Nikkei Automotive_2023.11 특집 요약 (p42~53)

자동 브레이크, 새로운 경쟁축
첨단운전자보조시스템(ADAS)의 주요 기능

첨단운전자보조시스템(ADAS)의 주요 기능인 자동 브레이크가 ‘자전거 대응’이라는 새로운 무대에서 성능을 겨루고 있다. 일본의 자동차평가프로그램(JNCAP)에서 자전거 대응을 대상으로 한 자동브레이크시험에서는 덴소의 최신 센서가 탑재된 도요타자동차의 차량이 좋은 성적을 거두었다.

2024년에는 교차로의 우∙좌회전을 대상으로 한 시험이 추가되어 한층 더 향상된 센서가 요구된다. 한편, 현재의 자동 브레이크는 대상물과의 충돌을 피하기 위해 차량을 세우는 것이 전제이다. 향후에는 주위의 교통 상황에 따라 최적의 위험 회피 방법을 선택하는 ‘전체 최적’의 사고방식이 중요해질 것이다.

PART 1. 자전거 대응을 놓고 경쟁
도요타의 미니 밴, 높은 평가 받아

일본자동차평가프로그램(JNCAP)의 자동 브레이크 성능 평가에 자전거 대응 시험이 추가되었다. 2022년에 시작된 이 시험에서는 도요타자동차의 중소형 미니 밴이 최고점을 획득하며 강세를 보였다.

차량 전방의 자전거를 확실하게 포착하기 위해 단안 카메라를 광각화하고 해상도를 높인 것 등이 기여했다. 각 기업들은 센서 성능을 더욱 향상시켜 2024년에 추가되는 교차로 우∙좌회전을 대상으로 한 시험에도 도전해나갈 것으로 전망된다.

JNCAP의 최신 예방안전성능 평가에서 도요타의 차량이 좋은 성적을 거두었다. 국토교통성과 자동차사고대책기구(NASVA)가 올 5월에 발표한 2022년 안전성능평가 결과를 보면, 사이클리스트(자전거 운전자, 이하, 자전거)를 대상으로 한 자동 브레이크 시험에서 도요타의 중형 미니 밴 ‘노아∙복시’와 소형 미니 밴 ‘시엔타’가 최고점(9점 만점)을 획득했다.

이들 3개 차종에 이어 두 번째로 높은 점수를 차지한 것이 스바루와 도요타의 전기차(EV) ‘솔테라∙bZ4X’이다. 형제차인 두 차량은 도요타의 노아∙복시와 시엔타보다 조금 낮은 8.9점을 받았다.

최고점을 획득한 노아∙복시와 시엔타, 최고점에 육박한 솔테라∙bZ4X 등 5개 차종에는 모두 차량 전방을 감시하는 센서로 덴소의 단안 카메라와 밀리미터파 레이더의 센서 퓨전 시스템이 탑재되어 있다. 단안 카메라가 프론트 윈도우 상부의 실내 측에, 밀리미터파 레이더는 프론트 그릴의 중앙에 장착되어 있다.

이 퓨전 시스템은 덴소가 ‘Global Safety Package 3(GSP3)’라고 부르는 최신 첨단운전자보조시스템(ADAS)이다. 카메라의 수평 시야각을 기존 제품의 53도에서 112도로 광각화했다. 또한 카메라의 분해능을 높이기 위해 CMOS 이미지센서의 화소 수를 기존 제품의 100만 화소 급에서 500만 화소 급으로 늘려 해상도를 높였다.

-- 카메라의 광각화 등이 기여 --
자전거를 대상으로 한 JNCAP의 자동브레이크 시험에서는 자전거를 탄 인형이 보행자보다 빠른 속도로 차량 전방에서 튀어나온다. 대상물을 탐지하는 카메라를 광각화함으로써 보다 빠른 단계에서 인형을 발견할 수 있게 된다.

하지만 카메라를 광각화하면 분해능이 떨어지는 문제가 있다. 그래서 덴소의 최신 광각 단안 카메라는 CMOS 센서 화소 수를 늘려 해상도를 높였다. 해상도를 높임으로써 분해능이 향상되어 멀리 있는 대상물을 정확하게 인식할 수 있게 되었다. "이러한 개선이 이번 성적에 기여했다"라고 도요타 ADAS 담당자는 분석한다.

노아∙복시와 시엔타는 자전거를 대상으로 한 자동 브레이크 시험과 함께 낮 시간의 차량 및 보행자, 야간의 보행자를 포함한 전체 예방안전성능 평가에서도 최고점(91점 만점)을 받았다. 솔테라∙bZ4X도 90.87점으로 최고점에 육박했다. 이처럼 덴소의 최신 ADAS 센서는 이번 시험에서 높은 성능을 보여주었다.

-- 닛산과 미쓰비시의 경차 EV도 선전 --
자전거를 대상으로 한 이번 JNCAP의 자동브레이크 시험에서는 닛산자동차와 미쓰비시자동차의 경차 EV ‘사쿠라∙eK크로스EV’도 좋은 성적을 거두었다.

이 두 차량은 이 시험에서 6.6점(만점을 100%로 봤을 때 득점률은 약 73%)을 얻어 독일 폭스바겐의 중형차 ‘골프’와 도요타의 중형차 ‘코롤라크로스’의 점수를 앞섰다. 차량의 전방을 감시하는 ADAS용 센서의 소프트웨어를 개선한 것과 브레이크의 응답성을 높인 것이 기여했다.

사쿠라∙eK크로스EV는 차량 전방을 감시하는 센서로 단안 카메라와 밀리미터파 레이더가 1개씩 탑재되어 있다. 단안 카메라는 프론트 윈도우 상부의 실내 측, 밀리미터파 레이더는 프론트 그릴의 중앙 부근에 장착되어 있다.

단안 카메라는 독일 ZF의 제품, 밀리미터파 레이더는 독일 콘티넨탈의 제품이다. 자전거 탐지에는 주로 단안카메라가 사용된다. 단안카메라는 닛산의 경차 ‘데이즈’와 ‘룩스’에 탑재되어 있는 제품과 동일하다. 수평 시야각과 CMOS 이미지센서의 화소 수, 화상처리 칩의 사양도 이들 차량과 동일하다.

-- 자동 브레이크 시스템을 개선 --
이처럼 사쿠라∙eK크로스EV에 탑재된 단안 카메라 사양은 기존 제품과 동일하지만, 자동 브레이크 시스템은 기존 시스템을 개선해 만든 것이다.

첫 번째 개선점은 경차 최초로 전동 브레이크 부스터를 탑재했다는 점이다. 이를 통해 단안카메라로 자전거를 감지해 브레이크를 작동시킬 때의 응답성을 높였다.

자동 브레이크 제어용 ECU(전자제어유닛)인 ‘ADAS ECU’도 개선했다. 구체적으로는 이 ECU의 프로그램을 수정해 자전거가 카메라에 포착될 경우 자동 브레이크 기능이 작동하도록 했다.

이 브레이크 시스템은 이전부터 유럽의 자동차 평가 프로그램 ‘Euro NCAP’의 자동 브레이크 시험(자전거 대응 포함)의 프로토콜에 대응하고 있었다. 닛산 AD/ADAS & 샤시 제어개발부 시스템개발그룹의 이와사키(岩崎) 주임은 “사쿠라와 eK크로스EV의 자동 브레이크에서는 현재 최신 기술을 사용해 탐지해야 할 대상물을 빠뜨리지 않도록 했다”라고 말한다.

닛산은 향후 자전거를 대상으로 한 자동 브레이크 성능을 강화해 최신 국제법규인 'UN-R15202’에 대응해나갈 계획이다. 자전거 대응이 추가된 이 법규의 적용 시기는 국산차와 수입차의 신형차가 2024년 7월부터, 국산차와 수입차의 계속 생산차(모델 체인지를 하지 않고 계속 생산되는 차종)는 2026년 7월부터이다.

최신 국제 법규에 대한 대응을 위해 닛산은 단안 카메라에서는 현행의 카메라보다 화각(画角)을 넓히고, 더 나아가 인식 정밀도도 높일 계획이다. 밀리미터파 레이더에 대해서도 ‘수평 검지각을 현재 제품보다 확대한다’, ‘탑재 제품 수를 늘린다’ 등 다양한 대응책을 검토하고 있다.

-- 2024년에 교차로 대응 시험 추가 --
자전거를 대상으로 한 자동브레이크 시험에 이어, JNCAP의 예방안전성능평가에서는 2024년에 교차로의 우∙좌회전을 대상으로 한 시험이 추가된다. 구체적으로는 우회전 시 마주 오는 직진 차량이나 우∙좌회전 시 차량 전방에서 횡단하는 보행자에 대한 대응이다.

2025년 이후에는 마주 오는 차량을 대상으로 한 자동 브레이크 시험이 도입될 것으로 예상된다. 마주 오는 차량에 대한 대응이란 직진로를 주행하고 있을 때 자차가 마주 오는 차선을 넘거나, 마주 오는 차량이 자차의 차선으로 넘어올 경우, 충돌을 회피하거나 충돌 피해를 줄이는 것이다. 이러한 새로운 시험에 대응하기 위해서는 ADAS 센서의 보다 향상된 성능이 요구된다.

예를 들어, 교차로의 우∙좌회전에 대응하려면 카메라를 더욱 광각화해 차량 전방의 더 넓은 범위의 대상물을 최대한 빨리 탐지해야 한다. 또한 밀리미터파 레이더 등을 활용해 카메라만으로는 탐지가 어려운 상황에 확실하게 대응하는 것도 요구된다.

마주 오는 차량에 대한 대응에서는 자동 브레이크로 차량을 강제적으로 정지시킬 뿐만 아니라, 자동 브레이크와 자동 조타 기능을 연계시켜 차량을 정지시키지 않고 위험을 회피하는 시스템도 필요하게 된다. 이러한 까다로운 조건에 어떻게 대응하느냐가 자동브레이크의 새로운 경쟁축이 될 것이다.

Part 2. 덴소의 센서가 압승
넓고 먼 범위의 대상물을 감지

자전거를 대상으로 한 자동 브레이크 시험에서 덴소의 센서가 좋은 성능을 발휘했다. 덴소의 최신 ADAS(첨단운전자보조시스템) 센서가 탑재된 도요타자동차의 차량은 최고점을 받았다. 덴소는 단안카메라의 수평 시야각을 넓혀 최대 감지 거리를 늘렸고 화상 해상도도 높였다. 밀리미터파 레이더도 수평 검지각을 확대해 최대 감지 거리를 늘렸다. 속도 분해능도 향상시켰다.

Part3. 예방 안전의 개념이 바뀐다
'전체 최적'으로 위험을 긴급히 회피

예방 안전의 주요 기능인 자동 브레이크의 개념은 기존의 '개별 최적'에서 '전체 최적'으로 바뀐다. 최적의 위험 회피 방법을 선택해 상대 차량을 포함한 전체 피해를 최소화한다는 사고방식이다. 현행의 자동 브레이크는 대상물과의 충돌사고를 피하기 위해 차량을 세우는 것이 전제이다. 전세계 자동차 업체들은 이 새로운 사고방식을 바탕으로 예방 안전 시스템을 진화시키는 노력을 추진하고 있다.

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• 자동 브레이크, 새로운 경쟁축
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  도요타의 미니 밴이 높은 평가
• Part 2. 덴소의 센서가 압승
  넓고 먼 범위의 대상물 감지
• Part 3. 예방 안전의 개념이 바뀐다
  '전체 최적'으로 위험을 긴급히 회피
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