차선 유지 보조 시스템

3. 작동 원리 및 센서

차선 이탈 경고/복귀 시스템은 다음 3가지 타입의 센서를 사용한다.^[3]

• 비디오 센서 (카메라 센서)
• 레이저 센서
• 적외선 센서

• 시각 영역의 비디오 센서 (전면 유리 뒤에 장착, 일반적으로 후면 거울 옆에 통합)
• 레이저 센서 (차량 전면에 장착)
• 적외선 센서 (전면 유리 뒤 또는 차량 아래에 장착)

4. 역사

1988년 영국의 발명가 닉 패리시는 차선 유지 보조 시스템의 개념과 작동 모델을 발명하여 로버 SD1에 장착했다. 1989년에는 특허 출원(번호 8911571.1)이 이루어졌다.^[5]

유럽 최초의 양산형 차선 이탈 경고 시스템은 미국 회사인 이테리스(Iteris)가 메르세데스-벤츠 악트로스 상용 트럭을 위해 개발했다. 이 시스템은 2000년에 처음 선보였다.^[5] 2002년에는 이테리스 시스템이 프레이트라이너 트럭의 북미 차량에도 적용되었다. 이 두 시스템 모두에서 운전자는 차선을 벗어나는 차량 측면에서 생성되는 가청 럼블 스트립 소리를 통해 의도하지 않은 차선 이탈에 대한 경고를 받는다.

닛산은 일본에서 판매된 시마 450XV 리미티드(F500)에 차선 유지 보조 시스템을 제공하기 시작했다.^[6] 토요타는 칼디나와 알파드와 같은 일본 내수용 모델에 차선 감시 시스템^[7]을 도입했다.^[9] 혼다는 인스파이어에 차선 유지 보조 시스템(LKAS)을 출시했다.^[10][11]

2004년, 북미에서 판매된 최초의 승용차용 시스템은 이테리스와 발레오가 인피니티 FX와 (2005년) M 차량을 위해 공동 개발했다.^[14] 같은 해, 토요타 크라운 마제스타에 차선 유지 보조 기능이 추가되었다.^[15]

시트로엥은 2005년형 C4, C5, C6 모델에 LDWS를 탑재하여 유럽 최초로 제공했다.^[4]

렉서스는 LS 460에 다중 모드 차선 유지 보조 시스템을 도입했다. 전동 파워 스티어링 (EPS)을 사용하여 차량이 차선을 유지하도록 돕는다.^[16]

2007년, 아우디는 Q7에 처음으로 아우디 차선 유지 보조 기능을 제공하기 시작했다.^[19] 같은 해, 인피니티는 차선 이탈 방지(LDP) 시스템을 선보였다.^[21]

제너럴 모터스(General Motors)는 2008년형 캐딜락 STS, DTS, 뷰익 라크로스 모델에 차선 이탈 경고 시스템을 도입했다. BMW 역시 5 시리즈 (E60)와 6 시리즈에 차선 이탈 경고 시스템을 도입했다. 2013년 말 BMW는 재설계된 BMW X5에 처음 등장한 교통 체증 어시스턴트를 통해 시스템을 업데이트했다. 볼보는 2008년형 S80, V70, XC70 세단에 차선 이탈 경고 시스템과 운전자 경고 제어 장치를 도입했다.^[22]

메르세데스-벤츠는 새로운 E-클래스에 차선 유지 보조 기능을 제공하기 시작했다.^[23]

기아자동차는 2011년형 카덴자에 선택 사양으로 차선 이탈 경고 시스템(LDWS)을 제공했다.

아우디 A7은 아우디 액티브 레인 어시스트를 도입했다.

모빌아이는 차선 표시를 감지하고, 방향 지시등 없이 차량이 주행 차선을 이탈할 때를 식별하는 시스템을 개발했다.^[24]

메르세데스는 2013년, 디자인이 변경된 S클래스에 스티어링 어시스트 및 스톱&고 파일럿 기능이 추가된 디스트로닉 플러스를 처음으로 선보였다.

테슬라 모델 S는 2014년 출시와 함께 첨단 차선 유지 보조 시스템을 탑재했다.^[25]

피아트(Fiat)는 TRW의 차선 유지 보조 시스템(햅틱 차선 피드백 시스템이라고도 함)을 기반으로 차선 유지 보조 기능을 출시하고 있다. 2008년 란치아 델타(Lancia Delta)에 처음 도입된 이 시스템은 이탈리아 자동차 기술 협회(Italian Automotive Technical Association)의 2008년 올해의 자동차 혁신상을 수상했다. 푸조(Peugeot)는 새로운 308에 시트로엥(Citroën)과 동일한 시스템을 도입했다.

5. 각 제조사별 명칭

6. 국제 표준 및 대한민국 현황

2022년부터 유럽 연합에서 새로운 승용차와 밴에 대해 비상 차선 유지 시스템이라는 이름으로 차선 유지 보조 시스템(Lane Keeping Assist)이 의무화되었다.^[82]

일본에서 판매되는 레인 키핑 어시스트 기능은 국토교통성이 정하는 차선 유지 지원 장치의 기술 지침에 적합하며, 다음과 같은 요건을 갖추고 있다.

일본 국토교통성은 유엔 유럽 경제 위원회 자동차 기준 조화 세계 포럼(WP29)이 제정한 차선 유지 지원 기능에 관한 국제 기준을 도입하고 있으며, 핸들을 놓는 운전을 하면 15초 이내에 경고가 울리고, 65초 이내에 지원 기능이 정지된다고 규정하고 있다.

7. 한계 및 주의사항

고속도로 안전 보험 협회는 운전자들이 자동화된 안전 시스템에 의존해 덜 주의하거나, 시스템 작동 방식을 모니터링하는 대시보드 디스플레이에 의해 주의가 산만해질 수 있다는 우려를 제기했다.^[27]

차선 유지 시스템은 가시적인 차선 표시에 의존한다. 흐릿하거나, 지워졌거나, 잘못된 차선 표시는 일반적으로 해독할 수 없다. 눈으로 덮인 차선 표시나 오래되어 보이는 차선 표시는 시스템의 기능을 방해할 수 있다.^[83]

UNECE 규정 130은 대형 차량의 차선 이탈 경고 시스템이 시속 60km 미만에서 작동하거나 반경 250미터 미만의 곡선에서 작동하도록 요구하지 않는다.^[84]

차선 이탈 경고 시스템은 자율 주행과 관련하여 많은 법적 제한에 직면해 있다. 이 시스템은 지속적인 운전자의 입력을 필요로 한다. 이 기술이 적용된 차량은 운전자를 보조하는 데에 제한되며, 차량을 운전하는 것은 아니다. 차선 이탈 경고 시스템의 가장 큰 제한 사항은 차량을 완전히 제어할 수 없다는 것이다. 이 시스템은 도로의 다른 차량을 고려하지 않으며 "훌륭한 운전 습관을 대체할 수 없다".^[85]

미국 자동차 협회(American Automobile Association, AAA)의 시험자들은 첨단 운전자 보조 시스템이 일관성이 없고 위험하다고 판단했다. 시스템은 '대체로 예상대로' 작동했지만, 가상으로 고장난 차량에 접근했을 때 충돌이 66%의 확률로 발생했으며 평균 충돌 속도는 40km/h였다.^[86]

안전을 위해 일정 시간이 지나면 핸들을 잡도록 경고가 표시되며, 핸들을 놓는 운전이 계속되면 지원 기능은 정지된다. 일본 국토교통성은 유엔 유럽 경제 위원회 자동차 기준 조화 세계 포럼(WP29)이 제정한 차선 유지 지원 기능에 관한 국제 기준을 도입하고 있으며, 핸들을 놓는 운전을 하면 15초 이내에 경고가 울리고, 65초 이내에 지원 기능이 정지된다고 규정하고 있다.

8. 추가 발전 방향

차선 유지 보조(LKA)는 차선 이탈 경고 시스템에서 더 나아가, 차량이 차선을 유지하도록 자동 조치를 취하는 기능이다. 일부 차량은 어댑티브 크루즈 컨트롤과 차선 유지 시스템을 결합하여 안전성을 더욱 높이기도 한다.

이러한 기능들의 조합은 반자율 주행 차량을 만들지만, 대부분의 경우 운전자가 차량을 계속 제어해야 한다.^[83] 이는 차선 유지 기능과 관련된 여러 제한 사항 때문이다.^[83]

현대 차량 시스템에서 차선 유지 보조 시스템은 허프 변환, 캐니 에지 감지와 같은 이미지 처리 기술을 사용하여 구현된다. 이러한 고급 이미지 처리 기술은 차량 전면에 부착된 전방 카메라에서 차선 데이터를 추출한다. 엔비디아의 Drive PX1과 같은 강력한 컴퓨터를 사용한 실시간 이미지 처리는 차선 감지 알고리즘이 핵심 역할을 하는 완전 자율 주행 차량 구현을 위해 많은 자동차 OEM에서 사용하고 있다. 딥 러닝, 신경망 기술을 이용한 고급 차선 감지 알고리즘도 개발되고 있다.^[28] 엔비디아는 신경망 기반 학습 메커니즘을 사용하여 차선 유지를 포함한 자율 주행 기능을 개발하는 데 높은 정확도를 달성했다. 이들은 자동차 전방 카메라를 사용하여 경로를 주행하게 한 다음, 도로의 조향 입력 및 카메라 이미지를 신경망에 공급하여 '학습'시킨다. 그러면 신경망은 도로의 차선 변경에 따라 조향 각도를 변경하고 차선을 중앙에 유지할 수 있게 된다.^[29]

차선 유지 보조 메커니즘은 차량이 차선을 벗어나기 시작하면 반응적으로 차선을 다시 돌리는 방식, 또는 능동적으로 차량을 차선 중앙에 유지하는 방식으로 작동할 수 있다. 자동차 회사들은 반응형 차선 유지 보조(LKA)와 능동형 차선 중앙 유지 보조(LCA)를 모두 '차선 유지 보조'라는 용어로 통칭하기도 하지만, 이러한 용어는 점차 구분되고 있다.

테슬라는 자사의 어댑티브 크루즈 컨트롤 시스템과 함께 가장 진보된 차선 보조 시스템(LKA의 일종)을 사용하여 '오토파일럿'으로 판매하고 있다.^[30]

2020년, UNECE는 특정 도로에서 최대 60km 속도의 차선 유지 및 적응형 속도와 같은 기능을 포함하는 자동 차선 유지 시스템 (ALKS) 규정을 발표했다.

테슬라는 차선 유지 보조와 운전자 입력 없이 자동 차선 변경과 같은 기능을 포함한다. 차선 보조와 유사한 기술은 자동 주차 기능에도 사용된다.

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