차 테스트베드 분석 기반 국내 테스 트베드 발전 전략 수립에 관한 연구, 한국ITS학회논 문지, Vol. 20, No. 4, pp. 28~45. (11)이상현, 고한검, 조숙현, 이현우, 조성우, 2021, 중국 자율주행차 능력평가 표준(T/CMAX) 기반 K-City 비교 분석을 통한 전략 수립에 관한 연구, 대한교통 학회 제85회 학술발표회. (12)이상현, 고한검, 이현우, 조성우, 윤일수, 2021, 중국 자율주행차 테스트베드 관련 표준 분석을 통한 K-City 고도화 방안 수립에 관한 연구, 2021 한국자동차안 전학회 추계학술대회.◎ 논 문 http://dx.doi.org/10.22680/kasa2022.14.1.014 첨단자동차의 전자파 내성 실험 환경에 관한 연구: 외부통신 장치를 중심으로 우현구 * Electromagnetic Immunity Test Environments of Advanced Vehicles with Communication Systems 첨단자동차자율주행자동차전자파 무반사실통신 장치전자파 내성시 험환경안전규격 ABSTRACT Recently, automobile industries have developed ADAS, smart cars, connected cars, automated driving systems, which communicate with outsides of a vehicle not only in uni-directional way but also in bi-directional way. It is necessary to examine the electromagnetic immunity of vehicles equipped with those communication systems. The electromagnetic immunity tests are carried out in an electromagnetic semi anechoic chamber, which is cut off from the outside electromagnetically. In this study, additional test environments were designed and tested and as a result they are shown to be effective to create test environments in an experimental chamber for electromagnetic immunity tests of vehicles equipped with communication systems. * 경일대학교 기계자동차학부, 교수 E-mail: hgwoo@kiu.kr 1. 서 론 자동차는 최근에 첨단운전자보조시스템(ADAS) 자동 차, 스마트자동차, 커넥티드자동차, 자율주행자동차 등으 로 다양하게 변모하고 있으며 첨단전자장치가 급격히 많 아지고 있다. 첨단자동차가 궁극적으로 자율주행자동차로 발전하기 위해서는 레이더, 카메라, 라이다, 초음파와 같은 외부 환 경을 탐지하는 센서들과 외부와 무선 통신(LTE, 5G 등) 하는 기능 등이 필수적으로 요구된다. (1,2) 자동차의 전자파 내성시험의 경우에는 평가 전에 모든 전장품을 정상 동작 조건으로 설정하고, 정해진 강도로 인 위적으로 외부에서 인가하는 전자파로 인한 오동작 여부 를 확인하여야 하지만, 한정된 시험실 내부에서는 외부 환 경과 상호작용하는 일부 첨단장치의 경우에는 정상적으 로 작동하는데 곤란한 경우가 있다. 현재의 자동차 전자파 시험은 전자파 무반사실에서 외부와의 전파가 완전히 차 단된 상태에서 대부분의 시험이 이루어지기 때문이다. (3~7) 본 논문에서는 기존 한정된 전자파 시험실 환경에서 자 동차 외부 통신망과 무선 통신하는 첨단장치를 정상동작 조건으로 설정하기 위해 시험실 외부의 제어실에 통신 시 뮬레이터를 설치하고 시험실 내부에는 통신용 안테나를 설치하는 방법을 제안하고 실험 검증을 통하여 전자파 내 성 시험의 평가 방안을 고찰해 보았다. (8) 본 연구는 레이 더 센서 (9) 와 카메라 센서 (10) 를 중심으로 살펴본 기존 연구 에 이어서 이루어졌다. 자동차안전학회지: 제14권, 제1호, pp. 14∼19, 2022 논문접수일: 2020.12.1, 논문수정일: 2021.9.13, 게재확정일: 2021.10.4첨단자동차의 전자파 내성 실험 환경에 관한 연구: 외부통신 장치를 중심으로 자동차안전학회지:제14권,제1호,2022 Fig. 2 Open area test site which is free from electromagnetic reflecting surfaces Table 1 Specifications of electromagnetically anechoic test chamber Specifications Shielding performance100 dB Frequency range (10 kHz∼40 GHz) Chamber dimensions [m] 22×12.5×9.5 (Length×Width×Height) Fig. 3 Electromagnetically anechoic test chamber 2. 외부와의 통신 시스템 첨단자동차의 외부 통신 장치는 Fig. 1과 같이 기존에 는 라디오, DMB, 내비게이션 등 단방향의 편의정보 위주 이었으나 첨단자동차는 V2X, 5G 등 양방향의 주행안전 정보를 주고받는 환경이 추가되고 있다. 자동차의 전자파 시험실은 외부와 통신에 사용되는 전 자파를 포함하여 대부분의 전자파가 차단된 공간이다. 따 라서 해당 통신 장치가 시험실 내부에서 정상적으로 작동 하는 상태를 구현하기 위하여 새로운 평가 개념과 별도의 장치가 요구된다. 이를 위해 본 연구에서는 외부 통신 장 치의 해당 단말기를 구현할 수 있는 시뮬레이터를 제어실 또는 간섭을 최소화할 수 있는 시험실내 일부 공간에 설 치하고 상호 통신 환경이 구현되도록 설정한 후 실차 시 험을 수행하였다. 전자파 내성 시험 평가는 시험 기준에 규정되어 있는 전자파로 인한 통신환경의 단절 유무를 확 인하였다. 기존 자동차 첨단자동차 편의정보 위주 단방향 통신 주행안전 위주 양방향 통신 Fig. 1 Changes of electromagnetic environments in advanced and conventional vehicles 3. 전자파 시험 환경 자동차의 전자파 시험은 1975년에 최초로 제정될 때는 야외시험장(OATS, Open Area Test Site)에서 수행되었 으나, (11) Fig. 2와 같은 반경 15m의 넓은 야외 시험장의 확보 (12) 나 시험의 일관성 확보 등을 고려하여 1997년에 는 전자파 무반사실(SAC, Semi Anechoic Chamber)에 서도 전자파 시험을 할 수 있도록 개정되었고 그 이후에는 대부분의 시험이 규정에 맞춘 전자파 무반사실에서 수행 되어지고 있다. 실험을 수행한 전자파 무반사실의 모습과 제원은 Table 1과 Fig. 3과 같으며, 외부로부터의 전파는 거의 차단되어 있어 외부와 통신은 거의 불가능하다. 최근 자동차에는 각종 센서류와 전장품이 지속적으로 추가되고 있으며, 궁극적으로 외부와 통신이 필요한 자율 주행자동차의 개발을 위해서도 많은 전장품과 센서들이 설 치되어야 한다. 현재 자동차의 전자파 내성을 평가하기 위 한 전장품 작동조건 및 불만족 기준은 Table 2와 같다. (13) 4. 통신 장치 시험을 위한 무선 환경 조성 외부 통신망 실험은 하이패스 단말기에 사용되는 ETCS 우현구 자동차안전학회지:제14권,제1호,2022 Table 2 Test conditions and failure criteria for electromagnetic immunity tests of vehicles Vehicle test conditionsFailure criteria Vehicle Vehicle speed: 50 km/h ± 20% (If possible, a cruise control system is on.) Speed variation greater than ± 10% Electrical part 1. Under ON state - Headlight, Front Wiper (Max. speed) - Direction indicator on driver's side Operation OFF Frequency change 2. Under OFF state - Alarm, horn Unexpected activation 3. In normal position - Driver's seat and steering wheel in medium position - Airbag and safety restraint systems - Automatic doors closed Unexpected variation greater than 10% of total range Unexpected activation and/or opening Brake mode Brake pedal depressed (Parking brake released) Stop lights inactivated Brake warning light ON Fig. 4 Experimental configuration for electromagnetic immunity tests of vehicle communicating with the outside (Electronic Toll Collection System) 장치, 현재 자동차 제작사들이 개발 중인 이콜(E-Call, Emergency Call) 시 스템 그리고 차량 간 통신에 사용되는 WAVE(Wireless Access in Vehicular Environment) 장치에 대하여 실험 하였다. 장비 구성은 Fig. 4와 같이 시험실 외부(제어실) 와 내부로 구분하여 설치하였다. 시험실 외부에는 통신용 시뮬레이터를 설치하고 내부에는 외부 통신용 안테나와 통신 단말이 장착된 시험자동차를 설치하였다. 4.1. 하이패스 통신 장치 ETCS 장치는 송신용 안테나, 하이패스 전용 통신 시뮬 레이터와 소프트웨어, 차량 내의 하이패스 단말기로 구성 된다. ETCS 장치의 평가는 전자파 내성시험 전에 시뮬레 이터와 자동차간에 정상적으로 상호 통신이 연결되는 것 이 필요하다. 평가 절차는 아래 항목과 같으며, 관련된 설 치 모습은 Fig. 5와 같다. (1)(2) (3)(4) (5)(6) Fig. 5 Experimental setup for ETCS of vehicles (1)시험실과 분리된 제어실에 단말기의 전용통신 신 호를 송신할 수 있는 통신 시뮬레이터와 관련 응용 소프트웨어를 설치하였다. (2)ETCS 안테나는 내성시험용 안테나와 상호 간섭 을 최소화하기 위하여 시험실 내부의 구석에 설치 하였다. (3)시뮬레이터와 하이패스 단말 안테나의 유선 연결 은 시험실 바닥에 설치된 케이블 박스를 통하여 연 결하였다. (4) 시험자동차를 설치하였다. (5)자동차 내부에 설치된 하이패스 단말기와 시뮬레 이터 사이의 정상 작동상태를 확인하였다. (6)전자파 내성시험을 수행하면서 해당 장치의 오동 작 여부를 확인하기 위하여 제어실 내부에 설치된 스피커와 모니터를 통하여 차량 내부의 톨비 정산 소리와 소프트웨어의 신호를 모니터링 하였다. 첨단자동차의 전자파 내성 실험 환경에 관한 연구: 외부통신 장치를 중심으로 자동차안전학회지:제14권,제1호,2022 Fig. 9 Experimental failure example for mobile communication Fig. 6은 제어실에 설치된 시뮬레이터의 소프트웨어 화 면으로 일부 주파수에서 전자파 영향으로 ETCS 통신이 두절되는 현상이 발생하였다. Fig. 6 Experimental results for Highpass communication 4.2. 이동통신 장치 자동차에서 외부 이동통신망(3G, LTE 등)을 이용하는 장치는 상용화를 준비 중인 이콜(E-Call) 시스템과 자동 차 제작사에서 각자 운영하는 국내 H사의 블루링크, 국내 G사 온스타 등이 있다. 본 실험은 현재 개발 중인 온스타 통신 단말장치로 평가하였다. 이동통신 시뮬레이터는 로 데(R&D) 사의 CMW 500 장치를 사용하였으며 안테나는 Fig. 7과 같이 주파수 범위가 0.5GHz에서 3GHz까지인 SCHWARZBECK 사의 SBA 9113을 사용하였다. Fig. 7 Antenna for mobile communication (3G, LTE, etc) of test vehicles 평가 절차는 ETCS 장치의 평가 방안과 유사하며, 내성 시험 전에 시뮬레이터와 자동차간에 상호 통신이 정상적 으로 이루어지는 지를 확인하는 것이 필요하다. 다만 차이 점은 ETCS 장치 평가의 경우에는 자동차 내부의 하이패 스 단말기가 이미 상용화된 제품이라 별도의 인증절차가 필요 없었지만, 개발 중인 정보통신 제품의 경우에는 단말 기를 승인 인증할 수가 없어서 제품 설계자가 유심(USIM) 을 실험용 코드로 변경하는 코딩작업이 필요하였다. 평가 절차는 아래 항목들과 같이 요약하였으며, 관련된 설치 모 습은 Fig. 8과 같다. (1)(2) (3)(4) (5) Fig. 8 Experimental setup for mobile communication of vehicles (1)시험실과 분리된 제어실에 이동통신 전용 시뮬레 이터장치(R&D CMW 500) 설치하였다. (2)시뮬레이터와 안테나의 유선 연결은 전자파 간섭 을 최소화하기 위해 시험실 바닥에 매립형으로 만 들어져 있는 케이블 박스를 통하여 연결하였다. 통 신용 안테나는 내성시험용 안테나와의 상호 간섭 을 최소화하기 위하여 시험실 구석에 설치하였다. (3)시험자동차와 내성시험용 안테나를 시험 규정에 따라 설치하였다. (4)자동차 내부에 설치된 통신 단말기의 계기판 콜 정Next >