운전자의 개입 없이 스스로 판단하고 주행하는 레벨4 자율주행 시대가 가까워지고 있지만, 이를 객관적으로 검증할 수 있는 안전성 평가 체계는 아직 초기 단계에 머물러 있다. 자율주행 기술의 성능뿐 아니라 고장 발생 시 차량이 얼마나 안전하게 대응할 수 있는지 검증하는 것이 상용화의 핵심 과제로 떠오르는 이유다.

에스더블유엠^SWM은 이러한 과제를 해결하기 위해 ‘Lv.4 자율주행 시스템 고장 재현 및 통합 안전 검증 기술 개발’ 과제를 수행했다. 자율주행차에서 발생할 수 있는 다양한 고장을 분석하고 재현해 차량의 대응 능력을 검증하는 기술이다.

현재 자동차산업에는 ISO 26262 같은 기능안전 표준이 존재하지만, 운전자 개입 없이 스스로 판단하고 대응해야 하는 레벨4 자율주행을 평가하기 위한 기준은 아직 정립 단계에 있다. 레벨3까지는 시스템에 문제가 발생하면 운전자가 개입하는 것이 전제된다. 반면 레벨4는 고장이 발생했을 때의 대응까지 차량 스스로 수행해야 한다. 센서 이상이나 통신 장애가 발생하더라도 차량이 안전하게 주행을 지속하거나 스스로 안전한 상태에 진입해야 한다는 의미다.

이번 과제는 이러한 레벨4 자율주행의 안전성을 어떻게 평가하고 검증할 것인가에 대한 기준과 방법론을 마련하기 위해 추진됐다. 최근 기능안전(ISO 26262)과 의도된 기능의 안전^SOTIF❶을 아우르는 레벨4 자율주행 전용 국제표준 ISO 5083 제정이 추진되면서, 국내에서도 이에 대응할 수 있는 검증 체계와 기반 기술 확보의 필요성이 커지고 있다.

에스더블유엠은 2018년부터 자율주행 기술 개발에 뛰어든 국내 자율주행 전문 기업이다. 국내 최초 로보택시 실증사업에 참여했으며, 현재 강남 도심에서 로보택시를 운영하며 복잡한 교통 환경에서 확보한 고품질 데이터를 기반으로 자율주행 기술을 고도화하고 있다.

과제의 핵심은 ‘고장 재현^{Fault Reproduction}’ 기술이다. 센서 오작동, 통신 장애, 소프트웨어 오류 등 실제 차량에서 발생할 수 있는 다양한 고장을 인위적으로 만들어 시스템의 대응능력을 검증하는 방식이다. 특히 자율주행차는 소프트웨어와 센서, 통신시스템이 복합적으로 작동하는 만큼 고장의 형태도 매우 다양하다. 연구진은 자율주행 시스템 분석을 통해 도출한 고장들을 위험도와 특성에 따라 분류하고, 이를 반영해 다양한 고장 시나리오를 구축했다. 이후 HIL^{Hardware-in-the-Loop}, VIL^{Vehicle-in-the-Loop}, 실차 시험을 단계적으로 연계한 다층 검증 체계를 적용해 고장의 특성과 위험도에 따라 가장 적합한 환경에서 검증을 수행했다.

이번 연구의 진짜 의미는 고장 발생 시 대응 방안을 검증한 데만 있지 않다. 기존 안전 검증이 ‘고장이 발생했을 때 차량이 어떻게 대응할 것인가’에 초점을 맞췄다면, 연구진은 한 걸음 더 나아가 레벨4 자율주행차에서 어떤 고장이 발생할 수 있는지부터 체계적으로 분석했다. 당시에는 레벨4 자율주행 시스템을 대상으로 한 고장 분석 사례 자체가 거의 없었던 만큼, 연구진은 자율주행 소프트웨어와 센서, 통신시스템을 세분화해 잠재 고장을 도출하고 표준 위험도 분석 기법인 FMEA ^{Failure Mode and Effects Analysis}를 적용해 고장의 우선순위를 정량적으로 평가했다. 이는 향후 자율주행 안전성 평가 가이드라인을 마련하거나 검증 체계를 표준화하는 과정에서도 중요한 기반이 될 수 있다.

또한 연구진은 ISO 26262뿐 아니라 센서의 성능 한계나 오인식으로 인해 위험이 발생하는 상황을 다루는 SOTIF(ISO 21448) 개념까지 반영해 좀 더 폭넓은 안전 검증 체계를 구축했다. 이를 통해 단순한 기능 고장뿐 아니라 자율주행 시스템이 실제 환경에서 마주할 수 있는 다양한 위험 요소까지 평가할 수 있는 기반을 마련했다. 연구진은 표준 기반의 분석과 검증 절차를 통해 레벨4 자율주행 시스템의 안전성을 평가할 수 있는 최소한의 기준과 방법론을 제시했다는 평가를 받고 있다.

이번 과제는 단순히 고장을 찾아내는 데 그치지 않는다. 레벨4 자율주행의 핵심인 ‘고장 감내^{Fail-Operational}’ 능력을 확보하는 것이 목표다. 예를 들어 경미한 고장이라면 제한된 성능으로 주행을 이어가고, 심각한 고장이라면 비상등을 켠 뒤 안전한 장소로 이동해 정차하는 등 상황별 대응 전략을 적용하는 것이다. 이를 위해 다양한 기관이 개발한 고장 대응 기술과 연계해 실제 차량 수준의 안전성을 검증했다. 연구진은 이러한 검증 체계가 레벨4 자율주행의 핵심 기반이 될 것으로 기대하고 있다.