[류경진의 미래자동차 이야기] 차세대 지능형 교통 시스템

차-도로-보행자 실시간 소통…더 빠르고 안전하게 '쌩쌩'
V2X 기술 활용 차량 간 정보 공유…위험물 사전 감지·차량 정체 줄여
도로 인프라 이용 주행 상황 수집…신호 제어 통해 응급차 신속 통과

차량과 차량 사이의 소통을 말하는 V2V는 단순히 다른 차량과의 충돌을 막는 것뿐만 아니라 서로 간 교통정보를 주고받기도 한다.

V2X 통신을 활용해 주행 중인 차량이 운전자에게 사고 위험이나 교통 상황 등의 정보를 실시간으로 제공할 수 있도록 해주는 시스템인 C-ITS.

차세대 지능형 교통 시스템이라는 명칭으로 불리는 C-ITS는 Cooperative-Intelligent Transport Systems의 약자로 V2X 통신을 활용해 주행 중인 차량이 운전자에게 사고 위험이나 교통 상황 등의 정보를 실시간으로 제공할 수 있도록 해주는 시스템이다. 즉 차량과 차량, 혹은 차량과 인프라 간 통신을 기반으로 정보를 공유함으로써, 안전성과 이동성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

내비게이션에 사용되는 실시간 교통정보, 도로의 실시간 신호 제어, 고속도로의 하이패스와 차로 제어, 버스 정류장의 버스 정보 시스템 등 기존의 지능형 교통 시스템에 V2X 통신 기술을 포함 시켰다. 이를 통해 자동차와 자동차, 자동차와 기반 시설이 서로 정보를 주고 받게 된다.

차량사물통신인 V2X는 Vehicle to Everything의 약자로, 차량이 유·무선망을 통해 다른 차량, 모바일 기기, 도로 등의 사물과 정보를 교환하거나 그 기술을 말한다

◆차량과 대화하는 V2X 기능들

V2X는 V2V(Vehicle to Vehicle, 차량-차량 간 통신), V2I(Vehicle to Infrastructure, 차량-인프라 간 통신), V2N(Vehicle to Nomadic Device, 차량-모바일 기기 간 통신), V2P(Vehicle to Pedestrian, 차량-보행자 간 통신) 등 개념을 포함한다. 자동차에 연결성이 부여되면 실시간으로 모든 요소와 데이터를 주고받을 수 있고, 이를 통해 교통사고를 예방해 안전성을 높일 수 있다.

더 나아가 군집주행을 통해 교통 지연을 막고, CO2 저감도 가능해지도록 한다. 현재 우리가 쓰고 있는 내비게이션을 떠올려보자. 내비게이션은 현재 차량이 어느 위치에 있는지 인지하고 길을 안내할 뿐만 아니라 구간별 제한속도, 단속 카메라 위치 등을 알려준다. V2V, V2I는 여기서 좀더 진화한 기술이다.

◆ 차량과 차량 사이의 소통

V2V는 차량과 차량 사이의 소통을 말한다. 차량 간 또는 차량과 트랜스시버(휴대용 무선 전화기)간의 단거리 통신전용(DSRC) 5.9 기가헤르츠급 주파수를 이용해 차량 간 메시지를 전송하고 차량의 진행방향에 있는 잠재적 위험요소를 탐지한다. V2V 기술은 차량에 장착된 센서·레이더·통신시스템과 결합돼 자율주행 기술의 고도화를 지원한다.

V2V는 단순히 다른 차량과의 충돌을 막는 것뿐만 아니라 서로 간 교통정보를 주고받기도 한다. 앞의 차량이 전방에 위치한 도로의 위험물에 대해 알려주면, 뒤따라오던 차량은 피해가는 방식이다. 쉽게 말하면, 차대차간 대화하면서 주행하며, 교통사고를 예방한다.

V2V는 ▷ 전방 추돌 경고▷ 긴급 브레이크 전자 감지 ▷ 추월 금지 경, ▷ 좌회전 보조 ▷ 교차로 이동 보조 ▷ 사각지대 경고/차선 변경 경고 ▷ 긴급 자동차 경보등의 기술을 구현한다. 위의 자율주행 기능들은 충분한 수의 차량이 C-V2X 기술을 갖췄을 때 적용 가능하며, 완전히 실현되려면 수년 정도 걸릴 가능성이 높다.

◆차량과 도로 인프라 간 소통인 V2I

V2V가 자동차 간 소통을 말했다면, V2I는 차량과 도로 인프라 간 소통을 말한다. V2V가 전방에 위치한 장애물이나 차량 등 부분적인 상황을 파악하는 데 사용된다면, V2I는 전반적인 교통 상황이나 사고 상황 등을 파악하는 데 사용된다.

차량에 설치된 단말기와 도로상에 세워져 기지국과 같은 역할을 하는 RSU(Road-Side Unit, 노변장치)는 서로 정보를 교환한다. 각각은 네트워크를 형성해 주행 정보를 수집하고, 이를 중앙 서버에서 분석해 교통상황을 파악한다. 더 나아가 멀티미디어 콘텐츠와 부가 서비스 등도 이용할 수 있도록 한다.

V2I는 차량과 도로 인프라 간 소통을 말한다.전반적인 교통 상황이나 사고 상황 등을 파악하는 데 사용된다.

C-V2X를 탑재한 차 한 대만 노변 인프라와 통신할 수 있어도 다음의 사례와 같은 결과를 얻을 수 있다. ▷우선 신호 ▷ 대중교통 우선▷ 적신호 위반 경고 ▷신호 단계와 타이밍(SPaT)/지도 정보, ▷ 공사구간 경고, 스쿨존 경고 ▷ 속도제한 경고, 감속구간 경고, 급커브 감속 경고 ▷ 국지적 기상 정보 경고▷ 정지 신호 간격 보조 ▷ 정지 신호 위반 경고 ▷철도 건널목 위반 경고▷ 대형 차량 경고 등이 있다.

우리는 보통 불빛과 사이렌 소리로 응급차를 인지한다. 하지만 이는 구조대와 도로 사용자 모두 만족할 만한 빠른 대응을 이끌어내지 못할 뿐 만 아니라, 교통 신호가 통제되는 교차로에서 더욱더 의미가 없어진다. 적외선(IR)을 비롯한 기존의 시스템은 응급차와 같은 긴급자동차가 길을 빠르게 헤쳐갈 수 있도록 도움을 주긴 하지만, 통신을 위해서는 반드시 시야가 확보되어야만 하고, 더욱이 이는 응급차가 교통 신호에 근접해 있을 때만 유효하다.

응급차가 교차로를 지나갈 수 있도록 다른 운전자들이 움직여줄 시간이 넉넉치 않기 때문이다. 하지만 C-V2X로 V2I 통신을 통해 '우선 신호'를 활용하면 신호 타이밍을 더 효율적으로 계획할 수 있다. 응급차가 교차로를 향해 오면서 신호등의 신호가 바뀌면 다른 운전자들은 덜 당황할 수 있고 응급차는 빠르게 교차로를 통과할 수 있다.

결과적으로 응급 상황을 더 신속히 해결할 수 있으며, C-V2X 직접통신에 훨씬 확대된 셀룰러 네트워크(차량-네트워크, V2N)가 결합하면 긴급 자동차의 이동을 예측하여 교차로를 빠르게 정리하여 신속하게 통과할 수 있도록 하는 등 교통 관리 효율성을 높일 수 있다.

◆자동차와 보행자 간 통신

V2P는 자동차와 보행자 간 통신할 수 있는 기술이다. 이 기술은 갑자기 도로로 뛰어드는 사람이나, 골목에서 차량을 인지하지 못한 보행자, 또는 커브길이나 사각지대에 있던 보행자 등 보행자의 정보를 자동차에 제공해 사고를 예방하도록 한다. 특히 보행자-차량 사고가 더 많이 발생하는 도시 지역에서 보행자의 안전을 향상시키기 위해 설계되었다.

무선 통신 시스템을 사용하여 차량과 주변 보행자 간에 데이터를 전송하는 방식으로 작동하며, 이 데이터에는 차량 속도, 방향 및 위치와 같은 정보는 물론 보행자 교통 흐름 및 잠재적 위험에 대한 정보가 포함되어 있다. 이 기술들이 더욱 발전 하면 보행자들에게도 경고를 줄 수 있다.

어두운 횡단보도를 건널 때 차량에도 정보를 주지만, 보행자들에게도 정보를 주어 사고를 예방할 수도 있다. 다만, V2P가 확산되기 위해서는 보안 문제에 대해 고민이 필요하다. 스마트폰 혹은 웨어러블 기기가 다른 기기와 연결돼 수많은 정보를 교환하는 것이기 때문에, 보안 문제가 우선적으로 해결되어야 한다.

◆차량과 모바일 기기 간 소통

V2N은 차량과 모바일 기기 간 소통을 말한다. 스마트폰 활성화 및 LTE 서비스 확대 등에 힘입어 차량과 스마트폰을 연결하여 차량 안에서 인터넷은 물론, 스마트폰을 활용한 다양한 부가 서비스를 제공하기 위한 기술이다. 현재는 블루투스를 이용한 모바일기기 연결이 주로 적용되고 있으나 향후 모바일 OS 등을 활용한 서비스가 예상된다.

V2V, V2I는 교통과 직접적으로 통신하는 방식이지만, V2N은 차량과 모바일 기기를 지닌 개인 혹은 보행자나 이륜차 탑승자와 정보를 교환하며, 서로 간 접근을 막는 방식이다. 이를 통해 교통사고를 방지한다. 해당 기술을 통해 수집된 데이터는 각 차량에게 교통 상황 정보를 제공해줄 수 있도록 한다.

이외에도, 도착지의 주차장소를 안내해 줄 수도 있으며, 충전시스템과 연결이 되면 전기차 충전소 등 관련 안내 및 직접 충전 서비스도 제공할 수 있다. 특히 우리나라는 5G 기술의 발달로 스마트폰을 활용한 다양한 V2N 기술 또한 함께 개발되고 있는 상황이다.