자율주행 레벨

왜 배우는가: 자율주행 레벨은 차량이 어디까지 주행을 맡고 운전자가 언제 개입해야 하는지를 정하는 기준이므로, 자율주행 기술의 성능을 비교하고 법규를 적용하는 출발점이 된다. 시험에서는 SAE 여섯 단계 분류와 국내 법령의 세 구분을 함께 묻는 경우가 많으므로 두 체계의 차이를 같이 정리해야 한다. 단계별 세부 기준은 뒤 절에서 다룬다.

출제 이력: 제131회 1교시 3번, 제123회 3교시 3번, 제122회 1교시 2번, 제114회 4교시 6번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

자율주행 레벨은 차량이 주행 작업을 맡는 범위와 운전자의 개입 정도에 따라 자동화 수준을 단계로 나눈 기준이다.

핵심 키워드는 다음과 같다.

• 자동화 수준: 차량이 조향, 가속, 제동과 주행 환경 감시를 얼마나 수행하는지를 뜻한다. 레벨은 이 수준을 번호로 나타낸 것이다.
• SAE J3016: 미국자동차공학회(SAE)가 정한 온로드 자동차 자동화 용어와 정의 표준이다. 2014년에 발행되었고 레벨 0부터 레벨 5까지 여섯 단계를 정의한다.
• 운전자 개입: 시스템의 요청이나 작동 한계 상황에서 운전자가 주행 조작을 넘겨받는 행위이다. 레벨을 가르는 가장 중요한 기준이다.
• 운행 설계 영역(ODD): 자율주행 시스템이 작동하도록 설계된 도로, 환경, 교통 조건의 범위이다. 이 범위 밖에서는 시스템이 작동하도록 설계되지 않는다.
• 부분 자율주행시스템: 지정된 조건에서 차량을 운행하지만 작동 한계 상황에서 운전자 개입을 요구하는 시스템이다.
• 조건부 완전자율주행시스템: 지정된 조건에서 운전자 개입 없이 차량을 운행하는 시스템이다.
• 완전 자율주행시스템: 모든 영역에서 운전자 개입 없이 차량을 운행하는 시스템이다.

2. 개념 풀이

자율주행 레벨은 차량이 운전 기능을 얼마나 수행하는지와 그때 운전자에게 무엇을 요구하는지에 따라 자동화 수준을 나눈 분류 체계이다. 레벨은 레벨 0~5, 총 6단계로 구성되며, 레벨 0은 운전자가 모든 판단과 조작을 맡는 단계이다.

분류 기준은 기능의 종류가 아니라 운전자가 주행 상황을 감시하고 개입해야 하는지 여부이다.

레벨 0부터 레벨 2까지는 차량이 주행의 주체가 아니라 운전자를 보조하는 운전자 지원 단계이다. 레벨 1은 가속과 감속 또는 조향 중 한 가지를 차량이 돕고, 레벨 2는 가속, 감속과 조향을 함께 제어하되 운전자가 주행 환경을 계속 감시하고 필요하면 즉시 개입해야 한다. 예를 들어 차로 유지와 속도 제어를 함께 수행하지만 운전대를 잡지 않으면 경고음이 울리고 수동으로 전환되는 기능이 레벨 2의 전형적인 모습이다.

레벨 3부터 레벨 5까지는 특정 조건에서 차량이 주행 작업 전체를 수행하는 자율주행 단계이다. 레벨 3은 시스템이 요청하면 운전자가 제어권을 넘겨받아야 하므로 운전자가 완전히 빠지지 않는다. 레벨 4는 지정된 조건에서 운전자 없이 주행하고, 레벨 5는 모든 도로와 환경에서 운전자 없이 주행하는 단계이다. 지정된 조건은 운행 설계 영역(ODD)으로 설정되며, 예를 들어 공도 주행 전용처럼 도로 유형을 제한하는 방식이 있다.

국내에서는 「자동차 및 자동차부품의 성능과 기준에 관한 규칙」 제111조가 자율주행시스템을 세 가지로 구분한다. 부분 자율주행시스템은 지정된 조건에서 운행하되 작동 한계 상황 등 필요한 경우 운전자 개입을 요구하는 시스템이다. 조건부 완전자율주행시스템은 지정된 조건에서 운전자 개입 없이 운행하는 시스템이다. 완전 자율주행시스템은 모든 영역에서 운전자 개입 없이 운행하는 시스템이다. 이 세 구분은 SAE 여섯 단계를 그대로 옮긴 것이 아니므로, 두 체계의 명칭과 기준을 구분해서 쓴다.

3. 등장 배경과 필요성

자동차에 센서, 카메라, 연산장치가 들어가면서 주행 기능의 자동화 범위가 넓어졌다. 같은 자율주행이라는 말을 기업과 국가마다 서로 다른 뜻으로 쓰게 되자, 기능을 비교하고 법규를 적용할 공통 기준이 필요해졌다. 이 요구에 따라 SAE는 2014년 J3016을 발행하였고 2016년에 분류를 개정하였다.

SAE는 '자동화' 용어를 택하였다. '자율성'이라는 말이 전자기계의 범위를 넘어서는 뜻을 갖기 때문이다. 이 분류는 운전자 지원 기능에서 자동화 주행 기능으로 점차 옮겨 가는 흐름을 기준으로 삼는다.

분류의 확산은 제도 단계에서 이어졌다. 미국 도로교통안전국(NHTSA)은 SAE의 분류를 채택하였다. 유럽에서는 UNECE가 이를 UN 규정 제157호로 채택하였고, 2021년 1월에 발효되어 50개 이상 국가에서 쓰인다. 국내에서는 2019년 12월 31일 「자동차 및 자동차부품의 성능과 기준에 관한 규칙」에 자율주행시스템 안전기준 절이 신설되면서 자율주행시스템의 종류가 법령에 규정되었다.