동적 가림 상황에서 선행 차량에 의해 드러나는 보행자에 대한 자율주행시스템의 안전성 연구 = A Study on the Safety of Autonomous Driving Systems for Pedestrians Revealed by a Lead Vehicle in Dynamic Occlusion Scenarios

국문 초록 (Abstract)

자율주행 및 운전자 보조 시스템 기술이 고도화되고 있음에도 불구하고, 도심지 내 보행자 교통사고는 여전히 해결해야 할 주요 과제로 남아있다. 특히 불법 주정차 차량 등으로 인해 시야가 차단된 상태에서 보행자가 갑자기 나타나는 시야가림(Occlusion) 사고는 시스템의 인지-판단 지연을 유발하여 치명적인 결과를 초래한다. 그러나 현행 안전도 평가(NCAP)나 국제 규정은 주로 정지 차량이나 시야가 확보된 상황에 집중되어 있어, 실제 도심에서 빈번한 보행자 컷아웃 위험을 검증하기에는 한계가 있다.
이에 본 연구에서는 도심지 사고 데이터 분석을 기반으로 자율주행 시스템의 인지 및 제어 성능을 검증할 수 있는 현실적인 보행자 컷아웃 평가 시나리오를 제안하였다. 실차시험은 정밀 GPS 타겟 시스템을 활용하여 수행되었으며, 오버랩 비율(25%, 50%, 75%)과 주행 속도를 달리하여 FCA의 작동 특성을 확인하였다.
실차 시험 결과, 오버랩 비율이 높아질수록 시스템의 인지-판단 시점이 지연되고, 이로 인해 제동 안정성(Comfort)이 급격히 저하되는 경향이 확인되었다. 본 연구에서는 실차시험 결과값의 통계적 회귀분석을 통해 시야가림에 따른 인지-판단 지연이 급제동으로 이어지는 인과관계를 정량적으로 나타냈다.
특히 오버랩 75%의 고속 주행 조건에서는 인지 지연으로 인해 시스템이 승차감과 안전을 보장할 수 있는 설계 한계(ISO 15622)를 초과하여 비상 제동 영역으로 진입함을 확인하였다.
이러한 분석을 바탕으로 본 연구는 자율주행 시스템의 안전성을 검증하기 위한 한계 시나리오로 보행자 컷아웃 시나리오를 제안한다.
또한 사고 유무만을 평가하는 기존의 평가 방식을 넘어, 보행자 컷아웃 상황에서 주행 속도별로 안전한(Comfort) 제어를 위해 확보해야하는 Critical FCW_TTC를 산출하여 새로운 정량적 평가지표로 제시하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Despite the continuous advancement of autonomous driving and Advanced Driver Assistance Systems (ADAS), urban pedestrian accidents remain a critical challenge. In particular, occlusion-induced accidents—where pedestrians suddenly emerge from behind obstacles such as illegally parked vehicles—cause significant perception delays in the system, often leading to fatal consequences. However, current safety assessment protocols, such as NCAP and international regulations, primarily focus on stationary vehicles or scenarios with clear visibility, which limits their effectiveness in verifying frequent urban pedestrian cut-out risks.
This study proposes realistic pedestrian cut-out evaluation scenarios based on urban accident data analysis to verify the perception and control performance of autonomous driving systems. Vehicle tests were conducted using a high-precision GPS target system, analyzing the operational characteristics of Forward Collision Avoidance (FCA) across various overlap ratios (25%, 50%, and 75%) and driving speeds.
The experimental results confirmed that higher overlap ratios lead to delayed perception-judgment timing, resulting in a sharp decline in braking stability and comfort. Through statistical regression analysis of the test data, this study quantitatively demonstrated the causal relationship between occlusion-induced perception delay and sudden braking. Notably, under high-speed conditions with a 75% overlap, perception delay caused the system to exceed the design limits for passenger comfort and safety (ISO 15622) and enter the emergency braking range.
Based on these findings, this study proposes the 75% overlap pedestrian cut-out scenario as a critical limit scenario for safety verification. Furthermore, moving beyond the traditional binary evaluation of "collision or no-collision," this research introduces "Critical FCW_TTC" as a new quantitative performance index, representing the minimum time required to ensure safe and comfortable control across various driving speeds.

목차 (Table of Contents)

• 제 1장 서론 1
• 1.1 연구 배경 1
• 1.2 관련 연구 6
• 1.3 연구 목표 8
• 제 2장 방법론 9
• 2.1 시나리오 도출 9
• 2.2 시험차량 선정 및 사양분석 12
• 2.3 시나리오 구성 및 시험 변수 설정 14
• 제 3장 실차 시험 환경 구축 17
• 3.1 선행차량 역할의 타겟로봇 개발 17
• 3.2 Guided Vehicle Target 21
• 제 4장 도심도로 Cut-out 상황 실차 시험 및 분석 24
• 4.1 시험 방법 및 예비 시험 24
• 4.2 오버랩 별 실차 시험 결과 분석 29
• 제 5장 시험 결과 분석 및 평가지표 도출 39
• 5.1 변수 간 상관관계 분석 39
• 5.2 보행자-컷아웃 시나리오에 대한 평가지표 제시 41
• 제 6장 결론 43
• 참고문헌 44
• 영문초록 46