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과제기본정보

자율협력주행을 위한 미래도로 설계 및 실증 기술 개발1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 자율주행 기술개발 혁신사업 과제번호 21AMDP-C160881-01
국가과학표준분류 1순위 화학공정 | None | None 적용분야 교통/정보통신/기타 기반시설
2순위 원자력 | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 원자력 | None | None 과제유형 개발
과제명 자율협력주행을 위한 미래도로 설계 및 실증 기술 개발
주관연구기관 한국건설기술연구원
총괄연구 책임자 성명 윤덕근
소속 한국건설기술연구원 직위 박사
전화번호 031-910-0114 FAX -
총 연구기간 2021-04-01 ~ 2025-12-31
당해연도 연구기간 2021-04-01 ~ 2021-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
1차년도 2,000,000,000 15,800,000 142,200,000 158,000,000 2,158,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ● 운전 제어권이 운전자 중심에서 시스템(자율주행시스템)으로 변화됨에 따라 도로를 구성하고 있는 도로 생태계가 변화되고 있으며, 전통적인 도로 시설물(도로 시스템)에 대한 물리적, 기술적 변화가 요구됨
― 국내의 자율주행 기술 수준은 19년 기준 세계 최고 기술국(미국) 대비 82.4% 정도로써, 자율주행차 운영을 위한 도로 인프라 측면에서의 대비가 필요한 상태(2019 ICT 기술수준조사 보고서, IITP)
― 또한, 자율주행차의 진입 비율은 지속적으로 증가할 것으로 예측되고 있으며, Lv.2 시장은 2027년 이후로 감소하고, Lv.3, Lv.4/4+가 가능한 자율주행차가 2030년 이후 지속적으로 증가할 것으로 예측됨(Navigant Research, 2019)

● 자율주행차 도입 및 운영을 뒷받침할 수 있는 도로 인프라 기술의 제도적 기반 구축은 초기 단계로써, 이를 대비하기 위한 도로 인프라 구축 관점에서 요구되는 요소 기술 및 세부 기술사양의 개발이 필요함
― 기존의 도로 설계 기준에서는 일반 차량(자율 주행 기능 없는 차량)과 운전자의 인지 반응 시간, 시거 등을 고려하여 도로를 설계하였으나, 자율주행차의 메커니즘을 고려한 도로 설계 및 자율협력주행 지원을 위한 지원 기술 등을 제시하지 못함
― 국내에서는 간선도로급 이상에서 자율주행차를 시험 운영할 수 있는 기술을 확보하였으나, 기존의 일반도로에서 시험 주행한 형태이므로, 자율주행차의 지속적인 증가에 따른 자율주행차를 위한 전용도로(차로)를 설계를 위한 기술 확보가 필요함
― [자율주행자동차 상용화 촉진 및 지원에 관한 법률] 제6조(자율주행 안전구간의 지정)에서는 자동차전용도로 중 안전하게 자율주행 할 수 있는 구간(“자율주행 안전구간”)을 지정하도록 제시하고 있으며, 관련 연구에서도 자율주행자동차의 안전, 운행 지원을 위한 인프라 마련 및 확대 부분을 언급함(국토연구원, 2019)
― 또한, ‘도심도로 자율협력주행 안전?인프라 연구 사업(국토교통부)’ 등을 통해 도시부 도로에서 주행 가능한 기술을 개발하고 있으나, 주요 교차로 등에서 신호등과의 자율주행차가 운행할 수 있는 도로 인프라 설계 기술이 부재하므로, 도로 인프라 측면에서 자율주행차 대응을 위한 기준 및 지침 개발이 필요함

● Lv4./4+ 이상의 자율주행차는 운전자가 차량의 주행에 개입하지 않는 단계로써, 기존에 사람이 운전하여 주행하는 행태와 다른 특성이 나타날 것으로 예상됨
― 기존의 일반 차량에서 나타날 수 없는 특징인 화물차 군집주행 기술은 시험 도로 및 공용 도로에서 시연되었으나(국토교통부), 용량 편람에서는 군집 주행 등에 대한 교통 운영 방안 등을 제시하지 못함

● 실도로에 자율주행차 주행시의 주행 안전성을 평가할 수 있는 판단 기준 부재
― 국내 자율주행은 2016년 11월부터 네거티브 방식으로 변경 어린이 및 노인보호구역 등 일부 구간 및 주행이 금지된 도로를 제외하고 전부 다 주행할 수 있는 방식으로 변경하였으나, 실도로에서 주행 가능성을 평가할 수 있는 판단 기준 부재
― 자율주행차의 시험 주행을 위해서는 국토교통부 장관의 임시운행허가가 요구되며, 또한, ‘자율주행자동차의 안전 운행 요건 및 시험 운행에 관한 규정’에서는 사전 시험 주행(5,000km)을 요구함
― 이는 자율주행차 중심의 성능에 초점이 맞춰져 있으며, 도로 인프라 환경에서 자율주행차가 운행 가능한 환경인지 판단할 수 있는 기준은 부재

● Lv.4/4+의 자율주행 시대에 대응하기 위한 미래도로 인프라 기반의 실증이 필요한 시점임
― 국토통부에서는 자율주행 시범운행지구 지정 사업을 통해 전국 6곳(서울, 충북?세종, 세종, 광주, 대구, 제주)을 자율주행자동차 시범운행지구로 지정하여 운전자의 운전 개입이 요구되는 자율주행 기술을 실증함
― 특히, 최근 개발이 완료된 실증과 시범운영이 요구되는 Lv.4/4+의 자율주행 시대를 대비하기 위해서는 도로 인프라가 연계된 고도화된 설계 기술 개발이 필요할 것으로 판단됨

● 따라서, 본 연구 개발을 통해 Lv.4/4+의 자율주행 시대를 대비하기 위하여 도로 고도화 설계기술 및 기준을 개발하고, 자율주행 차량의 운영을 고려한 차량의 용량 분석 및 안전성 평가 기술을 개발함. 또한, 실주행 기반의 실증을 통해 세부 기술사양, 설치기준 실증 및 서비스 지원을 위한 기술을 개발함
― 자율협력주행 도로의 기반 시스템 요소기술 및 요구사항 정의
― 안전한 자율협력주행을 위한 도로 고도화 설계기술 및 시스템 세부 기술사양 개발
― 자율협력주행 도로시스템 설치기준(안) 제정 및 제도화
― 도로교통상황을 고려한 자율주행 전용차로(도로) 등 설치 기준 및 기술 개발
― 도로 고도화 설계기술 실증 및 안전성 평가기술 개발
― 자율협력주행 차로(도로) 실 구축을 통한 기술사양 적정성 평가기술 개발
최종목표 1. (도로 고도화 설계기술 및 기준 개발) 자율주행차량과 도로 시스템의 Connectivity 확보와 자율주행의 안전성 및 효율성 향상을 위한 자율협력주행 도로시스템의 계획, 설계, 설치 및 운영을 위한 세부 기술사양 개발
- 자율협력주행 도로의 기반 시스템 요소기술 및 요구사항 정의
- 안전한 자율협력주행을 위한 도로 고도화 설계기술 및 시스템 세부 기술사양 개발
- 자율협력주행 도로시스템 설치기준(안) 제정 및 제도화
2. (미래도로 실증 및 안전성 평가 기술개발) 실도로 기반 기술사양, 설치기준 실증 및 서비스 지원 기술 개발
- 도로교통상황을 고려한 자율주행 전용차로(도로) 등 설치 기준 및 기술 개발
- 도로 고도화 설계기술 실증 및 안전성 평가기술 개발
- 자율협력주행 차로(도로) 실 구축을 통한 기술사양 적정성 평가기술 개발
※ 자율협력주행 미래도로 설계 및 실증 기술은 테스트베드, 리빙랩 등에서 검증
연구내용 및 범위 연구의 최종 목표 달성을 위해 3단계로 단계별 목표를 설정했으며, 단계별 목표 및 연구 내용을 아래와 같이 제시함
- 3단계 및 5차년으로 구성

?(1단계) 자율주행 미래도로 인프라 설계를 위한 개념 확립 및 기초 기술 개발
?(2단계)자율주행 미래도로 인프라 설계 기술 및 안전성 평가 실증 기반 구축
?(3단계) 자율협력주행을 위한 미래도로 설계 기술 개발

각 단계별 목표에 따른 연구 내용은 다음과 같이 구성하여 제시함
?(1단계) 자율주행 미래도로 인프라 설계를 위한 개념 확립 및 기초 기술 개발
- 자율주행 전용차로(도로) 구축을 위한 도로 설계 요소 도출 및 적용
- 자율협력주행을 위한 도로 안전성 평가 기술 개발
- 협의체 운영, 자율협력주행 도로시스템 설치기준(안) 개발, 자율협력주행 도로 설치기준(안) 개발
- 자율협력주행을 위한 미래도로 설계 요소를 반영한 도로 생성
- 도로시설 및 교통시설 고도화 설계기술 개발
- 자율주행차에 대한 교통류 이론 체계 정립, 운행 패턴 예측을 통한 Flex Zone 설계변수

(2단계)자율주행 미래도로 인프라 설계 기술 및 안전성 평가 실증 기반 구축
- 실주행 기반 도로 설계 기술 개발 및 적용
- 주행-교통류 시뮬레이션 연계 기반 도로 안전성 평가 기술 개발 및 실도로 적용?평가
- 설치기준(안) 제도화 건의 및 협의체 운영(공청회 진행), 자율협력주행 도로시스템 유지관리 체계 구축을 위한 유지관리 매뉴얼(안) 작성, 설계기준(KDS), 표준시방서(KCS)(안) 작성
- 자율 협력주행 대응을 위한 미래도로 구축 설계 및 실증
- 교통시설별 고도화 및 도로 공간 활용 설계기술 개발교통류 이론을 고려한 도로시설 및 지정체 분석 체계 정립 및 모델 개발, 가상 환경 기반의 도심부 SAV 운행 평가 및 Flex Zone 설계기술 개발

(3단계) 자율협력주행을 위한 미래도로 설계 기술 개발
- 자율협력주행 대응 도로 설계 편람(안) 개발
- 자율협력주행을 위한 도로 인프라 안전성 평가 가이드라인 제시
- 실증기반 도로시스템 설치 기준 및 유지관리 매뉴얼(안) 마련, 자율협력주행 관련 도로 설계기준 관계법령 개정(안) 검토, 자율협력주행 관련 기준에 대한 KDS와 KCS 제정(안) 고시 추진
- 자율협력주행을 위한 미래도로 설계 기술 개발
- 도로시스템 리빙랩 평가 및 검증기술 개발 지원
- 자율주행 시뮬레이션 모델 신뢰도 향상 방안 및 도심부 Flex Zone 운영 표준화 기술 개발 및 가이드라인 구축
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 ― 주관연구개발기관(한국건설기술연구원):자율주행 전용차로(도로) 구축을 위한 도로 설계 요소 도출
― 공동연구개발기관(한양대학교):자율협력주행을 위한 도로 인프라 안전성 평가 기반 구축
― 공동연구개발기관(한국도로협회):자율협력주행 도로 시스템 관련 기술 조사 및 분석, 자율협력주행 도로 설치기준 관련 검토, 기술 수요 조사, Working Group 및 미래도로 설계 협의체 구성
― 공동연구개발기관(동성엔지니어링):자율협력주행을 위한 미래도로 설계 요소를 반영한 도로 생성
― 공동연구개발기관(동일기술공사):자율주행차 도입에 따른 교통류 측면에서의 도로 설계 요소 도출
― 공동연구개발기관(대한교통학회):자율주행차에 대한 교통류 이론 체계 정립 및 도심부 자율주행 공유차(SAV) 운행 수요 알고리즘 개발을 통한 Flex Zone 개념 정립
― 주관연구개발기관(한국건설기술연구원):자율주행 전용차로(도로) 구축을 위한 도로 설계 요소 도출
― 공동연구개발기관(한양대학교):자율협력주행을 위한 도로 인프라 안전성 평가 기반 구축
― 공동연구개발기관(한국도로협회):자율협력주행 도로 시스템 관련 기술 조사 및 분석, 자율협력주행 도로 설치기준 관련 검토, 기술 수요 조사, Working Group 및 미래도로 설계 협의체 구성
― 공동연구개발기관(동성엔지니어링):자율협력주행을 위한 미래도로 설계 요소를 반영한 도로 생성
― 공동연구개발기관(동일기술공사):자율주행차 도입에 따른 교통류 측면에서의 도로 설계 요소 도출
― 공동연구개발기관(대한교통학회):자율주행차에 대한 교통류 이론 체계 정립 및 도심부 자율주행 공유차(SAV) 운행 수요 알고리즘 개발을 통한 Flex Zone 개념 정립
연구성과 기술적 기대성과 - 현재 자율협력주행 차량관련 실증 시장은 자율협력주행 기술의 평가 및 보완 개발보다는 지역 이벤트 식의 실증만 이루어지는 경향이 있어 본 자율협력주행 차량 평가시스템을 통한 도로, 기술 등의 장애요인을 확인하여 기술 보완 효과가 증대될 수 있음
- 자율협력주행 안전도 성능평가 시스템을 이용하여 실제 적용되는 도로환경이 갖는 불확실성에 대한 테스트 수행 및 보완기술 개발로 기술 고도화 가능
- 자율주행기반 미래교통체계 구축, 도로인프라 중심 자율협력주행 및 첨단교통관리 서비스 개발 및 실증 기술 확보
- 미래 자율주행시대에 대형 화물차량 군집주행 증가에 대비한 도로 곡선 반경, 회전교차로(Roundabout) 반경 등 도로 인프라 핵심 설계요소에 대한 안전성 확보
- 기존의 운전자 인지반응 특성 기반의 도로 계획 및 설계 방식을 벗어나 자율주행을 고려한 새로운 설계 및 용량 편람을 제시함으로서 국내 도로 건설 산업 전반의 고도화 및 관련 산업 확대에 핵심적 영향
- 자율협력주행을 위한 도로시스템에 대한 합리적 설계기준 제공과 기술확보를 통해 기술개발을 위한 방향 제시 및 기술력 확보 유도
- 자율협력주행 실증을 통한 누적 주행 거리확보 및 선진국과의 자율주행 기술격차 감소
사회 경제적 파급효과 - 본 연구개발을 통하여 국내 기술의 글로벌 경쟁력을 강화하고 자율협력주행 도로분야 새로운 신산업 발굴 및 해외 도로 건설사업 수출 확대에 기여
- 운전자의 체감 안전도와 도로의 시험평가를 통한 자율협력주행 대응 도로산업 발전 도모
- 기술사양서에 수록된 차량특정기술(SIM카드 등), 통신중계기 등 통신인프라 확대에 따른 관련 제조산업 활성화
- 자율주행 차량 관련 도로산업 발전에 기여
- 자율주행차의 상용화 촉진을 통한 자율주행차의 기술혁신 및 자율주행 서비스 신산업 창출
- 실증을 통한 자율협력 주행차량의 안전성을 평가함으로써 자율협력 주행 및 도로의 안전요소를 확보할 수 있음
- 자율협력주행 대응 도로 주행 중 운전자의 생체정보를 고려하면서 안전도를 평가하여 도로설계 지침에 활용하기 때문에 운전자(탑승자)의 심리적 안전도를 높일 수 있음
- 도입단계인 국내기술의 실증 및 제도화를 통한 국내기술 경쟁력 강화, 새로운 도로 분야 산업 발굴 및 해외 도로건설 사업 수출 확대에 기여
- 자율주행 차량 운행의 안정성 확보
- 도로관리기관 등에 자율협력주행 도로시스템 구축을 위한 통일되고 일관된 도로시스템 기준 제공
활용방안 1. 자율협력주행 대응 미래도로 설계에 활용
- 연속류 및 단속류의 도로시설별 평가를 통한 자율협력주행 대응 도로설계 지침 마련
- 자율협력주행 대응 교통영향 분석을 파악할 수 있음
- 심리적 안전도를 고려한 자율협력주행 대응 도로 설계를 수행할 수 있음
- 자율협력주행 대응 도시부 주요 차량 시설 및 고도화 설계에 가이드
2. 자율협력주행 대응 미래도로 산업에 활용
- 자율협력주행차량을 실도로에 테스트를 함으로써, 도로를 평가하여 미래도로산업 확장에 도움
- 도로 평가시스템을 이용하여 자율협력주행 대응 도시부도로, 지하도로, 교차로 등 관련 산업 평가에 활용
3. 자율주행 지원을 위한 도로 인프라 핵심 설계기술 기술사양서 개발
- 단편적으로 개발되거나 구현되고 있는 도로 인프라 및 통신기술들을 기술사양서에 집약적으로 포함함으로서 자율주행시대에 앞서 도로에 적용해야한 기술에 대한 기술 사양 제시
4. 자율협력주행을 위한 유지관리 매뉴얼(안) 작성
- 자율주행 지원을 위한 도로 인프라 및 부대시설의 유지관리를 위한 매뉴얼로서 도로 관리자에게 기후, 돌발상황 등에 대한 대처방안과 자율주행의 안정성 확보를 위하여 부대시설에 대한 점검 시기, 방법 등을 제시
5. 도로교통상황을 고려한 설계기준(안) 마련 및 제도화
- 기존의 운전자 인지반응 특성 기반의 도로 계획 및 설계 방식을 벗어난 자율주행 전용차로 등 자율주행 시 도로교통상황을 고려한 설치 기준 및 기술 개발
- 설계기준을 제도화함으로써 자율주행을 고려한 도로설계 기준 등을 실제 도로 설계 및 개선에 원활하게 적용할 수 있게 함
6. 자율주행 모빌리티 실증을 통해 자율주행 대응 도로 계획 및 설계에 활용
- 현재 자율주행 차량은 운전자가 인지하고 행동하는 것을 지원하기 위해 설계된 기존의 도로시스템을 기반으로 개발되어 자율주행시 도로가 어느 수준까지 개입하고 기여할 수 있는가에 대한 정의가 명확하지 않음
- 자율주행 모빌리티 실증을 통해 자율주행 대응 도로의 설계 및 용량 편람을 제시함으로써, 국내 도로·건설 산업 전반의 고도화 및 관련 산업 확대에 영향
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 도로 설계 용량 자율협력주행 기준 실증
영문 Road Design Capacity Connectivity Autonomous Vehicle Guideline Field Test
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