[Tech in Trend] ① 자율주행 앞당기는 차세대 기술, C-ITS

차량-교통 인프라 통신으로 차량정체 및 사고 예방

2025년까지 지자체 도로 1만2995㎞ C-ITS 도입 계획

완전 자율주행 시대 대비해 C-ITS 구축 필요성도 커져

차량 내 시스템, 도로 인프라, 관제센터 등 상호협력

MEC 등 5G 주요 기술 접목하면 통신 지연시간 줄여

[사진=게티이미지뱅크]

내비게이션에 남은 신호 시간이 표시되고, 버스 도착 시간이 1초 단위로 표시된다. 차량, 도로, 사람이 실시간으로 정보를 주고받으며 교통을 최적화하고 교통 안전을 높인다. C-ITS를 통해 가능한 일이다.

C-ITS는 협력 지능형 교통체계를 줄인 말이다. 오늘날 쓰이고 있는 지능형 교통체계(ITS)가 발전한 형태로, 차세대 지능형 교통체계라고도 불린다. ITS는 각종 교통수단의 수송 효율을 높이고, 교통시설 이용을 높이면서 편의성과 안전을 높이는 체계다. 교통수단과 시설에 통신과 제어기술을 접목하고, 각종 정보를 수집해 맞춤형 서비스를 제공한다. 버스가 정류장에 도착하는 데 몇 분이나 남았는지 알려주는 것은 물론이고 내비게이션 실시간 교통정보나 하이패스 결제 등이 ITS를 기반으로 하는 서비스다.

C-ITS는 여기서 한 단계 더 발전해 차량과 차량, 차량과 교통 인프라가 정보를 실시간으로 주고받으며 협력하고, 거대한 정보 공유 체계를 구축한다. 가령 차량과 인프라가 통신하면서 실시간 교통 상황이나 도로 위 돌발 상황을 빠르게 알리고, 정밀한 위치를 파악할 수 있다. 차량이 서로 통신하면 급정거나 가속, 접근, 추돌 등 정보도 알 수 있다. 이를 통해 2차 사고나 차량 정체를 예방하는 것은 물론 자율주행을 위한 기반 기술로도 주목받고 있다.

국토연구원에 따르면 도시는 인구와 차량이 급격히 증가하면서 차량 정체가 심화되고, 사고 발생이 증가하는 등 교통 문제를 겪고 있다. 이를 해결하기 위해 버스전용차로, 환승 등 대중교통 장려 정책이나 차량 공유, 공공 자전거 등 다양한 서비스가 도입되고 있다. 하지만 도로가 한정된 것에 비해 차량이 늘어나는 속도가 더 빠르다. 실제로 서울시를 기준으로 2021년 자동차 누적 등록대수는 317만6743대로 불과 2년 사이에 5만대 이상 늘었다.

이런 상황에서 C-ITS는 광역교통관리체계를 통해 탑승자 안전 운행을 위한 정보를 제공하고, 원활한 교통 관리 계획을 수립하는 데 중요한 역할을 한다.

정부는 2014년 7월부터 2021년 12월까지 C-ITS 시범사업을 추진해왔다. 고속도로를 중심으로 시작된 사업은 서울, 울산, 광주, 제주, 대전·세종 등 각 지자체로 확산했으며, 실증을 거쳐 민간 사업자를 통한 실제 서비스에 적용되기 시작했다. 국토교통부는 2025년까지 지자체에 C-ITS 구간 1만2995㎞, ITS 구간 1만7483㎞를 구축할 계획이다.

국토교통부는 이를 기반으로 안전 서비스 제공 시 운전자가 사고 위험에 대응할 수 있는 능력을 48.9% 높일 수 있으며 사고를 최대 40.5% 줄일 수 있을 것으로 내다봤다. 또한 운전자가 전방 교통 상황을 미리 인지할 수 있어 감속이나 차로 변경 등 이동성도 최대 21.2% 개선할 수 있을 전망이다.

학계에서는 완전한 자율주행(레벨4 이상)을 구현하기 위해서는 C-ITS가 구축돼야 한다고 말한다. 자동차를 중심으로 이뤄지는 현재 지능형 운전자 보조 시스템이나 크루즈 컨트롤 등은 차량 센서를 기반으로 한다. 따라서 카메라나 라이다 등 센서가 도달하는 가까운 거리만 인식할 수 있으며, 사각지대에 대한 정보는 알 수 없다. 이와 달리 C-ITS를 중심에 둔 자율주행차는 눈에 보이지 않는 먼 곳에 대한 정보도 실시간으로 받아 자율주행차 주행 경로나 속도를 조절할 수 있기 때문이다.

다만 C-ITS가 국내에 완전히 정착하기 위해서는 넘어야 할 벽도 있다. 대표적인 것이 통신방식 표준이다. 국토교통부는 와이파이를 기반으로 하는 웨이브(WAVE) 방식을 중심으로 사업을 추진해왔다. 이미 기술표준화가 완료된 기술이기 때문. 반면 과학기술정보통신부는 미래를 대비해 속도와 커버리지 등에 강점을 가진 LTE와 5G(C-V2X)를 이용해야 한다고 주장한다. 이에 따라 두 가지 방식을 우선 활용해 시범사업을 펼치고, 결과에 따라 더 나은 기술을 표준으로 삼겠다는 계획이다.
 

차량, 신호, 도로까지...모든 정보 한곳에 모인다

[사진=게티이미지뱅크]

C-ITS는 차량과 차량, 차량과 도로 사이에 데이터가 양방향으로 공유된다. 차량에 탑재된 센서와 카메라, 도로에 설치된 신호등과 검지기는 도로와 교통 정보를 실시간으로 수집해 중앙센터로 보내고, 센터는 이를 분석해 다시 차량과 도로 인프라로 보낸다.

이를 통해 우선 도입된 교통안전 관련 서비스는 다양하다. 검지기는 결빙 등 노면 기상정보, 낙하물 등 위험구간 정보, 도로작업구간 정보 등을 수집해 차량에 전달한다. 횡단보도를 건너는 보행자를 알리는 것은 물론, 전후방 차량 추돌방지, 응급차량 접근 경고, 통학차량 승하차 상태 등에 따른 속력 조절도 가능하다.

국토교통부에 따르면 C-ITS는 크게 차량 단말기, 도로 인프라, 관제센터(C-ITS 센터)로 구성된다. 여기에 시스템에 포함되는 모든 객체가 정보를 주고받기 위한 V2X(차량-사물 간 통신) 역시 필수적이다.

차량 내 시스템은 V2X 단말기, ADAS, 표출장치 등으로 구성된다. V2X 단말기는 통신을 담당하며, 차량의 각종 정보를 센터로 보내거나 센터와 도로 인프라가 보내는 정보를 수신한다. 현재 국내에서는 웨이브와 C-V2X 두 가지 방식을 검증하고 있다.

ADAS는 운전자 보조를 위한 기본 기능에 더해 V2X 단말기로 수신한 정보를 통해 사고를 예방한다. 도로 상태나 주변 차량 정보(차간 거리 등)에 맞춰 주행차로를 변경하고, 교통사고를 예방한다. 향후에는 운전자의 졸음운전이나 전방주시 태만 등의 정보도 주변 차량과 공유해 발생할 수 있는 사고에 미리 대응할 수 있을 전망이다.

표출장치는 이러한 정보를 사용자에게 직접 보여주는 장비로, 차량 내 설치되는 디스플레이가 대표적이다. 서울시의 경우 현재 버스 내에 이러한 장치를 도입하고, 운행관리나 요금징수를 통합하는 방식으로 활용 중이다.

도로 인프라는 검지기, 신호제어기 노변기지국 등으로 구성된다. 검지기는 도로에서 발생하는 각종 정보를 수집한다. 이전에는 CCTV 등을 통해 얻던 한정된 정보를 넘어, 다양한 센서를 통해 복합적인 정보를 얻는 것이 특징이다. 가령 도로기상정보 검지기는 풍향이나 풍속, 안개, 강우량, 적설량 등을 복합 센서로 파악할 수 있다. 교차로 및 횡단보도 검지기는 인공지능에 기반한 CCTV를 통해 보행자, 신호위반, 정체 등의 정보를 파악해 사고를 예방한다.

신호제어기는 검지기와 차량에서 받은 정보로 우선신호를 제공하거나 교통 상황에 따라 신호를 바꾼다. 특히 실시간 수집 정보를 통해 혼잡 시간대에 맞춘 신호변경도 가능하다. 노변기지국은 차량, 인프라의 정보를 관제센터와 주고받는 중계자 역할을 한다. 특히 5G 주요 기술 중 하나인 모바일 에지 컴퓨팅(MEC)과 결합하면 지연시간 없이 신속한 정보 제공도 가능하다.

관제센터는 C-ITS 단말기 장착차량, 도로 인프라 등을 통해 수집되는 정보를 분석하고, 최적의 교통정보를 제공하는 시설이다. 여기에는 빅데이터 실시간 분석을 위한 고성능 컴퓨팅 인프라와 함께 교통과 관련한 주요 기관의 정보를 서로 공유할 수 있는 플랫폼이 요구된다. 특히 안전과 직결된 교통정보를 다루는 만큼 통신 과정에서의 보안 역시 필수적인 요소다.