교통사고 예방을 위한 자동차간 통신 기술
세계보건기구(WHO)는 전 세계적으로 해마다 130만 명이 도로교통사고로 인해 사망하고 있으며, 교통사고가 2030년까지 주요 5대 사망 원인이 될 것이라고 예측하고 있습니다. 우리나라도 2017년 교통사고 통계에 따르면 교통사고는 21만 6천여 건이고 사망자 수는 4,185명이며 인적, 물적, 사회적 비용은 23조 7천억 원으로 추산된다고 합니다. 교통사고는 더 이상 방치할 수 없는 전 세계적으로 해결해야 할 가장 시급한 사회문제로 대두되고 있습니다.
교통사고 방지를 위한 다양한 방법들이 모색되었으며, 가장 효과적이고 실현 가능한 방법으로 2000년대 초반부터 자동차와 자동차 그리고 자동차와 보행자 간에 무선통신 기술을 이용하여 정보를 주고받는 기술이 개발되기 시작했습니다. 자동차, 보행자, 이륜차들이 어떠한 방식으로 어떠한 정보를 교환하면 사고를 미연에 방지할 수 있을까요?
교통사고 사망자의 절반 이상이 상대방이 서로 보이지 않는 도로 진입로와 교차로에서 발생한다고 합니다. 만약에 자동차와 이륜차 그리고 보행자 모두가 “현재 내가 있는 위치는 OO야”, “그리고 OO 방향으로 OO 속도로 이동하고 있어”라는 정보를 주변에 정확하고 빠르게 뿌려줄 수 있다면, 서로의 위치와 이동 방향을 예측할 수 있게 되고, 충돌에 의한 사고 가능성을 미리 예측할 수 있게 됩니다. 충돌 시 시속 5km만 속도를 줄이더라도 사망률은 25%까지 줄일 수 있다고 하니, 자동차 통신을 이용하면 교통사고 사망자를 획기적으로 감소시킬 수 있겠죠?
통신을 통해 도로상의 모든 것들이 정보를 공유하는 C-ITS
C-ITS(Cooperative Intelligent Transportation System)에 대해 살펴보겠습니다. C-ITS는 협력하는 지능형교통시스템이라고 해석을 할 수 있습니다. 현재 지능형교통시스템(ITS)는 CCTV를 통해 도로교통상황을 모니터링하고 분석된 교통정보를 제공하거나, 고속도로 사용료를 자동으로 징수하는 것과 같이, 우리에게 익숙한 교통 편의 서비스를 제공하고 있습니다. 그럼 협력하는 ITS인 C-ITS는 현재의 ITS와 무엇이 다를까요?
C-ITS는 자동차와 자동차, 자동차와 보행자, 자동차와 신호등과 같은 교통시설물 등과 같은 도로상의 모든 것들(Vehicular to Everything, V2X) 간에 무선통신을 통해, 정보를 서로 공유하여 교통사고를 예방하는 차세대 지능형 교통시스템입니다. 현재 ITS는 교통 편의 서비스만을 제공할 수 있지만, C-ITS는 더 나아가 교통사고 예방에 초점을 두고 있습니다. 또한 C-ITS를 실현하기 위해 필요한 핵심 기술은 당연히 자동차 통신, 즉 V2X 통신 기술입니다.
C-ITS의 핵심은 V2X(Vehicle to Everything) 통신
자 그럼, C-ITS의 핵심이 되는 V2X 통신 기술에 대해 생각해보겠습니다. V2X(Vehicle to Everything)우리가 현재 사용하고 있는 LTE 또는 5G라고 부르는 이동통신 기술과 비교하면서 V2X 통신 기술이 가지는 차별되는 특징을 살펴보겠습니다.
자동차의 속도가 높은 상황에서 충돌을 예측하기 위해서는 V2X 송신기에서 주변 수신기들로 정보를 전달하는데 걸리는 시간 지연이 100ms(0.1초) 이하여야 합니다. 현재, 이동통신에서는 바로 옆의 스마트폰들 간의 통화도 기지국과 코어 네트워크를 항상 경유해야 하기 때문에, 수백 ms의 상당한 시간 지연이 발생하고 있습니다. 따라서, 100ms 이하의 저지연이 필요한 V2X 통신에서는 기지국과 코어 네트워크를 경유하지 않고, 자동차들 간에 바로 정보를 주고받을 수 있는 새로운 직접 통신 기술이 필요하게 됩니다.
특히, 충돌 사고 예방을 위해서는 각 자동차가 자신의 GPS 좌표, 이동방향, 속도 등의 운행 상태 정보를 담은 기본 안전 메시지인 BSM(Basic Safety Message)을 주변의 불특정 다수(자동차, 인프라, 보행자 등)에게 동시에 보낼 수 있는, 즉 방송(broadcasting)과 같은 형태의 새로운 통신 기술이 필요합니다. 현재 이동통신 서비스의 대부분, 이동전화와 유튜브 시청 등은 송신기와 수신기 또는 서버 간의 1:1 통신만을 지원하고 있기 때문입니다.
C-ITS를 지원하는 새로운 V2X 네트워크
위에서 살펴본 바와 같이, V2X 통신은 지금까지 발전되어 왔던 이동통신과는 매우 다른 특성과 요구 사항을 가지고 있습니다. 따라서, 기존의 이동통신 네트워크와 별도로 도로를 중심으로 하는 새로운 네트워크를 필요합니다. 이를 위해서 도로변과 교차로마다 고정형 V2X 통신기인 RSU(Road Side Unit)를 설치하고 RSU를 인터넷과 교통 신호등과 같은 인프라에도 연결합니다. 또한 도로를 이동하는 자동차, 보행자, 이륜차 등에는 이동형 V2X 통신기인 OBU(On Board Unit)가 장착되고, OBU간 V2V/V2P(Vehicle to Vehicle/ Pedestrian), OBU와 RSU간 V2I(Vehicle to Infra) 통신을 수행합니다.
이와 같은 V2V, V2P, V2I 통신을 모두 포괄하는 V2X 통신을 위해 2000년대 초반부터 기술 개발이 수행되었으며, 위의 요구 사항을 만족시킬 수 있는 IEEE 802.11p/WAVE 기술이 2010년에 최초로 표준화되었습니다. 이후에 이동통신 LTE와 5G 이동통신을 표준화하던 국제 표준 단체인 3GPP에서도 LTE를 기반으로 하는 셀룰러 이동통신 기술에 기반한 V2X 통신 기술인 C-V2X (Cellular V2X) 표준을 2017년에 완성하였습니다.
C-ITS와 이동통신의 발달에 따라 도로 위 안전은 더욱 고도화 되고 있습니다. 자동차가 스스로 교통사고를 예방하고 네트워크를 공유하는 가까운 미래를 여러분도 꿈꿔보시기 바랍니다.
[U+ 추천 포스팅 더보기]
