서론
선행연구
조사방법론 수립 및 분석
1. 조사방법론 수립
2. 공감 및 문제 정의: 연구수행기관 대상 도로이용자 커뮤니케이션 필수 상황 도출
3. 아이디어 도출_1차 조사: 전문가 대상 도로이용자 커뮤니케이션 필수 상황별 필요 기술 및 대체 가능 여부 논의
4. 아이디어 도출_2차 조사: 상황별 기술의 중요도 및 개발 가능성 조사
결론
서론
현재 도로 통행시 운전자와 도로이용자의 커뮤니케이션 방법은 비상등, 손짓(시각), 경적(청각) 등으로 상황에 대한 경고, 양보, 감사 등의 의미 전달하며, 이러한 신호는 보행자의 교통안전에 중요한 역할을 한다. 운전자가 없는 Lv4. 이상의 자율주행차가 도로를 운행하게 될 경우 도로이용자에게 도로 상황에 대한 경고, 양보, 감사 등의 의미를 전달하기 위해서는 자율주행차가 도로이용자와 대신 커뮤니케이션을 수행해야 하나, 자율주행차의 특수성이 반영되어 않아 기존 적극적 ‧ 소극적 신호를 외부표시장치에 그대로 적용하기에는 어려움이 존재한다. V2H(Vehicle-to-Human) 커뮤니케이션 기술은 도로 통행시(자율주행)차량 대 도로이용자의 커뮤니케이션을 의미하며, 현재 사용하고 있는 비상등, 경적울림, 시선맞춤 등과 유사하게 정보를 제공하여야 도로이용자들이 해당 정보를 취득하여도 거부감이 없고 쉽게 이해하고 기억할 수 있다. 국외의 자동차 제조사 및 각 연구기관의 사례를 보면 보행자에게 제공하려는 정보유형, 정보를 제공하는 형식, 차량에서의 정보제공 위치, 색상 등 여러 가지 방면으로 연구 및 기술개발을 진행 중이다. 우리나라도 자율주행차 보급 관련 계획이 수립되고 있으며, 연구 및 산업 측면에서는 운전자가 없는 Lv4. 이상의 자율주행차를 목표로 연구를 진행 중이다. 운전자가 없는 Lv4. 이상의 자율주행차가 도로를 운행하게 될 경우 도로이용자에게 도로 상황에 대한 경고, 양보, 감사 등의 의미를 전달하기 위해서는 자율주행차가 도로이용자와 대신 커뮤니케이션을 수행해야 하나, 자율주행차의 특수성이 반영되지 않아 기존의 적극적 ‧ 소극적 신호를 외부표시장치에 그대로 적용하기에는 어려움 존재한다. 이는 차량 운전자와 도로이용자간 커뮤니케이션 형태, 정보유형, 정보제공 상황 등 다양한 조건들이 존재하기 때문에 커뮤니케이션 기술을 개발하기 위해서는 도로이용자간 커뮤니케이션 필수 상황, 커뮤니케이션 형태, 정보형식 등이 우선적으로 정의되어야 하기 때문이다. 따라서 본 연구에서는 현재 운전자와 도로이용자간 커뮤니케이션 상황 및 그 방법, 향후 자율주행차 개발시 필수적으로 정보를 제공해야 하는 커뮤니케이션 상황, 개발되어야 하는 기술의 유형 등을 디자인씽킹(Design Thinking)기법을 적용하여 연구하였다.
선행연구
자율주행차와 도로이용자간 커뮤니케이션 방법과 관련하여 가장 활발하게 연구되고 있는 부분은 차량용 외부 디스플레이 장치와 전조등과 같은 자동차 첨단 등화장치를 활용한 디지털 라이팅 기술로 이들은 모두 시각적인 방법으로 이용자에게 정보를 제공한다. 문헌들을 살펴보면 실험실 조사, 실도로 조사이며, 설문 방법은 온라인/오프라인으로 구분하여 연구를 수행하였다. Clercq et al.(2019)은 VR를 사용하여 각기 다른 국적을 소유한 28명을 대상으로 보행자 교차로 횡단 상황에 대해 정보 유형(양보 여부)과 정보 형식(선, 표정, 텍스트 등), 색상 등에 대한 정보 이해도, 안전감 등을 오프라인 설문조사를 시행하였다. 그 결과 텍스트는 직접적으로 이해 가능하나 낮은 점수를 받았으며, 이를 제외한 유형은 학습이 필요하며 유사한 점수를 받았다. 또한 차량이 양보정보를 제공할 때 안전하다고 느꼈다는 결론이 도출되었다.
Dey et al.(2020)은 프리우스 차량을 대상으로 3가지 색상과 5가지 애니메이션을 대상으로 영상 촬영 후 온라인으로 400명을 대상으로 양보 의도에 대한 설문조사를 수행하였다. 조사 결과 청록색은 양보 의도를 전달하기 위한 중립적인 색상으로 간주되며, 양보 의도를 전달하는 애니메이션 패턴은 Flash 또는 Pulse가 더 선호되는 것으로 도출되었다.
Hensch et al.(2020)은 주차장 내 보행자(173명 대상)를 대상으로 일반 차량에 eHMI(External Human-Machine Interface) 장치를 장착하고, 운전자를 덮어 자율주행차처럼 보이게 한 후 자율주행/출발/ 횡단모드를 바 형태로 정보를 제공하고, 이에 대한 이해도, 해당 정보제공으로 인한 안전감 등을 오프라인 설문조사를 진행하였다. 조사 결과 바 형태의 정보제공은 이해도가 낮으나, 텍스트로의 정보 제공은 디스플레이의 규격, 이용자 개인의 이해도 등을 고려해야 한다고 제시하였다.
Lee(2020) 연구에 따르면 예를 들어 보행자가 신호등이 없는 횡단보도에서 대기 중인 상황에서 보행자가 횡단 여부를 판단하기 위해 eHMI가 운전자를 대신하여 정보를 제공해야 하며 가장 효과적인 정보를 전달하기 위해서는 상황에 적합한 정보 방식을 선택해야 한다.
Clercq et al.(2019)은 연구를 통해 주행차량이 양보 메시지를 보행자에게 제공하는 경우 보행자의 횡단 결정의 효율성을 높이며, 차량의 양보 메시지 전달시 더 안전하다고 느끼며, Lee et al.(2021)은 보행자에게 외부표시장치를 통해 올바른 메시지를 제공하는 것이 매우 중요하고 올바른 외부표시장치의 사용은 보행자의 횡단 시작 시간을 감소시키고 교통 흐름 및 효율성을 증대시킬 수 있기 때문에 가시성 이외에 새로운 메시지에 대한 이해, 해당 메시지의 노출 시간, 친숙도 등을 고려하여야 한다고 제시하였다.
다양한 문헌들을 검토한 결과 현재 도로환경에서 보행자의 존재에 대한 운전자의 인식(운전자와 보행자 커뮤니케이션)을 전달하는 손짓, 눈맞춤, 구두 신호와 같은 의사소통을 수행하고 있으며, 자율주행차량이 운전자를 대신할 경우 운전자 대신 차량이 이러한 것을 수행해야 하며, 보행자에게 차량의 행동을 명확하고 직관적이게 나타내는 것이 필요하다. 이러한 의사전달은 가장 효과적인 정보 전달 방법을 선택해야 하며, 자율주행차의 외부표시정보는 최소화되어야 하고, 새롭게 도입될 경우에도 현재 표시 방법과 유사하여야 한다. 그러나 도로이용자와 커뮤니케이션해야 하는 상황과 그 의미들은 다양하고, 선행 연구 검토를 통해 도로이용자 커뮤니케이션 조사 항목 유형을 정의한 결과 다음의 표와 같이 다양한 항목들이 조사되었으며, 이를 모두 이용자를 대상으로 조사하기에는 시간적, 물리적, 그리고 연구결과에 대한 신뢰성 문제가 발생한다.
따라서 이용자를 대상으로 설문조사를 수행하기 위해서는 도로이용자 커뮤니케이션 필수 상황, 커뮤니케이션 형태, 정보형식 등이 우선적으로 정의되어야 할 것으로 판단되며, 이를 세부적으로 정리하면 다음과 같다.
• 도로이용자 커뮤니케이션 필수 상황에 대해 조사 실시
• 도출된 도로이용자 커뮤니케이션 필수 상황별 어떤 기술을 적용해야 할지(커뮤니케이션 형태) 조사 수행
• 도출된 모든 기술을 개발하기는 어렵기 때문에 기술의 중요도와 개발 가능성을 조사하여 본 연구에서 개발하고자 하는 기술 정의
Table 1.
Definition of the types of the communication survey item of road users through review of preceding studies
조사방법론 수립 및 분석
1. 조사방법론 수립
도로이용자 커뮤니케이션 필수 상황 도출 및 관련 기술 개발을 도출하기 위해 현재 사용되고 있는 기존 커뮤니케이션 상황 및 기술에 대한 조사를 우선적으로 수행하여야 한다. 이를 위해 디자인씽킹(Design Thinking) 기법을 도입하였다. 디자인씽킹(Design Thinking) 기법이란 사람의 요구, 기술의 가능성 및 비즈니스 성공에 대한 요구사항을 통합하기 위해 디자이너의 방법론(일하는 방식)에서 가져온 혁신에 대한 인간 중심의 접근방식을 의미한다.1) 해당 기법은 모델이나 이론을 만들기 위하여 가설을 제기하고 피드백 메커니즘을 통하여 상호적으로 지속하는 과학적 방법과 유사하나, 명확하게 정리되지 않은 사용자의 니즈(needs)를 이해하고 이를 해결할 수 있는 기회를 찾아내기 때문에 제품, 서비스, 비즈니스 모델, 프로세스에 이르는 다양한 형태의 문제 해결에 적용이 가능한 사용자 중심의 혁신 프로세스이다. 본 연구는 자율주행차와 도로이용자와의 커뮤니케이션 기술이 현재와 유사하나 불편하지 않고 사용자가 이해하기 쉬운 기술을 도출해야 하며, 불특정 다수의 요구사항을 일반화해야 하기 때문에 해당 기법을 적용하여 연구를 수행하였다.
본 연구는 연차별로 진행되기 때문에 본 논문에서는 이용자 설문을 위한 프로토타입 전 단계인 아이디어 도출까지를 수행하였으며, 아이디어 도출 후 2022년 이용자 기반 프로토타입 작성, 설문조사를 수행하여 최종적으로 V2H 커뮤니케이션 기술을 도출하여 2026년 연구 종료시 TRL 7를 목표로 한다.
Table 2.
Overview of design thinking technology and relationship with this survey
2. 공감 및 문제 정의: 연구수행기관 대상 도로이용자 커뮤니케이션 필수 상황 도출
공감 단계에서는 현재 통용되고 있는 소통상황 기법, 소통상황 등을 조사하여 도로이용자 커뮤니케이션 필수 상황을 도출하기 위해 현재 운전자와 보행자간 소통상황에 대해 인터뷰(설문조사) 기법을 활용하여 조사하였다. 조사 대상자는 연구수행기관에 근무하는 종사자로 학계, 산업계, 연구기관으로 구성되어 있어 다양한 의견을 청취할 수 있을 것이라 판단하였다. 현재 운전자가 보행자와 소통하는 상황(언제, 어디서, 어떻게)에 대해 설문의 난이도, 설문 회신기간 등을 고려하여 엑셀을 활용, 주관식으로 설문을 제공하여 2021년 6월 29일-7월 2일간 총 500개의 응답을 회신받았다.
Table 3.
Questionnaire form specialized for deduction of essential communication situations of road users (example)
해당 조사 결과를 취합하여 문제정의(커뮤니케이션 기술 필수 상황)를 하기 위해 Figure 2와 같이 언제, 어디서, 누구에게, 어떻게, 의도로 분류하여 정리하였으며, 세부 내용은 다음과 같다.
• 언제 : 맑은 날, 악천후, 시간대로 구분
• 어디서 : 다양한 도로 종류 및 위치 조사
• 누구에게 : 도로를 이용하는 다양한 사람들에 대해 조사
• 어떻게 및 의도 : 감사, 통행(양보), 주의(경고), 멈춤, 미안, 인지 등의 의도를 전달하기 위해 손짓, 비상등 및 상향등을 켜거나, 경적을 울리는 등의 행동을 취하는 것으로 조사
어떤 의도를, 어떻게 표현하는가에 대해 좀 더 세부적으로 살펴보면 Figure 3과 같이 비상등을 켜서 의도를 전달하고, 통행(양보)의 의도를 위한 표현을 다양하게 하는 것으로 조사되었다.
3. 아이디어 도출_1차 조사: 전문가 대상 도로이용자 커뮤니케이션 필수 상황별 필요 기술 및 대체 가능 여부 논의
아이디어 도출은 현재 커뮤니케이션 상황별 사용되는 기술들이 필요한지, 어떤 기술로 대체 가능한지 등을 판단하기 위함으로 2021년 7월 8일 전문가 14명을 대상으로 집단조사를 수행하였다. 분석 결과 도로이용자 커뮤니케이션은 밝을 때, 어두울 때, 그리고 모든 도로에서 도로이용자를 대상으로 필요한 것으로 조사되었다. 이를 토대로 도로이용자 커뮤니케이션 필수 상황별 필요 기술 및 대체 가능 여부를 팀간 논의를 통해 비상등, 시각적으로 문자로 표현하는 것이 현재 커뮤니케이션 기술을 가장 많이 대체할 수 있는 것으로 도출되었으며, 손짓, 비상등, 상향등으로 의사표현을 하지 않는 경우 대부분의 기술로 대체가 가능하다고 응답하였다.
4. 아이디어 도출_2차 조사: 상황별 기술의 중요도 및 개발 가능성 조사
앞서 도출된 결과를 살펴보면 모든 상황에서 모든 기술들의 사용이 가능하다고 제시되었기 때문에 사용자 기반 조사를 수행하기가 매우 광범위하다. 사용자 기반 조사를 수행하기 위해서는 어떤 상황에서 어떻게 정보를 제공할 것인지에 대한 명확한 범위가 설정되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 커뮤니케이션 상황과 방법, 이를 대체할 수 있는 기술의 중요도-실현 가능성을 조사하였다. 조사시 계속 논의되었던 조도(밝을 때-어두울 때)를 반영하여 설문조사 양식을 작성하였으며, 기술의 중요도, 그리고 실현 가능성에 대해 7점 리커트 척도를 적용하여 조사된 자료들을 바탕으로 IPA(Importance-Performance Analysis) 분석을 수행하였다. IPA 분석은 만족도와 중요도의 평균값을 기준으로 4분면으로 표현 가능하며, 개선이 시급한 분야와 불필요하게 과잉 투자가 이루어진 분야를 파악하는데 매우 유용한 방법이다. V2H 커뮤니케이션 필수 상황 및 이때 필요한 모든 기술을 개발하기에는 현실적으로 시간 및 비용적 한계가 존재하기 때문에 커뮤니케이션 필수 상황별 기술의 중요도 및 개발 가능성 등을 조사하여 개발 우선순위 또는 개발 기술의 범위를 설정하기 위해 해당 분석 방법론을 적용하였다. Figure 5는 IPA 분석을 위한 커뮤니케이션 상황과 방법, 이를 대체할 수 있는 기술의 중요도-실현 가능성 설문조사 양식의 예이다.
IPA 분석시 밝을 때와 어두울 때로 분류한 이유는 조도에 따라 커뮤니케이션 기술이 영향을 받는지에 대한 여부를 확인하기 위함으로 실제 분석 결과를 살펴보면 조도에 따른 차이는 거의 없는 것으로 보인다(대부분 디스플레이 문자/도형 기술 개발이 가능하다고 응답).
모든 상황에 대한 커뮤니케이션 기술을 개발하기 어렵기 때문에 밝을 때와 어두울 때 공통적으로 도출된 커뮤니케이션 상황을 대상으로 기술 개발의 중요도 및 개발 가능성이 높은 기술을 도출하였다. 그 결과 ㉠비상등_주의(경고), ㉡음성_주의(경고), ㉢경적+상향등_주의(경고), ㉣비상등+손짓(양보) 등 총 4가지 상황이 제시되었다.
• 밝을 때 : ㉠비상등_주의(경고), 손짓_인지, ㉡음성_주의(경고), ㉢경적+상향등_주의(경고), ㉣비상등+손짓(양보), 경적_정지(멈춤), 경적_주의(경고), 비상등_인지
• 어두울 때 : ㉠비상등_주의(경고), 비상등_양보, ㉡음성_주의(경고), ㉢경적+상향등_주의(경고), ㉣비상등+손짓(양보), 경적_인지, 상향등_양보, 비상등_정지(멈춤)
도출된 상황별로 주의(경고), 통행(양보)의 의사를 전달하기 위해 개발 가능한 기술에 대해 살펴보면 대부분 디스플레이 문자/도형 기술이 개발 가능하다고 응답하였으며, 프로젝션형의 경우 주의(경고) 상황에서 일부 필요하다는 결과가 도출되었다. 이를 세부적으로 살펴보면 다음과 같다.
• 밝을 때/어두울 때 모든 도로에서 보행자에게 비상등을 켜서 위험하다고 주의(경고)를 주었다.
• 밝을 때/어두울 때 모든 도로에서 보행자에게 창문을 열어 말로 위험하다고 주의(경고)를 주었다.
• 밝을 때/어두울 때 모든 도로에서 보행자에게 경적과 상향등으로 위험하다고 주의(경고)를 주었다.
• 밝을 때/어두울 때 모든 도로에서 비상등과 손짓으로 통행하라고 양보하였다.
결론
현재 경적, 비상등 등을 통해 차량 운전자와 도로이용자간 커뮤니케이션을 수행하고 있으며, Lv4. 수준의 자율자동차가 운행할 경우 차량과 도로이용자간 커뮤니케이션은 필수적이라 할 수 있다. 그러나 자율주행차의 외부표시정보는 최소화되어야 하고, 새롭게 도입될 경우에도 현재 표시 방법과 유사하여야 한다.
이에 본 연구에서는 관련 선행 연구를 조사를 통해 해당 기술이 시각적 접근 방법 위주로 진행하고 있음을 도출하였다. 해당 연구는 종료시 TRL 7 수준의 기술이기 때문에 이용자 대상 기반 조사가 필수적이다. 그러나 문헌 조사 결과 이용자 대상으로 설문조사를 수행하기 위해서는 도로이용자 커뮤니케이션 필수 상황, 커뮤니케이션 형태, 정보형식 등이 우선적으로 정의되어야 함을 발견하였다. 이를 위해 디자인씽킹(Design Thinking) 기법을 적용하여 기존 커뮤니케이션 상황 및 기술에 대한 조사를 통해 자율주행차와 도로이용자간 커뮤니케이션 필수 상황을 도출하고, 이 때 제공되어야 하는 정보 제공 형식, 개발 가능성 등에 대한 조사를 수행하였다. 그 결과 모든 도로 상황에서 모든 도로이용자를 대상으로 커뮤니케이션 기술이 개발되어야 하며, 주의(경고), 통행(양보)의 정보를 이용자에게 제공하는 것이 필요한 것으로 나타났다. 또한 주의(경고), 통행(양보)의 의사를 전달하기 위해 조도에 관계없이 대부분 디스플레이 문자/도형으로 자율주행차와 도로이용자간 커뮤니케이션을 수행해야 하며, 일부 주의(경고) 상황에서 프로젝션 문자로의 제공이 필요하다는 결과가 도출되었다. 그러나 IPA 분석 결과에는 현재 기술(비상등, 상향등 등)만으로도 충분하다는 응답이 존재하기 때문에 해당 기술이 필수적으로 개발되어야 하는지에 대한 분석이 추가적으로 선행되어야 할 것으로 판단된다.
본 연구의 결과는 향후 Lv.4 자율주행차량 단계에서의 객관적이고 합리적인 설계 기준 개발과 국제 자동차 안전기준에 대응하기 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다. 더불어 차년도 디스플레이 문자/도형식에 대한 이용자 선호도 조사, 디스플레이 설치 위치 등과 관련한 이용자 설문조사시 연구 범위로 활용될 것으로 판단된다.
