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SMART 도로-차량 연계 사고예방 기술

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글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)
승인 2013-12-12 01:08:00

본문

1. 배경 및 필요성

최근 글로벌시장에서 차량용 환경센서 기반의 스마트카에 차량-도로간 및 차량간(V2I : Vehicle to Infrastructure 및 V2V : Vehicle to Vehicle) 무선통신 정보를 융합하여 1) 주변의 위험상황의 인식범위를 확대하고 그 결과를 바탕으로 주행안전성을 극대화시키는 지능형 통합안전 기능과 2) 교통정보와 연동하는 실시간 주행안내 및 차량내에서 정보수집, 처리, 제공을 위한 통합 HVI(Human Vehicle Interface) 기능이 가능한 V2X 협조형 스마트카의 연구개발이 활발하게 추진되고 있다(그림 1).

글 / 이재관 (자동차부품연구원)
출처 / 한국자동차공학회 오토저널 2013년 11월호

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􀓋 주행로 안전성 향상 : 도로기지국 등의 인프라 시스템과 차량시스템과의 실시간 통신을 통해 주행장애물의 정보를 공유하여 다양한 주행로(고속도로, 교차로, 스쿨존 등)에서 안전성, 효율성, 편의성 극대화 도모

􀓋 개별차량 맞춤형 정보제공 : 개별차량의 차량성능과 운전자특성에 최적의 경로 및 교통정보 제공을 통해 도로교통 이동성 극대화 도모(운전자상태 감지, 운전부하 최적화, 멀티모달 인터페이스, 적응형 인터랙션, ITS/텔레매틱스 서비스의 현실화, 도난방지 시스템 등)

􀓋 교통류 효율성 극대화 : 도로상황의 특성을 고려한 최적 경로정보 제공 및 자율주행∙군집주행에 필요한 자동운전지원 기술을 통해서 에코 드라이브 및 교통류 효율성 극대화 도모

􀓋 감성품질 개선 : 차량성능 외에 휴먼머신인터페이스 및 감성 만족도 향상을 위한 기술개발을 통해 고령자∙여성∙장애인과 같은 운전미숙자 맞춤형 친인간 차량 개발과 경쟁국/경쟁사 대비 차별화된 신개념 차량의 개발 도모

산업융합은 기존산업의 기술, 제품, 서비스를 재조합하여 새로운 가치(Value), 시장(Market), 일자리(Job)를 창출하는 신성장동력이고 자동차산업의 성장 정체화, 소비자 니즈의 다양화 등으로 21세기 글로벌시장은 기술∙산업 간의 창조적이고 미래 지향적인 융합을 통해서 복지교통사회로 급속히 전환할 것으로 전망된다. 즉, 향후 자동차산업은 단일∙유사영역 융합 → 이종(異種)간 융합 → 다종(多種)간 융합으로 점차 발전할 것이며 앞으로 자동차산업의 패러다임 변화를 주도할 것으로 예상된다. 해외 자동차업체들은 산업융합의 제품경쟁력과 시장주도권을 선점하고 있으며 각국은 국가차원의 발전전략을 추진 중에 있다. 그 예로 도요타는 지능형교통체계(Intelligent Transport Systems)와 연계한 스마트 모빌리티 사회 실현을 위한 Toyota Global Vision을 2011년 발표하였다. 상술한 내용은 국내 자동차산업의 구조 고도화와 체질 개선을 위해 산업융합을 바탕으로 하는 지속 가능한 원동력과 고부가가치 신산업∙신직역 발굴이 필요하다는 것을 의미한다.

2020년에 우리나라의 인구구조가 항아리 형태로 변화하고 2050년에는 역 피라미드 형태로 변모할 것이며 고령인구의 증대로 우리나라 65세 이상 인구는 2010년 6월말을 기준으로 전체 인구의 10.78%를 차지하고 있고 고령자와 함께 장애인 인구를 고려하면 전체 인구의 약 15% 이상을 차지하고 있다. 이는 앞으로 운전미숙자의 이동성 보장으로 복지교통사회 실현 및 삶의 질 향상이 국가적인 과제로 대두할 것을 의미하며 운전미숙과 느린 반응속도로 교통사고 유발 가능성이 높은 운전미숙자의 운전을 지원할 수 있는 기술개발이 시급하다는 것을 의미한다.

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본 고에서는 V2X 협조형 스마트카의 V2I 초기단계인 차량용 환경센서를 사용하지 않고 V2I 무선통신만으로 스마트하이웨이 상의 도로인프라에서 취득한 도로정보를 차량네트워크 정보로 통합하는 정보통합 및 위험상황 판단, 기존의 차량제어의 부족한 부분을 보완하여 운전자의 안전운전을 지원하는 SMART 도로-차량 연계 사고예방 기술 (스마트하이웨이사업의 세세부과제)를 소개하고자 한다 (그림 2).

2. 일본 개발동향

현재 세계 최고의 상용화기술을 보유하고 있는 일본은 1990년부터 시작된 ITS 사업과 연계하여 본격적으로 교통혼잡 완화, 교통사고와 사상자수 감소, 교통난으로 인한 환경오염 절감 등 지속적으로 증가하는 교통문제를 혁신적으로 해결해왔다. ITS와 관련된 경찰청, 국토교통성, 총무성, 경제산업성의 4개의 정부기관과 일본내각관방(즉, 5개의 정부기관), 일본경제단체연합회, ITS Japan, ITS Japan 산하의 J-Safety 운영위원회(도요타,닛산, 혼다, 히타치, OKI Electric industry) 등이 Working Group 멤버로 참여하고 있는 ITS 추진협의회에서는 V2I 협조형 안전운전지원 시스템을 위해 기존에 여러 기관들에서 추진하고 있었던 Smartway, DSSS (Driving Safety Support System), ASV(Advanced Safety Vehicle)를 포괄하는 대규모 실도로 검증시험“ITS-Safety 2010”을 실시하였다 (그림 3).

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􀓋 Smartway : 국토교통성 도로국이 추진하는 프로젝트로 도로와 차량이 연계하여(차로협조), 센서와 차로간 통신 등에 의해 교통사고와 혼잡구간을 줄이는 것을 목표로 하고 ITS-Safety 2010에 대응하는 시스템은 전방상황 정보제공시스템, 합류지원 정보제공시스템, 전자표식 정보제공시스템 등이 있음

􀓋 DSSS : 신호가 설치되어 있지 않은 예측이 어려운 교차점 등에 광비콘에 의한 도로-차량간 통신에 의해 주의해야 할 차량의 존재를 운전자에 알려줌으로써 안전운전을 가능하게 함. DSSS의 실험에는 신호를 간과하는 것을 방지하는 지원시스템, 추돌방지 지원시스템, 일시정지 규제를 간과하는 것을 방지하는 지원시스템, 출발 직후의 충돌방지 지원시스템, 우회전시 추돌방지 지원시스템(일본은 차선이 반대방향임으로 우회전이 차선을 가로질러 운행), 우회전 대기열 정보제공시스템, 차선변경 정보제공시
스템 등이 있음

􀓋 ASV : 차량용 환경센서와 V2X 무선통신을 통합하여 주변위험물과 추돌/충돌하는 가능성이 있는 경우, 주변위험물의 존재를 운전자에게 음성과 표시로 경고해줌으로써 안전운전을 가능하게 함. 국토교통성 자동차교통국의 주도로 추진했었던 ASV 프로젝트에서 ITS-Safety 2010 실증실험에 포함되는 ASV 시스템은 추돌방지시스템, 좌회전시 추돌방지시스템, 긴급차량 정보시스템 등이 있음

3. SMART 도로-차량 연계 사고예방 기술

본 고는 스마트하이웨이 상의 사고다발지역에서 도로정보와 차량정보를 융합하는 V2I 무선통신 기반 정보통합 & 상황판단, 위험상황에서 운전자의 안전운전을 지원하는 도로-차량 연계 차량안전(위험경고 & 차량제어) 기술개발이 목표이다 (그림 4).

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􀓋 인프라로부터 도로정보(장애물, 노면정보, 도로구조)를 수신하고 차량정보(속도, 조향각, 관성등)를 통합하여 위험상황을 판단 : V2I 통신모듈 인터페이스를 통한 도로정보 수집, 차량 네트워크를 통한 차량 주행정보 수집, 도로-차량 정보통합 및 가공, 도로-차량 정보 기반의 절대측위 보정, 수집정보기반 차량주행 위험상황 판단

􀓋 위험상황 판단결과에 따른 차량안전 경고 및 차량 모션제어 : 위험상황 판단결과에 따른 경고 순위/내용/방법 결정, V2I 연계 차량안전 위험경고 통합 HVI 설계, 차량안전(사고차량 & 낙하물 추돌방지, 급커브 이탈방지, 주행로 이탈방지)을 위한 종방향/횡방향 모션제어, 차량안전 통합제어 ECU 설계

4. 맺음말

V2X 협조형 스마트카는 점점 더 치열해지고 있는 글로벌시장에서 우리나라의 주력산업의 지속 성장동력과 관련산업의 동반 성장동력을 동시에 확보하기 위해서 자동차산업을 중심으로 하는 산업융합을 촉진하고 국가적인 차원에서 지원이 필요한 분야임에 틀림없다. 이러한 관점에서 V2X 협조형 스마트카는 사회적 문제로 대두되고 있는 교통사고를 대폭 줄일 수 있고 자동차, 정보통신, 첨단교통, 서비스/컨텐츠 등의 他산업간의 융합을 촉진시켜 자동차에 대한 패러다임을 변화시켜 새로운 산업분야를 창출할 수 있는 분야이다.

V2X 협조형 스마트카는 운전자 수용성, 사회적 수용성, 산업적 수용성을 동시에 만족해야 하므로 조기실용화관점에서 관련기술을 허가하기 위한 제도적, 법규적 정비가 필요하다. 그리고 글로벌시장의 환경변화에 능동적, 선제적으로 대응하기 위해서는 범국가적인 차원에서 R&BD 지원사업이 유기적으로 진행될 수 있는 정책 기반과 모든 이해관계자의 공동체계 마련이 필요하다. 또한 V2X 협조형 스마트카의 산업생태계 조성과 관련된 정책부서간의 역할을 정립하여 주무부처를 중심으로 범국가적 차원의 유지적인 공조체계 구축이 필요하며 정책부처간의 전문화 강화 및 통합체계 구축이 필요하다.

본 고의 SMART 도로-차량 연계 사고예방 기술은 스마트하이웨이 상의 도로정보 수집과 차량정보의 통합을 통한 차량의 안전성과 편의성을 제공, 스마트하이웨이의 인프라에 의한 도로환경, 교통정보 수집/관리와 차량정보를 연계하여 운전자의 능동적인 대응과 교통사고 위험요소로부터 안전운전 유도, 기존의 차량 자체의 최소한의 정보와 고속도로의 인프라에 의한 정보를 통합함으로써 교통사고에 따른 차량의 안전운전과 교통체증 해소 등 효율적인 도로관리시스템 구축에 활용이 기대된다.
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