[테마특강] 운전 모의실험기기 연구 개발

김태달 1952년 출생 <>숭실대 전자계산학과및 대학원졸업 <>1986년 국가기술 자격고시 합격(정보처리기술사) <>1991년 도로교통안전협회 입사 (연구소 수석연구원) <>현재 도로교통안전협회 전산실장 <>연구논문 "교통시설물 관리를 위한 유지보수개념과 대책방안"등 다수 1. 서 론 최근들어 자동차가 급격히 증가하는 데 따른 교통사고의 원인을 살펴보면 전체 사고의 90% 이상이 인적 요인에 의한 사고로 운전자 과실에 의한 사고이다. 이와같은 국내 교통환경을 감안할 때 첨단 도로교통정보체계(ITS:Intelligen t Transportation Syst-em) 구축을 위해 중점 연구개발되어야 하는데 현재와 같이 교통통제(traffic control) 위주로 구축된 체계를 운전자에게 적시적소 에 정보를 지원(service)할 수 있는 체계로의 변환이 필요하며, 이를 시스템 및 교통 체계적인 측면에서 종합적이고 통합적으로 실행 가능케 해야 할 과제가 ITS이다.

이러한 ITS를 구축하기 위해서는 IVHS(Intelligent Vehicle Highway System) 프로젝트 수행을 위한 전략적 기획과 개발절차 방안이 필요하며 ITS를 연구 개발하기 위해서는 인적요소(human factor), 정보흐름(information flow), 시스템 구조(system architecture), 통신(communication), 법과 제도상의문 제점 파악(legal and inst-itutionals issues), 사회경제적 문제(social-eco nomic issues), 이익분석(cost analysis), 소프트웨어 (software), 모의실험 과 모델링 (simulation and modeling), 데이터베이스(database), 오류형태분석 failure mode analysis), 안전, 교통감시(traffic monitoring), 차량성능 (vehicle performance), 센서들(sensors), 기획(planning) 등 전국 교통관리 체계의 지리적 위치를 파악.기획하고 여행자의 의사결정 모델 설정, 수송 민감도 모델 설정, 시스템 표준화, 토지이용 분석모델 설정 등이 대상이다. 이와같이 ITS를 구축하기 위해서는 다방면의 전문가와 범부처 차원에서접근해야 하는데 본 논문에서는 안전측면에서도 운전모의실험기 연구 개발에중점을두었다. 운전기능검사의 목적은 운전자 개개인의 운전태도 및 신체기능적 발달상황을 진단, 평가하여 실제 도로장면에서의 올바른 운전문화를 형성하여 교통사고 를 방지하는 데 있다고 하겠으며 이를 위해서는 인적 요인과 관련된 신체 기능적 결함 교정, 도로환경 요인과 관련된 긴급 회피동작, 훈련, 위험 예측훈련 및 중복작업 훈련 등이 필요하다.

그러나 현재 운전정밀 적성검사에 사용되고 있는 기기들은 도입시에 검사에 서 측정하는 항목들이 정말로 운전자의 사고경향, 또는 위반경향과 관계가있는가 하는 검사의 타당성 여부와 외국제품을 도입.운영함으로써 실제 국내 에 적용시 전문가에 의한 검사 표준화 및 검증 과정을 무시하고 운영되고 있다고 판단되었다. 기존 검사기기는 검사항목들이 주로 운전자의 동작기능을 측정하는 데 목표를 두고 있으며 대부분이 동작의 신속성, 정확성 및 안전성 을 주요 평가기준으로 하는 간접 측정방법이며 실제 운전상황에서의 운전자 행동과 직접 결부된다고 할 수 없다고 판단되어 지난 93년에 도로교통안전협 회 연구진이 운전 적성검사 기기개발 및 도입에 관한 타당성 연구에 착수, 운전 적성진단과 운전기능진단을 분류하고 국내외 현황조사에 착수, 독일.오 스트리아.일본의 운전자 교육 및 적성검사제도와 개발 운영중인 시스템 특성 을 분석하기 위해 분야별 전문가들이 출장을 가게 되었다. 이 출장을 통해 외국 관련 시스템의 도입 타당성 검토와 국내 자체 개발 가능성을 검토하게 되었다. 그 결과는 국내 자체개발로 결론을 얻게 되었는데 타당성 검토 과정은 적성 검사 업무조사분석, 국내외 현황분석, 비교 및 평가, 도입타당성 검토, 제안 요구서(RFP) 작성, 최종보고서 작성과 같은 절차에 따라 업무가 수행되었다.

이연구/개발 과제는 산.학.연.관이 공동으로 수행하는 과제로 산업체는 컴퓨터분야 제어계측분야, 촬영 및 영상제작 전문업체가 참여하고 학계는 심리학분야 사회심리학 교육심리학)와 컴퓨터분야(실시간처리 및 오류 극복)가 참여하며, 연구소는 운전기능검사 기기개발을 위한 프로젝트관리(project management 와 형상관리(configuration management) 분야에 참여하고, 관청(경 찰청)은 실제 교통사고 현장에서 일어나는 현장자료 및 경험과 실제 교통사 고 요인분석에 따른 현장촬영이 가능토록 교통을 통제하여 실제 도로장면촬영을 지원하며, 기타 운전모의실험기의 시제품이 개발되면 실제 운전교정교육 대상자와 모범운전자 2백여명을 동원, 기존 운전적성검사기기와 새롭게개발된 운전 모의실험기를 교정교육 효과측면에서 다양한 통계자료를 통해 유효성을 검증할 것이다.

운전모의실험기 개발의 특성은 기존 사고경향이나 위반경향을 분석하여 작성 된 실제 도로장면을 피검사자에게 보여주고 추적운전하게 하면서 운전자가 운전조작기기를 어떻게 작동하는가를 검출하여 문제가 되는 장면에서의 운전 자의 안전운전에 대한 인식 수준, 상황에 따른 운전조작 기술, 운전기술상의 나쁜 버릇 등을 자동으로 판별하고 이에 따른 운전자의 잘못된 습관을 컴퓨터를 이용하여 자동으로 분석하여 해당 운전자에게 컴퓨터에 연결된 해설용 비디오를 통해서 교정교육이 이루어지도록 하는 데 있다. 또한 이와같은 과정은 교육통제용 컴퓨터에 최대 36대의 검사기기 (모의운전석)가 연결되어 운영됨으로써 적은 운영요원에 의해서 다수의 대상인원(교정교육자)에 대한 검사가 가능토록 하고자 한다.

현재 검사기기는 기능과 특성에 따라 각기 외국에서 전량 도입되어 이동해 가면서 장비의 특성에 맞추어 검사함으로써 분위기 산만 등 교육 효율의 저해요인이 발생함에 따라 이를 제거하고 현실감 있는 실제 도로운전 상황이 컴퓨터 화면 및 TV에 나타나게 하여 교육진단, 평가 및 해설이 종합적으로 실시되게 함으로써 실질적인 교정교육이 가능하고, 그밖에 비용.공간.시간적 인 측면에서의 효율성을 확보할 수 있는 체계를 개발하는 데 있다.

운전 모의실험기의 구조적 특성은 모의운전석 전면에 설치된 화상처리 장치 에 의해 주변도로 상태와 운전석에 부착된 각종 기계의 운동상태에 따라 운전자는 실제 차량 및 실제 도로장면이 나타나는 모의 운전석에 앉아 기기를 조작한다. 대형 TV 및 컴퓨터 화면에 표시되는 화상은 비디오 화상이면 현실에 가깝지만 컴퓨터 그래픽 프로그램으로 폴리건(polygon)을 조합해 화상을 만든 CGI (Computer Generated Imaginery) 방법은 현실과 아직 많은 거리가 있고 프로 그램 개발비가 효과에 비해 과다한 단점을 갖고 있다고 판단 되었다.

이러한 장단점을 비교, 본 연구/개발 과제에서는 비디오 화상을 통해 장면을 처리하는 방법을 채택하게 되었다.

연구개발 대상은 교재개발, 촬영 및 편집, 소프트웨어 개발, 하드웨어 개발 로 구분하여 추진하고 있다.

교재개발은 교육심리학 및 사회심리학 전공자를 중심으로 팀을 구성하여 교통사고 유형분류, 분류적합성 검토, 교통사고 요인분석을 통해 진단용 시나리오와 해설용 시나리오를 작성하여 표준화 과정을 거치게 되는데 이때 검사 항목 분석, 1.2차 예비검사 분석, 본 검사 분석순서에 따라 과업이 수행되고 있다. 촬영 및 편집팀은 교재개발팀이 표준화 과정을 통해 수립한 내용을 도로현장 을 선정하여 관련 장면을 특수카메라(stedy cam)를 통해 촬영하여 가편집 과정을 거친 다음 본 편집과정에 비디오와 오디오 효과를 추가하며, 현장 녹음 작업을 통해 효과음을 얻게 된다.

이때 도로장면을 촬영키 위해 특수 제작 카메라를 차내외에 장착하고 교통경 찰의 통제하에 관련 장면을 촬영하게 된다.

소프트웨어 개발팀은 개발 수명주기(development life cycle)을 설정하고 개발단계별 산출물에 대해 검토(review) 과정을 거치며 요구조사 분석서, 설계 보고서, 개발 보고서, 시험 평가서, 운영자 지침서, 종료 보고서(소스 프로 그램 포함)를 작성, 개발하게 된다.

하드웨어 개발팀은 모의운전석 및 통제석 개발을 위해 기본 설계 (입출력 프로세서 센서장치 등)를 통해 하드웨어를 특수 제작/조립하고, 소프트웨어와 통합 시험을 하게 된다.

신규검사의 목표는 운전자 개성이 자동차의 움직임으로 어떻게 표현되는가를 확인하고 위험운전에 적발되기 쉬운 약점을 검토하여 조언하는 데 있으며, 이는 운전자 교육의 출발점이기도 하다. 각 개인 운전자에 대해서 사고 위반 등의 불안전 행동을 일으키게 하는 심리.생리적 특질 및 그 기능 요인의 종류와 정도, 그로 인한 사고경향 혹은 위반경향의 유무 및 그 정도 등을 사전 에 검출하여 이를 토대로 안전한 운전행동에 필요한 지도와 교육을 실시함으로써 현재 및 장래에 그 운전자로 하여금 사고나 위반행동을 억제할 수 있도록 하고자 하는 것이 신규 검사기기의 기본적 취지이다.

또한 신규 검사기기를 통한 측정은 신체기능 지능 성격 태도 등의 간접적인 요인을 측정하기보다는 실제 운전상황과 밀접하게 관련되는 직접적인 요인을 측정하는 데 관심을 둔다.

기존 운전적성검사기기는 검사의 효율성 문제에 있어서 멀티태스킹(multi tasking 작업 수행능력 부족으로 인한 검사시간의 과다소요, 해당 컴퓨터 수행 능력을 진단, 평가에 어려움을 내포하고 있다. 또 서울 및 각 지방에 설치된시스템간 호환성이 결여되어 있고, 일본 다케이(TAKEI)의 기계식 각종 검사 기는 오류반응 체크상의 문제점, 데이터 처리상의 문제점, 감지부(센서)의문 제점, 관찰자 오류, 그리고 피검자의 거짓반응 체크가 불가하다는 것이다.

이런점을 개선하기 위한 앞으로의 검사방향은 통제석 컴퓨터의 성능을 향상 시켜 최대 36대까지 운전석 모의실험기에 연결하여 온라인 운영처리하고 실제 도로상황에서 운전자의 운전기술을 진단 및 평가하고 각 운전자별 문제점 을 비디오로 해설하여 주어 실제적인 교정교육이 실시되도록 설계 완료하였다. 컴퓨터에 의한 진단평가로 기계적 문제점 및 인적요인을 배제하기 위하여 컴퓨터와 비디오 영상에 따라 교통법규준수 상태 및 운전기술 사항에 대한 과학적인 진단 평가방법을 채택, 운전자 자신의 안전의식 및 기능을 객관 적으로 진단하고 운전기술상의 결함을 자동으로 지적하여 비용.공간.시간상가장 경제적으로 결함사항을 시정토록 설계하였다. 이는 다시 말하면 최신의 컴퓨터에 의한 모의 운전장치(driving simulator)기술방식을 적용, 각 운전 자들에게 실제 도로 운전상황을 부여하여 인적 요인없이 객관적으로 진단, 평가하고 그에 따른 각자의 운전상 결함을 실제 도로화면과 함께 해설하여 줌으로써 현실감 및 실제적용이 뛰어나게 하여 흥미있는 교육장면의 전개로 학습자에 대한 교육효과를 높일 수 있다고 판단된다.