2.1 개념

첨단운전자지원시스템(ADAS: Advanced Driver Assistance System, 이하 ADAS)은 전자제어 기술을 기반으로 운전자 편의를 지원하는 시스템을 총칭하는 의미이며, 사고가 날 상황에서 감지 센서가 위험을 인지해 운전자에게 시각적, 청각적, 촉각적 경고를 줌으로써 사고를 예방할 수 있도록 도움을 주는 장치이다.

국내에서 판매되는 차량에 ADAS를 선택사양으로 장착하려면 150~250만원을 추가로 부담하여야 한다. 업계관계자에 따르면, 현재 시판되는 그랜저급은 40 %, 제네시스급은 80 % 정도가 장착되어 판매되고 있다. ADAS 장치는 고급차량뿐만 아니라 경차에도 포함되고 있다. 모닝과 스파크 차량에 전방충돌 경고장치(FCW), 자동비상제동장치(AEB) 등이 장착되어 출시되는 모델도 있다. 2017년 12월 기준으로 국내에 판매되고 있는 차량의 85.7 %가 ADAS 장치를 선택할 수 있는 것이다.

2.2 기존연구

ADAS 관련 기존연구 중 가장 많이 활용되고 있는 것이 충돌 전 시간과 충돌확률에 관한 연구이다. Swiss의 보험사 ^{AXA Winterthur(2009)}의 연구에서 차량충돌 2.0초 전의 경고는 모든 충돌사고를 예방 가능하다고 밝히고 있다. 운전자 경고 시스템은 정면 및 측면 충돌사고 감소에 효과가 있으며, 0.5초 전 초기 경고를 할 경우 후방추돌사고의 60 % 이상을 예방할 수 있다.

독일의 심층 사고조사 GIDAS를 기반으로 한 Langwieder의 연구에서는 한 사고가 일어나기 전의 제동 동작을 분석하는데 50 % 이상 운전자가 0~2 m/s2에서 전혀 제동을 하지 않는 것으로 나타났다. [2]Favaró et al.(2017)는 2014년부터 2017년까지 캘리포니아에서 발생한 자율주행차량 데이터를 사용하여사고 유형, 손상 위치 및 사고 발생 빈도를 분석하였다. 이를 통해, 교차로에서 자율주행차 사고 빈도가 가장 높으며, AV와의 후방 충돌이 가장 빈번하며, 충돌 시상대속도가 10마일 이하인 경우가 60 % 정도를 차지하는 것을 밝혔다.

ADAS 실험연구는 대부분 상업용 차량을 대상으로 하였고, 운전행태 개선과 사고피해규모가 감소한 것으로 분석되었다. 콜카콜라 영업사원 차량의 실험결과, 차선이탈 경고가 약 80 %, 전방충돌 경고가 약 50 % 감소하였고, 우리나라 독립운송 택시는 장착 전에 비해 사고피해 규모가 건당 476만원에서 230만원으로 52 % 감소한 것으로 나타났다. Table 2에 ADAS 실험연구의 주요 내용을 요약 정리하였다.

2.3 ADAS 사고효과

미국 IIHS(Insurance Institute for Highway Safety)의 연구결과에 따르면, FCW(전방추돌경고)와 AEB(자동긴급제동)장치는 후미추돌 사고율을 23~39 % 감소시키는 것으로 나타났다. FCW 단독일 경우 23 %, FCW와 AEB가 함께 장착된 경우는 39 %가 감소되었다. 또한, 후미추돌 대인 사고율 감소는 FCW와 AEB를 동시에 사용할 때 44 %로 나타났다. (FCW 단독 장착일 경우에는 통계적으로 유의하지 않음) 영국의 [6]Thatcham Research의 분석에 의하면, 볼보XC60 AEB 장착 차량의 보험 청구율은 8 %, 차량 수리비용은 14 % 감소한 것으로 나타났다. 미국 IIHS에서는 차선이탈 경고는 측면충돌 및 정면충돌의 비율을 11 % 낮추고 동일한 유형의 부상 충돌 비율을 21 % 낮추는 것으로 나타났다. 이 분석에서는 운전자의 연령, 성별, 보험 위험 수준 및 보험 차량당 충돌 발생률에 영향을 줄 수 있는 기타 요소를 통제하여 분석하였다. 하지만, 이 분석은 차선이탈 경고로 인해 청구 비율이 낮아지는 직접적인 혜택을 밝히지 못하였다. 대부분의 차량이 차선이탈 경고와 전방충돌 경고 기능을 함께 장착하고 있어 효과를 각각 분리할 수 없었다. 최근 631건의 차선이탈 경고 사고를 조사한 결과, 운전자의 34 %가 졸음운전이나 신체적으로 질환이 발생한 경우로 나타났다. 또한 미국의 트럭 대상 차선이탈 경고 장치는 사고 발생률을 절반 가까이 줄였고, 스웨덴 볼보 자동차 연구에서는 부상사고가 53 % 감소한 것으로 분석하고 있다. 보험개발원은 ADAS를 장착한 차량 3만대의 사고 발생에 따른 지급 보험금 규모를 일반 승용차와 비교해 할인 수준을 추산하였다. 운전자경고형 장치를 장착한 차량은 보험료를 2.7 %, 차량통제형 장치가 있는 차량은 12.6 % 낮춰도 되는 것으로 분석하였다. 또한 AEB 실험결과, 추돌사고 회피율은 30.8 %로 계산되었다. 도심지에서발생하는 추돌사고의 89.5 %에서 추돌사고 당시 가해 차량의 속도가 시속 40 km 이하로 나타났다. AEB 장착 차량의 충돌 전 정지 실험에서는 시속 30 km에서는 국내외 11개 모델 중 10개가 정지하였고, 시속 40 km에서는 6개 모델이 충돌을 회피하는 것으로 분석되었다.

Fig. 2. Early Warning Collision Probability

Fig. 3. Analysis of Braking Behavior of Vehicles Involved in Accidents

Fig. 4. Automatic Emergency Braking System Collision Avoidance Test Results

3.1 운전행태 특성

ADAS 경고는 총 6가지로 도심지 추돌, 보행자 추돌, 전방 추돌, 차간거리, 우측차선 이탈, 좌측차선 이탈 경고가 있다. 서울시 법인택시의 3개월간의 ADAS 경고자료를 분석한 결과를 정리하였다. 법인택시의 ADAS 경고 중 가장 많은 빈도는 우측차선 이탈(28 %), 차간거리(27.4 %), 좌측차선 이탈(22.9 %) 순으로 높게 나타났다. 또한 3개월간의 전체 경고수는 큰 변화가 없었다. ADAS 경고의 시간대별 특성은 야간 시간대(22~03시)의 경고 횟수가 주간 시간대에 비해 2.4배 더 많이 발생한 것으로 분석되었다. 또한, 요일별 분석에서는 토요일에 ADAS 경고가 가장 많이 발생하였다. ADAS 경고 중 가장 많이 발생하는 경고인 차간거리 경고와 우측차선 이탈 경고의 시간대별 특성을 분석해 보면, 차간거리 경고는 19~21시에, 우측차선 이탈 경고는 01~03시에 가장 많이 발생하였다.

Fig. 5. ADAS Warning Composition by Time Zone

3.2 그룹별 경고특성

법인택시 기사들의 ADAS 경고횟수에 따른 그룹을 구분하여 경고특성을 비교하였고, 3개월간 ADAS 경고횟수 변화에 따른 행태도 그룹별로 분석하였다. 법인택시의 일평균 ADAS 경고횟수는 195.7건으로 분석되었다. 이는 1시간당 8.2건 수준이다. 경고횟수 구간별 분포를 살펴보면, 평균(200건 기준)을 중심으로 경고가 많은 운전자그룹과 적은 운전자그룹으로 분류가 가능하다. 경고횟수가 많은 운전자 그룹은 적은 운전자 그룹에 비해 차간거리 경고 구성비가 1.6배 높은 것으로 분석되었다. 이는 앞차와의 거리를 짧게 붙여서 운전하는 경향성을 가진 운전자가 ADAS 경고횟수가 많다고 해석할 수 있다.

Fig. 6. Daily Average ADAS Warning Distribution

법인택시 52대의 ADAS 장착 후 경과한 시간에 따라 주별 경고횟수변화를 분석하였다. 시간에 따른 법인택시 기사의 ADAS 경고횟수 변화는 거의 나타나지 않았다. 하지만, 운전자 개별적인 분석에서는 20 %의 운전자가 경고횟수 감소가 있는 것으로 나타났다.

3.3 주행실험

일반 운전자를 대상으로 ADAS가 장착된 차량으로 동일한 실험구간을 운전하여 ADAS 경고횟수와 TTC(Time to Collision) 시간 등을 조사하였다. 실험대상 운전자는 ADAS 장착 차량을 운전해 본 경험이 있는 운전자와 경험이 없는 운전자를 구분하여 실험하였다. 주행실험 결과, 평균적으로 6 km 구간에서 3회 정도의 경고음이 발생하였다. 경고음이 발생하는 상황을 모니터링하니, 앞차량과 간격이 멀어지면 유지하기 위해 갑자기 속도를 높이는 경우와 진출·입 구간에서 우측 방향지시등을 안 켜는 경우로 나타났다. 경고음의 횟수가 많은 운전자 일수록 TTC( TTC : Time to Collision, 현 위치에서 내차가 지금 속도로 앞차에 도달하는 데 걸리는 시간) 시간이 짧아 앞차와의 거리를 좁게 유지하는 것으로 분석되었다. 실험운행 후 운전자 인터뷰에서는 ‘경고음을 처음 들었을 때는 놀랐지만, 익숙해지면 부주의 운전을 하는 경우 운전자에게 안전상 도움이 될 것이다’고 말했다. ADAS 장착 차량을 운행하면서 운전자가 위험한 운전을 하면 바로 경고음과 진동을 주기 때문에 평소보다 안전거리 유지 및 차선변경시 방향 지시등에 신경을 쓰면서 운전하는 것으로 분석되었다.

Fig. 7. ADAS Warning Configuration Ratio

4.1 법인택시 사고분석

ADAS 관련 사고감소 효과는 사고 발생건수와 사고심도로 나누어 분석하였다. 분석시점에서 사고자료 확보가 어려워 2022년 1월~2023년 5월 기준 자료를 이용하여 분석하였다. 우선, 사고건수 변화를 보면 2022년 5월 한달 동안의 사고건수는 17건에서 2023년 5월 한달 8건으로 53 %가 감소한 것으로 나타났다. 하지만, ADAS를 장착하지 않은 2023년 1월에서 4월 사고건수를 2022년 같은 시기와 비교해 보면 56 %가 감소하여 ADAS 장치와 상관없이 비슷한 수준이 감소하였기 때문에 ADAS 장치로 인한 사고건수 감소 효과는 거의 나타나지 않았다.

두 번째로, ADAS 사고심도는 지급 보험금의 변화와 건당 보험금의 변화로 분석하였다. 지급 보험금은 ADAS 장착의 경우가 미장착 했을 때 보다 25.6 % 더 감소하였고, 건당 보험금은 61.1 %가 더 감소한 것으로 분석되었다. 따라서, 현재의 경고방식의 ADAS는 사고건수 감소보다는 사고심도를 감소시키는 것으로 나타났다.

4.2 보험사자료 사고분석

보험사 통계자료를 분석하기 위해 몇가지 통제변수를 설정하였다. ADAS 장착 차량과 미장착 차량의 운전자와 차량을 비슷한 기준으로 통계자료를 추출하여 비교적 동질한 그룹이 되도록 하여 분석하였다. 선택된 16개 차종에 대해서 사고율과 건당보험금 변화를 비교・분석했다. 분석결과, 사고율 감소는 8개 차종(50 %)에서 나타났고, 건당보험금은 10개 차종(62.5 %)에서 감소하였다. 현재 보급된 ADAS 기능은 제어기능보다는 경고기능이 많기 때문에 사고율을 유의미하게 감소시키기 보다는 사고심도를 줄이는 것으로 해석할 수 있다. 또한 FCW, LDW의 기능과 직접적인 영향이 있는 후미추돌과 측면충돌사고의 건당보험금은 더욱 감소효과가 큰 것으로 분석되었다. 본 분석은 ADAS 장착 차량이 많지 않아 차종별, 연령별, 지역별 등으로 구분하다 보니 분석할 수 있는 모수가 적어져서 분석결과에 오차가 생길 수 있고, 또한 주행거리, 운전습관 등의 운전자특성의 차이점을 반영하지 못하는 점 등으로 ADAS 효과를 직접적으로 계산해 내는 것에는 한계가 있다. 하지만 향후 ADAS 차량이 증가하면서 효과를 더욱 정밀하게 측정할 수 있을 것이다.