음성인식, 일부분 운전방해 저감에 기여
센서스 Vs 마이링크 Vs 스마트폰
2015년 05월호 지면기사  /  글 ㆍ 정리│한 상 민 기자 _ han@autoelectronics.co.kr



최근 미 고속도로안전보험협회가 음성인식 인포테인먼트 시스템 관련 안전성 연구를 수행했다. 어떤 음성 인터페이스도 전화를 걸거나 주소를 입력할 때 완벽한 전방주시 효과를 달성하지는 못하지만 터치를 이용한 수동방식이나 스마트폰 자체를 이용할 때와 비교해 운전자가 도로에서 눈을 떼는 시간을 크게 줄여 더 안전하다고 밝혔다. 즉, 연구는 관련 시스템 디자인에 따라 특정 유형의 운전방해를 크게 저감할 수 있음을 시사한다.



원문│Insurance Institute for Highway Safety, Status Report Vol. 50
사진 ㆍ 자료│Insurance Institute for Highway Safety
뭔가를 하는 동안 동시에 다른 것을 하고자 하는 욕구나 유혹은 꽤 견디기 힘들다. 이는 운전 중에도 마찬가지다. 따라서 자동차에서는 운전자가 이런 다중작업을 좀 더쉽고 안전하게 할 수 있도록 하기 위해 음성 명령으로 스마트폰이나 인포테인먼트 시스템의 기능들을 이용할 수 있도록 하고 있다.


다양한 음성 시스템들은 기본적으로 손으로 조작하는 버튼, 로터리, 터치 등의 인터페이스와 비교할 때 주행 중 운전자의 시선을 전방도로에 두고 유지하도록 돕는 효과가 크다. 그러나 이 시스템들이 전적으로, 완전하게 시각적 산만, 운전방해(visual distraction)를 없애는 것은 아니다. 어쨌든, 미 고속도로안전보험협회(Insurance Institute for Highway Safety, IIHS)와 MIT 에이지랩(AgeLab)의 최근 연구에 따르면, 연구진이 두 개 카 메이커의 임베디드 음성 시스템과 스마트폰 음성 인터페이스를 비교한 결과, 관련된 시각적 요구(visual demand), 시간(time involved), 정확도 등 세 가지 측면에서 사용성과 안전성에서 상당한 차이점이 드러났다.

이에 대해 IIHS의 이안 리간(Ian Reagan) 선임 연구원은 “가장 이상적인 것은 주행하는 동안 운전자가 운전 외에는 다른 것을 하지 않는 것이지만 차량, 사람, 외부 간 연결성이 갈수록 증대되고 있어 카 메이커들도 이에 대응해 기술과 기능을 쉽고 안전하게 이용할 수 있도록 하는 시스템 개발 장착을 늘리고 있다”며 “차 내에서 이런 유형의 태스크에서 자연적으로 발생하는 운전방해를 완전히 제거할 수는 없겠지만, 이 연구는 시스템 디자인을 통해 특정 유형의 운전방해를 저감할 수 있음을 시사한다”고 말했다.
센서스 Vs 마이링크 Vs 스마트폰
이번 IIHS의 연구는 20~66세 사이의 80명의 참가자들과 함께 보스턴 지역의 한 고속도로에서 실시됐다. 그룹의 절반은 쉐보레 마이링크(MyLink) 시스템을 장착한 2013년형 쉐보레 에퀴녹스를 몰았고, 또 다른 절반은 볼보 센서스(Volvo Sensus) 시스템을 장착한 2013년형 XC60을 탔다. 모든 지원자들은 100개 이상의 연락처(contact)가 동일하게 저장된, 센터 콘솔 내에 고정된 삼성 갤럭시 S4 스마트폰을 사용했다.

연구에 쉐보레의 마이링크와 볼보의 센서스 시스템이 선택된 것은 두 시스템 간 차이점을 잘 드러내준 초기의 IIHS 연구에 기반한다. 이 연구에서 연구진은 4개의 인포테인먼트 시스템들을 통해 전화를 거는 단계를 비교했었다. 이 때 센서스의 경우, 마이링크가 음성명령으로 전화하기 위해 단 한 번의 과정을 거치는 동안 같은 동작을 위해 여러 시스템 메뉴를 거쳐야만 했다.

두 시스템은 시각적-수동조작(visualmanual) 인터페이스 측면에서도 크게 달랐다. 수동으로 전화를 걸기 위해 센서스의 경우엔 운전자가 로터리 노브를 사용해 연락처 목록을 스크롤링하고 선택하도록 돼 있지만, 마이링크는 로터리 노브와 푸쉬 버튼 모두를 사용해 전화를 걸려는 연락처의 알파벳 범위내에 우선 들어간 다음 추려진 리스트에서 스크롤해 선택하는 방식이다.

보스턴에서의 실험에서, 각각의 운전자는 정차된 상태에서 차량의 시스템 사용법을 훈련받았고, 그런 다음 수동으로 전화걸기, 음성명령으로 전화걸기, 음성명령으로 내비게이션 목적지 입력하기 등의 주어진 태스크를 시스템을 사용해 완수했다. 운전자들은 또 갤럭시 S4의 사용법과 직접 스마트폰 조작으로 수행해야하는 태스크에 대한 교육을 받았다.

연구진은 전방주시 태만(off-road glances), 태스크 완수 시간, 실수, 차량속도, 속도 가변성, 스티어링 휠 전환율(reversal rate) 등을 분석하기 위해 비디오, 차량 퍼포먼스 데이터를 이용했다. 심전도(EKG)와 피부전도도 센서도 운전자의 생리적 반응과 각각의 태스크에 대한 운전부하율 측정을 위해 사용됐다.

참가자들은 안전한 주행이 최우선이라는 지침과 함께 정신적, 육체적 노력뿐만 아니라 혼란, 불만, 좌절과 같은 운전부하가 포함될 수 있다고 안내받았다. 주행 시작 전 참가자 중 8명은 제외됐다. 2명은 시스템중 하나가 그의 말을 인식하지 못했기 때문이었고 2명은 주행 중 주어진 태스트 수행이 불편하다고 했기 때문이었다. 4명은 시스템 사용법을 익히지 못했다. 이외에도 다른 3명은 스스로 안전을 우려해 참가를 포기했다. 따라서 이들을 제외하고 최종 80명이 연구에 동참했다.


주소입력, 전화걸기 비교

연구 결과, 어떤 음성 인터페이스도 전화를 걸때 완벽하게 전방주시를 가능하도록 하지 못했다. 그러나 음성은 터치를 이용한 수동방식과 비교할 때 도로에서 눈을 떼는 시간을 크게 줄였다. 스마트폰과 음성명령을 사용할 경우엔 수동으로 다이얼을 누르는 경우의 15초보다 적은 평균, 총 13초 간 시선이 도로에서 떨어졌다.

이러한 시간적 감소는 임베디드 시스템 모두에서 현격히 나타났는데, 특히 마이링크가 월등한 것으로 나타났다. 쉐보레 시스템을 이용한 운전자는 수동 조작에서 평균, 총 14초 동안 도로에서 시선이 떨어졌는데 음성 인터페이스를 이용할 때는 단 3초만 떨어졌다.

주소를 입력하는 경우 센서스 시스템은 입력 단계가 매우 복잡해 마이링크나 스마트폰으로 하는 것보다 몇 배의 시간이 더 걸렸다. 이는 센서스가 메뉴 기반 디자인으로 주소 입력이 단계별로 나눠져 있고, 운전자가 수정이 필요하거나 음성이 정확히 해석됐는지를 확인하는 절차와 함께 디스플레이를 봐야하기 때문이다. 반대로 마이링크 시스템을 이용한 운전자들은 시스템 디자인 상단번에 완전한 주소를 입력해야만 했다.

그러나 이 원샷(one-shot) 시스템은 메뉴 기반 접근에 비해 매우 빠르기는 했지만 연구에서 많은 운전자들이 한 줄로 한 번에 주소를 말해야 함에 따라 에러가 발생하거나 주소를 정확히 해야만 하는 문제점이 드러났다. 또 몇몇 참가자들이 이 시스템에서 천천히 말하려 애쓰려는 경향이 목격됐다. 결과적으로 마이링크를 통한 120번 이상의 주소 입력 시도에서 38번의 시스템 에러와 23번의 유저 에러가 발생하는 동안 센서스 시스템의 경우는 단 5번의 시스템 에러와 8번의 유저 에러만 발생했다.

IIHS의 데이빗 키드(David Kidd) 선임은 “원샷 방식의 마이링크 음성 인터페이스는 전화걸기에 좋은 시스템인 것 같다. 그러나 내비게이션에서 전체 주소를 입력하는 방식은 너무 복잡할 수 있다”며 “높은 에러율과 기술에 대한 운전자의 불만, 이로 인해 시스템을 사용 안하게 되거나 다른 것에 의존하게 됨으로써 오히려 운전방해를 유발해 음성 시스템의 전방주시에 대한 강점을 상쇄시킬 수 있다”고 말했다.

XC60보다 쉐보레 에퀴녹스의 에러율이 높은 이유로는 실내 환경의 노이즈 문제가 있을 수 있다. 이는 두 차량에서 동일하게 사용된 스마트폰이 왜 볼보보다 쉐보레에서 음성 기반 주소를 입력할 때 시스템 에러율이 높았는지를 설명하는 이유 중 하나가 된다. 키드 선임은 “더 조용한 차에서라면 마이링크가 더 나은 성능을 보일지는 당장 알 수 없다”고 말했다.

현재 매우 다양한 스마트폰과 인포테인먼트 시스템들은 이런 연구를 일반화하는 것을 어렵게 하고 있다. 또 결과는 참가자가 스마트폰과 차량 모두에 대해 잘 알고 있었다면 달라졌을 수도 있다. 그러나 명백한 것은 음성 인풋이 매뉴얼 인풋 방식에 비해 일부분에서 차별적 디자인의 장단점에 따라 상당한 이점을 제공한다는 것이다.





인지방해 연구의 난점과 회피기술

스마트폰과 인포테인먼트 시스템이 차에서 쓰이게 되면서 차량 안전 부문에 종사하는 전문가들은 인지방해(cognitive distraction)를 고려하지 않은 음성과 핸즈프리(hands-free) 시스템에 대해 우려하고 있다. 이번 IIHS의 연구는 인지방해에는 포커스하고 있지 않지만, 운전부하에 대한 참가자들의 셀프 리포트와 부하의 수치화를 위한 주행 퍼포먼스의 측정과 생리학적 지표들을 참고하고 있기는 하다.

이에 따르면 운전자들은 수동보다 음성 인터페이스가 덜 까다로운 것으로 평가했다. 그러나 음성 인터페이스는 단순히 운전만 하는 때와 비교할 때 여전히 주행 퍼포먼스와 스트레스 레벨 증가에 다소의 영향을 미치는 것으로 나타났다.

IIHS의 리간 선임은 “인지방해가 진정한 걱정거리지만 연구에 많은 어려움이 있는 분야”라며 “그러나 시각적 방해와 관련해 적어도 전방도로만 주시하고 있는 것이 인포테인먼트 디스플레이나 폰을 보고 있는 것보다 덜 위험하다는 것은 의심의 여지가 없다”고 말했다.
인지방해란 것은 승객과 말하거나 공상을 하는 것과 같이 없애거나 금지할 수 없는 모든 종류의 행태, 환경으로부터 야기된다. 따라서 충돌사고를 예방하거나 경감하는 충돌회피 기술이 이런 문제의 약속된 솔루션이 될 수 있고, 더 많은 차에 이런 시스템들이 장착돼 가고 있다.


 


[AEM] Automotive Electronics Magazine



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