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완전 자율주행 자동차는 운전자의 조작이나 개입 없이도 스스로 주행 상황을 판단하고 차량을 제어하는 자동차로 정의된다[8]. 완전 자율주행은 운전자의 역할을 능동적인 조작자에서 감독관으로 변화시킨다는 점에서 부분 자율주행과 큰 차이를 갖는다[9]. 운전자 역할의 변화는 운전석에서 수행하는 과업의 성격에도 변화를 가져온다. 부분 자율주행 환경과 달리, 완전 자율주행 환경에서는 운전자가 2차 과업을 좀 더 자유롭게 수행할 수 있다[10]. 또한 부분 자율주행 환경에서는 언제든 다시 운전 과제를 수행할 수 있도록 주변 상황에 대한 인식이 필요한 반면 완전 자율주행 환경에서는 운전자가 운전 과제를 수행할 필요가 없이 차량이 모든 운전 과제를 수행하기 때문에 주변 상황을 인식해야 할 의무가 없어진다[11].

현재까지 이루어진 많은 연구에서는 부분 자율주행 환경, 특히 운전자가 다시 운전 과제를 수행해야 하는 제어권 전환(TOR; Take over request) 상황에 대한 정보제공 방식에 관심을 가지고 실험 연구를 진행하였다[12], [13]. 하지만 운전자의 역할이 부분 자율주행과 완전 자율주행 환경에서 상이하다는 것을 고려하면 완전 자율주행 차량의 정보제공 방식에 대한 연구는 부분 자율주행 환경과는 달리 이루어져야 할 것이다. 제어권 전환이 이루어지지 않는 완전 자율주행 환경에서는 긴박한 상황과 관련한 정보보다 현재 상황에 대한 지속적인 실시간 정보가 중요하다. 즉, 완전 자율주행 차량이 운전자에게 제공해야 할 정보는 현재 수행되고 있는 운전 과제에 대한 정보라고 볼 수 있다.

완전 자율주행 차량은 ‘인지-판단-제어’의 3단계를 거쳐서 운전 과제를 수행한다. 인지 단계에서는 차량의 위치와 주변 장애물을 인식하고 판단 단계에서는 인지된 정보를 바탕으로 어떻게 행동할지를 결정하며 제어 단계에서는 결정된 행동을 실제로 수행한다[14]. 따라서 운전자에게 제공할 수 있는 정보는 무엇을 인지하는지, 어떻게 판단하는지, 어떻게 제어하는지에 대한 정보로 나뉠 수 있다. 자율주행 시스템이 차량을 제어하기 이전에 운전자에게 무엇을 인지하고 어떻게 판단하는지에 대한 정보를 미리 제공하는 것은 운전 상황에 대한 이해와 신뢰를 높일 수 있다[15]. 아직 완전 자율주행 환경에서의 정보제공 방식에 대한 명확한 가이드라인은 존재하지 않기 때문에 본 연구에서는 완전 자율주행 차량이 제어를 실시하기 이전에 인지, 판단한 정보를 제공하는 상황을 중점적으로 살펴보고자 한다.

Koo 등은 [15] 부분 자율주행에서 정보의 성격에 따른 운전자 태도와 정서에 대해 연구하였다. 이들은 정보의 성격을 Why 정보(이유)와 How 정보(행동)로 나누었으며 긴박한 상황에서의 운전자 반응을 중심으로 연구를 진행하였다. 그 결과 운전자들은 Why 정보를 제공했을 때 긍정적인 정서를 느끼는 것으로 나타났다. 또한, 두 정보 모두를 제공했을 때 많은 정보량으로 인해 인지 부하를 일으키고 가장 부정적인 방식으로 판단하는 결과가 도출되었다. 위 선행연구에서 제공된 정보의 성격은 완전 자율주행 차량이 제공할 수 있는 인지, 판단에 대한 정보와 연결하여 살펴볼 수 있다. 다시 말해 완전 자율주행 차량이 인지한 것은 ‘무엇을 인지하였는지’, 즉 ‘왜 특정 제어를 하려고 하는지’로 선행연구의 Why 정보와 유사하다. 또한 판단한 내용은 ‘인지된 내용을 바탕으로 어떤 제어를 할 것인지’, 즉 ‘어떻게 제어할 것인지’로 선행연구의 How 정보와 일맥상통한다. 완전 자율주행 환경은 부분 자율주행 환경과 운전자의 역할, 정보제공 상황이 다르기 때문에 이에 따라 선행연구와는 다른 운전자 경험 양상을 보일 것이다.

Koo 등의 결과[15]를 살펴보면 운전자가 결정적인 행동을 수행하는 부분 자율주행 환경에서는 언제든 운전자의 개입이 요구될 수 있으므로 행동 그 자체보다는 행동에 대한 원인이 주요한 정보로 보인다. 강현민 등의 연구[16]에서 또한 운전자가 운전을 수행하는 상황에서는 ‘보행자가 있으므로 특정 방향으로 조향장치를 조작하라’는 How 형태의 정보보다 ‘보행자가 어디에 있다’는 Why 형태의 정보를 들었을 때 더 나은 운전 수행을 보이는 것으로 나타났다. 이와 같이 운전자가 운전 과제를 수행해야 할 때에는 Why 정보를 선호하는 결과를 확인할 수 있다. 이와 달리 완전 자율주행 환경에서는 운전자가 운전 과제를 전혀 수행하지 않기 때문에 상이한 패턴의 결과가 나올 것으로 기대된다.

Norman은 [17] 사람들이 실제 행동하는 방식으로 기술을 디자인해야 함을 강조하였다. 사용자 경험 요인은 기술 관점이 아닌 사용자의 관점에서 설계된 환경 등을 평가할 수 있는 지표로서, 이 연구에서는 자율주행 기능의 수용 단계에 주요한 영향을 미치는 인지된 안전감과 불안, 사용의도를 주요 평가 지표로 선정하였다.

실험자 모집은 운전면허를 소유한 20세 이상의 성인을 대상으로 진행하였다. 실험자는 표 1과 같이 4개의 집단으로, 처치 조건인 How 정보 유무, Why 정보 유무에 따라 구분되었다. 각 집단은 20명씩 총 80명(남성 46명, 여성 34명)으로 이루어졌으며 집단별로 남녀의 성비가 유사하도록 실험을 진행하였다.

실험에는 그림 1과 같이 운전 시뮬레이터 장비, 주행 스크린과 계기판용 보조 스크린이 이용되었다. 운전 시뮬레이터 장비는 Hori사 RWA Racing Wheel Apex 모델의 행들과 페달을, 주행 스크린으로는 55인치 FULL HD TV를 이용하였으며, 계기판용 보조 스크린으로는 10.5인치 태블릿을 활용하였다.

Fig. 1. 
Experiment environment

실험 참가자는 실험실에 들어온 후 운전 시뮬레이터 장비가 설치된 자리에 앉고 좌석을 편한 위치로 조정하였다. 이후 실험 진행자에게 실험 전반에 대한 설명을 들은 뒤 실험을 시작하였다. 실험이 시작되면 약 8분가량의 도로 주행 영상을 시청하고, 영상 시청을 마친 후 테이블로 이동하여 10분 내외의 설문조사를 진행하였다. 설문을 마친 이후에는 5분가량의 짧은 인터뷰에 응답하였으며 실험 참여에 대한 보상으로 5000원 상당의 상품권을 제공받았다.

설문 문항의 타당성을 검증하기 위해 신뢰도 분석을 진행하였다. 신뢰도를 분석한 결과, 인지된 안전감, 불안, 사용의도 세 항목에 대하여 Cronbach’s α값이 0.7 이상으로 분석되어 세 측정 변인의 타당성이 검증되었다.

실험에 앞서 실험자가 제작된 4가지 영상 처치물에 대해 실제 주행 상황과 유사하게 느끼고 몰입할 수 있는지를 확인하였다. 사전 검증에 참여한 실험자는 처치물 영상을 시청한 뒤 실재감과 관련한 설문을 진행하였다. 설문 문항에 동의하는 정도에 따라 각 문항을 리커트형 7점 척도(1=전혀 그렇지 않다, 7=매우 그렇다)로 측정하였다. How 정보와 Why 정보 유, 무에 따른 4가지 집단에 대하여 ANOVA 분석을 실시한 결과, 집단 간 차이가 없는 것으로 나타났다(p > .05). 또한, 4집단의 평균은 표 3과 같이 집단 모두 7점 척도의 평균값 4점보다 높은 응답 값을 보였다. 따라서 제작된 4개의 영상 처치물에 대하여 모든 집단이 동일하게 높은 실제감을 느낀 것으로 나타나 촬영으로 진행된 영상 처치물에 대한 타당성을 검증하였다.

이 연구의 시사점은 다음과 같다.

첫째, 완전 자율주행 환경에서 필수적으로 확인되어야 하는 정보 제공 형태에 대하여, 부분 자율주행 환경의 선행연구와 상반되는 설계 방향성을 제안하였다[15]. 자동차 How 정보에 대한 효과를 검증함으로써, 운전자가 행동을 결정하는 부분 자율주행 환경과는 다르게 운전 과업을 완전히 위임하는 자율주행 환경에서는 부분 자율주행 자동차가 제대로 행동을 하는지에 대한 관심이 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

둘째, 영상 촬영이라는 기법을 활용하여 자율주행 환경 뿐 아니라 자동차 환경 연구의 새로운 방법론을 제안했으며, 사전 검증을 통해 방법론의 효과 역시 확인할 수 있었다. 후속 인터뷰에서 대다수의 실험자가 “실제 운전 환경에서와 거의 유사한 느낌을 받았다”라고 진술했으며, 사전에 경험한 타 시뮬레이터나 게임 환경에 비해 몰입도가 높았다고 응답했다.

셋째, 자율주행 상용화 속도에 큰 영향을 미칠 수 있는 운전자의 인지된 안전감을 향상시키고 최종적으로 사용의도를 높일 수 있는 실증적 방안을 제안할 수 있었다는데에 그 의의가 있다. 자율주행 기술의 발전에 비해 연구가 충분하게 축적되지 않은 완전 자율주행-운전자 간 인터랙션을 설계하고, 실무에 적용할 수 있는 디자인을 제안함으로써 자율주행 수용도를 향상시킬 수 있는 가능성을 확인하였다.

이 연구의 한계점은 첫째, 주로 20대 운전자에 한정되어 진행되었다는 점이다. 시각적으로 제공되는 문구가 윈드 실드에 배치될 때, 운전자 연령에 따라 적합한 크기 혹은 적합한 노출 시간에 차이가 있을 것으로 예상되기 때문에 연구의 결과를 전 연령에 대한 효과로 확대시키기 어렵다는 한계가 있다고 보인다.

둘째, 사용자가 기존에 가지고 있던 자율주행 시스템에 대한 인식 차이를 반영하지 못했다는 한계점이 있다. 아직 상용화되지 않은 자율주행 시스템의 경우 실제 체험이 불가능한 한계를 가지며, 개개인이 기존에 가지고 있던 막연한 불안감 혹은 신뢰도의 차이가 자율주행 시스템에 대한 인식에 영향을 미쳤을 가능성을 가지고 있다.

후속 연구에서는 다양한 연령대의 실험집단을 구성하고, 처치물의 디자인을 세부적으로 설계하여 연령대별 효과의 차이를 검증하기를 제안한다.