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주행환경의 변화를 고려한 부분 자율주행자동차의 제어권 전환 특성 연구

Study on Take-over Characteristics of Conditional Automated Vehicles according to Changes in Driving Environmental

  • 박성호 (아주대학교 일반대학원)

초록/요약

부분 자율주행자동차에서는 운전자의 전방주시 의무가 없어지고 제어권 전환이 발생을 하게 된다. 제어권 전환이 발생하면 운전자는 도로와 주위 환경을 살피고 수동 운전을 시작해야 한다. 제어권 전환은 다양한 주행 환경에서 발생할 수 있으며, 주행 환경에 따라 위험도가 달라질 수 있다. 따라서 다양한 주행 환경이 제어권 전환에 미치는 영향에 대해서 연구할 필요가 있다. 본 연구의 목적은 주행환경의 변화가 제어권 전환에 미치는 영향을 알아보는 것이다. 이를 위하여 제어권 전환과 관련된 기준 및 선행 연구를 검토하여 시사점을 도출하고 본 연구에 반영하였다. 제어권 전환 실험을 위하여 드라이빙 시뮬레이터를 이용한 고속도로를 대상으로 가상 주행 환경을 구축하였다. 기존 연구 고찰을 통해 제어권 전환에 영향을 미치는 주행환경 변수를 교통량, 곡선반경, 기상환경으로 선정하였으며, 드라이빙 시뮬레이터에서 변수의 변화를 구축하였다. 피실험자 101명을 대상으로 실험을 실시하였으며, 수집된 데이터에서 제어권 전환 시간과 제어권 전환 안정화 시간을 도출하였다. 제어권 전환 시간의 평균은 2.50초이며, 제어권 전환 안정화 시간의 평균은 5.45초로 분석되었다. 선형혼합모형을 통해 유의한 변수를 도출한 결과, 제어권 전환 시간에 유의한 변수는 성별, 나이, 강우이며, 제어권 전환 안정화 시간에 유의한 변수는 곡선반경으로 나타났다. 제어권 전환 시간의 타당성을 검증하기 위하여 기존의 연구에서 도출된 제어권 전환 시간과 비교해 본 결과 기존 연구 결과와 유사한 것으로 분석되었다. 제어권 전환 안정화 시간의 타당성을 검증하기 위하여 뇌파 분석을 통해 측정된 제어권 전환 안정화 시간과 비교를 실시하였다. 비교를 위해 두 지표에 대한 상관관계 분석 결과, 상관계수는 0.57로 높은 양의 상관관계를 갖는 것으로 분석되었다. 독립변수의 변화에 따른 계수를 도출하여 향후 주행환경 변화에 따른 적용을 쉽게 활용할 수 있도록 제시하였다. 도출 결과, 강우 시 제어권 전환 시간의 보정계수는 1.40, 여자 시에는 1.40, 50대 이상에서는 1.42로 도출되었으며, 제어권 전환 안정화 시간의 보정계수는 1,500m에서는 1.35, 720m에서는 1.50인 것으로 도출되었다. 본 연구에서 도출된 결과는 향후 부분 자율주행자동차의 제어권 전환 시 주행환경 변화에 따라 안전하고 유연하게 대처할 수 있는 근거로 활용될 것으로 기대한다.

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목차

제1장 서론 1
제1절 연구의 배경 및 목적 1
제2절 연구의 범위 및 수행절차 3
제2장 관련 기준 및 선행연구 고찰 7
제1절 자율주행시스템 수준 및 제어권 전환 7
제2절 제어권 전호나 관련 국내외 기준 10
제3절 뇌파 정의 및 특징 12
제4절 선행 연구 검토 15
제3장 드라이빙 시뮬레이터를 이용한 제어권 전환 실험 21
제1절 실험 개요 21
제2절 실험 변수 선정 24
제3절 피실험자 특성 분석 26
제4절 가상주행환경 설정 27
제5절 제어권 전환 상황 설정 39
제6절 실험절차 42
제4장 제어권 전환 시간 분석 및 계수 도출 46
제1절 분석 개요 46
제2절 제어권 전환 시간 분석 결과 53
제3절 제어권 전환 안정화시간 분석 결과 64
제4절 제어권 전환 및 제어권 전환 안정화 시간 계수 도출 81
제5절 분석 결과 종합 86
제5장 결론 87
제1절 결론 87
제2절 연구의 한계 및 향후 연구 방향 89

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