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과제기본정보

화물차/도로인프라 상태정보 융합 동적 안전성 평가기술 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-C162388-01
국가과학표준분류 1순위 화학공정 | None | None 적용분야 교통/정보통신/기타 기반시설
2순위 원자력 | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 농림·수산 | 재배·생산 기술 | None 과제유형 개발
과제명 화물차/도로인프라 상태정보 융합 동적 안전성 평가기술 개발
주관연구기관 한국자동차연구원
총괄연구 책임자 성명 윤득선
소속 한국자동차연구원 직위 책임연구원
전화번호 041-559-3182 FAX 041-559-3111
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 1,000,000,000 18,000,000 162,000,000 180,000,000 1,180,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ○ (연구개요) Lv.4/4+의 자율주행 시대에 대응하기 위하여 화물차의 동적하중을 실시간으로 감시하여 사고예방에 기여하고 향후 물류군집주행으로 인한 도로의 피해도를 효율적으로 줄이기 위하여 자율화물차와 미래도로 리빙랩 인프라 기반의 실증을 통한 안전성 평가기술 개발이 필요한 시점임

○ (개발전략) 국토교통부에서 지정한 자율주행 시범운행지구 전국 6곳(서울, 충북·세종, 세종, 광주, 대구, 제주) 및 테스트배드 및 일반도로 실주행 실증을 통해 자율상용차의 주행 시 종/횡방향 동적 안전성 및 위험도를 실시간으로 평가하는 알고리즘과 센서 시스템을 개발하고 신뢰성을 검증함

○ (실증전략) 상용차의 정적하중과 차속, 도로의 동적요소(기울기, 곡률반경, 도로선형 등)에 따른 동적 하중의 변화로 인하여 상용차의 주행 시 안전성이 변화하므로 실시간 위험도 및 제동거리의 예측을 통하여 자율상용차의 실시간 안전영역과 도로인프라의 안전영역의 실시간 융합을 통하여 안전성을 확보를 실증함

○ (실증 시나리오 개발) 상용차 테스트베드 및 실증도로 기반의 시나리오 및 테스트 케이스를 개발함으로써 상용차와 도로인프라가 연계된 주행안전성 및 위험도 예측, 제동거리 예측 알고리즘을 반복, 재현 실증을 통하여 상용차의 종방향(추돌)/횡방향(전복) 안전성의 신뢰성을 확보함

○ (자율화물차의 동적하중 계측 시스템 개념) 국토교통부에서는 Lv4/4+ 전용도로의 설계 및 운영을 통하여 미래도로 인프라 기반의 도로운영 효율성을 높이고 Flex Zone과 같이 도로 공유를 통하여 자율화물차의 사고예방, 물류최적화, 과적예방 및 감시체계구축을 추구하고 있음
- 향후 화물차의 군집주행 및 도로정보 융합 기반의 자율협력주행이 상용화되는 시대를 대비하여 자율주행 하드웨어 플랫폼과 동적 안전성 평가기술이 융합되어야 함

○ (자율주행화물차 동적상태 안전성 평가 시스템의 실증 시나리오) 자율화물차의 테스트베드 및 실도로 기반의 평가를 통한 안전성 평가는 시뮬레이션 기반의 시나리오 개발이 선행되어야 하며 실증 사이트의 물리적 특성(도로 마찰계수, 날씨, 트래픽 차량, 도로선형 등)을 최대한 반영하여 테스트케이스를 도출함
최종목표 ○ 자율주행 화물차를 위한 동적 안전성 평가기술 개발 및 실증
- 실시간 주행정보 기반 상용차 하중 및 도로 기울기 연산 로직 개발
- 차량 동적상태 및 도로인프라 상호작용에 따른 기계학습 기반 실시간 위험도 평가 알고리즘 개발
- 주행방향/횡방향 동적 안전성 평가 알고리즘 개발 및 평가 체계 구축
- 실 도로 기반 동적 안전성 시험평가 기준(안) 도출
- 화물차 동적 안전성 평가 시스템의 실 도로 기반 실증 평가

○ 자율화물차를 위한 도로인프라 상태정보 융합 동적 안전성 센싱 시스템 개발
- 화물차 동적 운행중량 및 도로 선형 실시간 센싱 모듈
- 동적 운행 축/총중량 산출용 자율구동형 전원 모듈 (다축, 자가발전 Plug&Play)
- 통합 인터페이스 모듈 무선 데이터 전송 및 상태정보 융합 동적 안전 평가시스템
연구내용 및 범위 ○ [1단계] 연구내용 및 범위
- 실시간 위험도 예측 모델(제동거리, 롤오버)에 대한 시뮬레이션 및 기계학습 기반 시뮬레이션 환경의 동적 안전성 평가 알고리즘 개발
* 트럭&트레일러 시뮬레이션 모델을 이용하여 주행 시나리오에 따른 입력 및 출력 데이터 취득
* 시뮬레이션 데이터 가공 및 학습/평가 데이터 셋 구축을 통한 지도 학습(supervised learning)기반의 위험도 예측 평가 알고리즘 개발
* 실시간 위험도 예측 모델(제동거리, 롤오버)에 대한 실차기반 주행 데이터 수집
- 자율주행 화물차용 동적 운행중량 센서모듈 및 차상 도로정보 센싱모듈 개발
* 주행정보 적용 화물차 운행중량 측정 알고리즘 및 실시간 도로정보 적용 동적 운행중량 보정 알고리즘 설계
* 시제품 센서 모듈를 활용한 데이터 수집 및 화물차 동적 센서모듈 시제품 개발 (운행중량 센서모듈 및 도로정보 센싱모듈)
- 차량 내 에너지원 분석 및 에너지 하베스팅 모듈, 저전력 무선 통신 모듈 개발
* 에너지하베스팅 메카니즘 개발 및 저전력 근거리 무선 네트워크 프로토콜 선정
* 에너지하베스팅 모듈설계 및 제작(전력 관리회로 및 저전력 무선통신모듈 개발)
- 도로 기울기 연산 로직 개발 및 동적 안전성 평가시스템의 센서 평가기준 구축
* 실시간 도로 기울기 연산 로직 개발 및 동적 안전성 평가 시스템의 실 도로 환경 조건 분석 및 적용 센서의 적합성/신뢰성 검토 기준 도출
* 동적 안전성 평가시스템의 실 도로 환경 조건 분석 및 적합성/신뢰성 평가 기준 제시

○ [2단계] 연구내용 및 범위
- 실 주행데이터 기반의 동적 안전성 평가 알고리즘 개발 및 통합 인터페이스 모듈 개발
* 기계학습 기반 실 주행 데이터 셋을 이용한 동적 안전성 평가 알고리즘개발 및 통합 인터페이스 모듈 시제품 설계
* 테스트베드 기반 동적 안전성 평가 알고리즘 및 통합 인터페이스 모듈 실증, 시스템 고도화
* 상태정보 융합 동적 안전성 평가 시스템의 로직 탑재 HW 성능 고도화, UI설계 및 제작
- 자율주행 화물차 동적 상태정보 계측 시스템 개발 및 시험도로 검증
* 자가발전 센싱기반 자율 구동형 화물차 상태정보 계측 융합센서 개발 및 실증
* 화물차 동적 상태정보 계측 시스템 통합단말기 시제품 개발
* 화물차 상태정보 계측 융합센서 모듈 및 통합단말기 개별 신뢰성 인증시험 (내환경성)
- 자율 구동을 위한 전원 공급 장치 모듈화 개발과 저전력 무선 네트워크 구현 및 성능 시험
* 자율 구동 전원 장치 설계 및 제작과 저전력 무선 네트워크 연구
* 자율 구동 전원 장치 성능 테스트 및 고도화 연구
* 자율 구동 전원 장치 고도화 및 무선 네트워크 성능 시험
- 화물차 동적 안전성 시험 평가 기준 구축
* 화물차 동적 안전성 시험 평가 시나리오 개발
* 화물차 동적 안전성 시험 평가 체계 구축

○ [3단계] 연구내용 및 범위
- 화물차 동적 안전성 평가 시스템의 실 도로 기반 실증 평가
* 상용차 대상 실증 Proving Ground 기반 주행시험로 분석 및 실도로 주행코스 선정
* 주행시험장 및 실 도로 기반의 화물차 동적 안전성 평가 시스템 실증 및 상태 정보 융합 동적 안전성 평가 시스템 안정화
- 상태정보 융합 동적 안전평가시스템 연계 실도로 검증
* 상태정보 융합 동적 안전평가시스템 연계 실도로 검증 및 도로조건(노면상태 포함)별 시험도로 주행시험
* DTG 연계 중량정보 전송(안) 검토 및 화물차 동적 상태정보 계측 시스템 모듈별 양산 프로세스 추진
* 자율주행 화물차용 센서 모듈 시험 인증 규격 제안
- 자율 구동 전원 장치 및 무선 통신 모듈 시제품 제작 및 실차 테스트
* 자율 구동 전원 장치 시제품 제작 및 실차 검증
* 저전력 무선 통신 모듈 시제품 제작 및 네트워크 실차 검증
- 화물차 동적 안전성 시험 평가 기준 테스트베드 적용 및 보완
* 시뮬레이션 데이터와 실제 시험 데이터 간의 비교 검증을 통한 시험 평가 시나리오 및 체계를 보완 및 강화
* 시가지도로, 국도, 간선도로, 고속도로 등의 도로 구축을 통해 교차로 회전, 분류, 합류 등 교통상충을 고려하여 테스트베드 적용
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 ○ 주관연구개발기관(한국자동차연구원) : 실시간 위험도 예측 모델에 대한 실 주행/시뮬레이션 데이터 수집
○ 공동연구개발기관((주)유디엔에스) : 자율주행 화물차용 동적 운행중량 센서모듈 및 차상 도로정보 센싱모듈 개발
○ 공동연구개발기관((주)코아칩스) : 전원 공급 장치 사양 도출 및 에너지 하베스팅 메카니즘 개발, 저전력 근거리 무선 통신 연구
○ 공동연구개발기관(중부대학교 산학협력단) : 실시간 도로 기울기 연산 로직 개발 및 적용 센서의 적합성/신뢰성 검토 기준 도출
○ 주관연구개발기관(한국자동차연구원)
- 실시간 위험도 예측 모델(제동거리, 롤오버)에 대한 시뮬레이션 데이터 수집
* 트럭&트레일러 시뮬레이션 모델을 이용하여 주행 시나리오에 따른 입력 및 출력 데이터 취득
- 실시간 위험도 예측 모델(제동거리, 롤오버)에 대한 실차기반 주행 데이터 수집(2년차 연계)
* 대상 화물차의 주행 및 도로 정보 측정용 센서 장착
* 데이터 수집 장치를 통해 센서 데이터 수집

○ 공동연구개발기관((주)유디엔에스)
- 세부 연구개발 프로세스 설계
* 1~3단계별 실증시험 대상차종 선정 및 차종 확대 적용가능성 검토 연구
* 실제 차량 대상 연구개발 기초데이터 수집 계획 설계
* 실증시험 가능 시험도로별 변수 설계 및 세부 시험계획 설계
- 동적 운행중량 센서 모듈 개발
* 화물차 동적정보 측정 센서 기술 분석
* 주행정보 적용 화물차 운행중량 측정 알고리즘 설계
* 실시간 도로정보 적용 동적 운행중량 보정 알고리즘 설계
* 데이터수집용 시스템 구성 및 시험차량 설치
* 동적 운행중량시스템 개발용 데이터 수집 시험(실도로 주행시험)
* 동적 운행중량 센서 모듈 설계
* 동적 운행중량 센서 모듈 시제품 제작
- 차량 도로정보 센싱 모듈 개발
* 상용 도로정보 수집 센서 시스템 조사 및 선정
* 도로정보(도로 종/횡 경사도) 연산 알고리즘 개발용 데이터 수집 시험(실 도로 주행시험)
* 차상 도로정보 센싱 모듈 설계
* 차상 도로정보 센싱 모듈 1차 시제품 제작

○ 공동연구개발기관((주)코아칩스)
- 전원 공급 장치 사양 도출 및 에너지원 측정ㆍ분석
* 전원 공급 장치 사양 도출
* 자체 진동, 차축 변위, 배기구 온도 등 에너지원 측정
* 차량 주행 상태 별 에너지원 측정 데이터 분석
- 에너지 하베스팅 메카니즘 개발
* 에너지하베스팅 메카니즘(3종)별 발전 성능 연구
- 저전력 근거리 무선 통신 연구
* 무선 네트워크 프로토콜 분석 및 선정
* 저전력 무선 통신 모듈 기능 구현

○ 공동연구개발기관(중부대학교 산학협력단)
- 실시간 도로 기울기 연산 로직 개발
* 실시간 도로 기울기 연산 알고리즘 개발 방법 도출
* 실시간 도로 기울기 연산 알고리즘 개발
- 동적 안전성 평가 시스템의 실 도로 환경 조건 분석 및 적용 센서의 적합성/신뢰성 검토 기준 도출
* 기존의 안전성 평가방법 검토
* 기존의 평가방법을 토대로 적합성/신뢰성 검토 기준 도출
연구성과 기술적 기대성과 ○ 기술적 기대성과
- 현재 자율화물차 차량관련 실증은 자율협력주행에 필요한 요소기술의 평가 및 보완 개발보다는 지역 이벤트 식의 실증만 이루어지는 경향이 있어 본 자율화물차의 동적하중 안전성 평가기술개발을 통하여 도로협력주행 차량 평가시스템을 통한 대형화물차 사고요인을 확인하여 기술 보완 효과가 증대될 수 있음
- 자율협력주행 안전도 성능평가 시스템을 이용하여 실제 적용되는 도로 및 자율화물차의 혼합 환경이 갖는 동적하중 측정의 불확실성에 대한 실증 테스트 수행 및 보완기술 개발로 기술 고도화 가능
- 자율주행기반 미래교통체계 구축, 도로인프라 중심 자율협력주행 및 첨단교통관리 서비스 개발(실증) 기술 등 과제에 결과물이 활용될 수 있도록 오픈플랫폼 형태로 개발이 가능함
- 미래 자율주행시대에 대형 화물차량 군집주행 증가에 대비한 도로 설계 요소(교량 보강도 증가 등)에 대한 안전성 확보
- 자율화물차 실증을 통한 누적 주행 거리확보 및 선진국과의 자율주행 기술격차 감소와 물류관련 빅데이터의 구축이 가능함
사회 경제적 파급효과 ○ 경제적ㆍ산업적 측면
- 본 연구개발을 통하여 국내 기술의 글로벌 경쟁력을 강화하고 자율협력주행의 화물차 분야 및 물류분야에 새로운 신산업 발굴이 가능하며 해외 수출 확대에 기여가 가능함
- 자율주행 차량 관련 군집물류산업 발전에 기여가 가능함
* 현재의 국내외 자율화물차 관련 연구는 도입단계로서, 국내 기술의 글로벌 경쟁력 강화, 군집물류분야의 새로운 비즈니스 모델의 창출이 가능함
* 자율주행 서비스의 상용화를 통한 자율화물차 센서 부착 및 수리, 유지 보수를 위한 차량정비 기업, C-ITS를 지원하기 위한 도로 인프라 관련 기업 등 새로운 자율주행 후방 비즈니스 창출이 가능함
* 자율주행자동차와 ICT기술(인공지능, 음성인식, 빅데이터 등)을 융합해 사람과 자동차 간의 커뮤니케이션, 고객맞춤형 물류비서, 장거리 주행용 엔터테인먼트 등 사용자 맞춤형 편의 서비스사업 창출

○ 사회적 측면
- 실증을 통한 자율화물차의 안전성을 평가함으로써 자율협력 주행 및 군집물류의 안전 요소를 확보하여 미래형 대형물류 시스템의 효율적 운영이 가능함
- 자율협력주행 대응 도로 주행 중 일반 운전자 및 다른 자율자동차의 운행상황을 고려하면서 안전도를 확보하며 주행함으로써 일반 운전자 및 자율자동차 탑승자의 심리적 안전도를 높일 수 있음
- 도입단계인 국내기술의 실증 및 제도화를 통한 국내기술 경쟁력 강화, 새로운 물류 분야 산업 발굴 및 해외 물류사업 수출 확대에 기여
- 자율화물차의 전국적 운행의 안정성 및 최적화 루트 확보
* 자율화물차의 배치 및 회차 스케쥴 고도화로 자율화물차의 운행 안전성 확보를 통한 이용 확산 도모
- 도로관리기관 및 교통안전 관련 기관 등에 자율화물차의 물류시스템 구축을 위한 통일되고 일관된 통합 안전관리 시스템 기준 제공이 가능함

○ 국가정책과 부합성
- 본 과제를 통하여 개발되는 상태정보 융합 안전평가 시스템은 실증을 통하여 성능을 검증하므로 실증에 관련한 빅데이터(도로의 상태정보, 자율화물차의 상태정보 등이 머신러닝 데이터화 됨)가 구축될 예정이며 도로교통융합 신기술, 자율주행 서비스, 자율주행 생태계에 관련된 과제에 결과물이 활용될 수 있음
활용방안 ○ (4차산업 물류활용) 본 과제를 통하여 개발되는 상태정보 융합 안전평가 시스템은 4차산업의 기간인 빅데이터(도로의 상태정보, 자율화물차의 상태정보 등이 머신러닝 데이터화 됨)가 구축될 예정이며 도로교통융합 신기술, 자율주행 서비스, 자율주행 생태계에 관련된 과제에 결과물이 활용될 수 있음

○ (도로교통융합 신기술 분야) 본 과제를 통하여 개발되는 빅데이터(도로의 상태정보, 자율화물차의 상태정보 등이 머신러닝 데이터 등)는 디지털 도로교통 인프라 정보 플랫폼에 데이터 표준화를 위한 참조 데이터가 될 수 있으며 향후 구축될 리빙랩 시스템에 자율협력주행의 군집주행 감시망 구축에 활용될 수 있음

○ (자율주행 서비스 분야) 본 과제의 성과물인 실시간 동적하중 측정 시스템은 실증 시나리오 및 테스트케이스를 기반으로 차량의 위험도를 실시간으로 분석하여 차량의 종/횡방향 안전성을 판별하고 차량 상태를 관제 및 유관 기관(교통안전공단, 도로교통공단의 DB)에 데이터 공유가 가능함

○ (자율주행 생태계 분야) 본 과제를 통하여 개발되는 자율화물차의 실시간 위험도 예측 알고리즘을 통하여 사고예방 및 최적 운행상태를 유지하며 운행효율성을 높일 수 있으며 사고 시 원인분석에 필요한 데이터 공유를 통하여 충돌안전 평가기준 및 시나리오 개발에 결과가 활용이 가능함

○ 자율협력주행 대응 미래산업도로 설계에 활용
- 자율협력주행차량을 실도로에 테스트를 함으로써 미래산업도로의 지능화 및 고도화에 도움
- 안전성 평가시스템을 이용하여 자율협력주행 대응 도시부도로, 지하도로, 교차로 등 자율화물차의 도시진입 가능성 및 안전성 평가에 활용

○ 자율협력주행을 위한 유지관리 매뉴얼(안) 작성
- 자율주행 지원을 위한 도로 인프라 및 지원시설의 유지관리를 위한 매뉴얼로서 도로 관리자에게 기후, 돌발상황 등에 대한 대처방안과 자율주행의 안정성 확보를 위하여 지원시설에 대한 점검 시기, 방법 등을 제시

○ 도로교통상황을 고려한 동적 안전 기준(안) 마련 및 제도화에 기준을 제시함
- 일반 운전자 인지반응 특성 기반의 도로 계획 및 설계 방식을 벗어난 자율화물차로 등 자율주행 시 도로교통상황을 고려한 안전 기준(안)의 제도화 추진을 위한 기준제시가 가능함
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 자율화물차 동적하중 자율협력주행 주행안전성 실증
영문 Autonomous Truck Dynamic Force Cooperative Automated Driving Driving Stability Field Test
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