4차 산업혁명 - 스마트 도로 (스마트 교통)

스마트 도로

 

V2X, LDM 기술, ITS,ATMS, 스마트톨링, CCTV, OBE,RSE,DSRC,WAVE

 

[개념]차량들의 주행패턴을 스스로로 학습, 사고 및 혼잡 발생등 모든 교통상황을 예측, 대응하는 인공지능형 도로

[기술]

1)도로기반 시설 고도화기술:V2X,LDM(전자맵),LKAS(이탈방지)

2)도로시스템 운영/관리기술:ITS,ATMS,스마트톨링,SITMS(교통관리)

3)통신기술:OBE,RSE,DSRC,WAVE

4)위치/도로시설 인식기술:DGPS,SBAS,GIS

5)데이터분석기술

 

[기술요소]

1)도로기반 시설고도화 기술:도로상황정보수집기술, V2X, LDM(Local Dynamic Map, 3차원속성정보전자맵)기술, 자동돌발감지기술(Smart-IDS,낙하/보행자/역주행감지)

2)도로시스템 운영/관리기술:ITS, ATMS, 노변감지기술, 스마트톨링(Smart Talling), CCTV

[구현 연구] 스마트스크린, 스마트 도로 표지판, 스마트 광고

 

ITS(Intelligent Transportation System)

 

ATMS, ATIS, APTS, CVO, AVHS

(교통정보수집,관리,제공,교통관리)

WAVE(802.11p), RSU(Road Side Unit)

DSRC

 

[개념] 교통체계의 구성요소에 ICT기술을 접목시켜 각종 교통문제에 체계적으로 대처하여 효율적인 교통시스템 운영이 가능하게 하는 시스템

 

Intelligent Transport Systems(지능형 교통체계)의 약자로 도로에 최첨단 ICT를 접목해 실시간으로 교통정보를 수집하고 제공함으로써 교통이용 편의와 안전을 제고할 수 있는 지능형 교통 체계

 

[주요기술] 서버(GIS,LBS,GPS,LAS), 통신(BcN,CDMA,WAVE,Wibro), 단말(DMB,DIS,핸드프리, 임베디드 DBMS), 차량NW(WPAN,UWB,RFID, WAVE)

 

어린이 보호구역 내 C-ITS 특화 서비스 개념도

 

이를 구현하는 데는 차량검지기(VDS)와 하이패스 교통정보시스템(DSRC), 교통량조사장비(AVC), CCTV 등이 사용됩니다. 이처럼 다양한 장비를 통해 교통 소통 정보를 수집하고, 수집된 데이터를 종합 분석해 통행량, 통행 속도, 목적지까지의 소요시간 등의 기본 교통정보와 사고·재난 등 돌발 정보를 생성해 도로전광표지(VMS: Variable Message Sign), 스마트폰, 교통방송 등 다양한 매체를 통해 실시간 교통정보를 제공하는 일련의 시스템

 

ITS 국내 기술 및 도입 동향은 어떻습니까

교통정보 수집 제공, 교통류 제어를 위한 도로 인프라 구축 위주의 기존 ITS 사업에서 차량간 정보를 실시간으로 공유하는 C-ITS나 다양한 편의 서비스를 제공하는 스마트카, 각종 센서와 IT를 이용한 자율주행차를 지원하는 사업 등으로 점차 변화되는 추세입니다.

 

과거 ITS 이슈는 4세대 이동통신, RFID, 스마트폰 등이었으나 현재는 4차 산업혁명의 흐름에 따라 인공지능(AI)과 자율협력주행, 5G 이동통신, 사물인터넷(IoT) 등으로 변화되고 있습니다.

(http://www.boannews.com/media/view.asp?idx=67707&kind=0)

 

차량용 통신단말(On Board Unit)

I/F(USB, RS232c, 이더넷), PHY/MAC(WAVE, DAC), GPS, N/W 및 응용(CPU)

 

C-ITS (협력 지능형 교통체계)

 

차세대 자율주행차 기술 고도화를 위해 필요

미래 모빌리티 핵심 인프라 구축을 위한

 

수집:노면센서,환경센서,CCTV,Camera

판단:도로교통관제센터

예측:BigData,ANN

전달:WAVE,DSRC,TPEG

 

[개념] 도로, 차량 등 교통체계와 ICT 및 센서기술등 첨단기술을 융복합하여 실시간 교통정보를 운전자에게 제공하는 저비용, 고효율 미래형 사회간접자본

차량과 차량, 차량과 도로 통신을 통해 교통 위험 정보 등을 공유해서 운전자가 미리 대응할 수 있도록 지원하는 인프라

https://m.etnews.com/20210826000208

 

[특징]  V2C(차량-교통정보센터), V2R(차량-도로), V2I(도로-차량), V2V(차량-차량)간 교통정보 교환(V2X), INV(차량내부), V2P(차량-개인장비), WAVE(교통정보 상호교환)

 

 

[국외현황] 컨셉검증 - FOT(실도로시험) - 지침화, 표준화 - 사업화

유럽: CVIS/COOPERS/SafeSPOT-Drive C2X-Compass4D-2016 사업화

미국: VSC/CICAS - Connected Vehicle - FHWA - 2016 사업화

일본: Smartway/DSSS - Smartway, DSSS 실도로시험 - ITS safety2010 - ITS Spot, DSSS

 

[국내현황]

- 연구: DSRC 기반 차세대 C-ITS, 주파수등 통신기술, 차량관련, 도시교통정보시스템(UITS) 구축 추진

- 사업:

DSRC 기반 교통정보시스템 (하이패스용 DSRC 주파수 5.7~5.8 GHz)

도시지역 광영교통정보 기반확충사업: UITS 구축, OBU탑재차량-노변기지국(RSE)간 무선통신 통한 교통정보 수집, 제공

WAVE·LTE' 병행 추진...2024년 '한국형 규격' 최종 확정 https://m.etnews.com/20210826000179

- 근거리전용통신(DSRC)의 일종인 웨이브(WAVE) 방식으로 고속도로에 C-ITS 구축을 시작

- '롱텀에볼루션 차량통신기술'(LTE-V2X) 실증도 시작

 - 2023년까지 두 기술의 비교 성적표와 기술 관련 국제 동향을 파악하고, 2024년 이후 한국형 단일 방식을 채택

 

[AI활용] 교통정보 통합플랫폼, 교통혼잡예측/제어, 교통 인프라설계

 

 

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4차 산업혁명의 영향으로 스마트시티의 고도화가 예상돼 영상감시와 교통의 접목은 더욱 활기를 띨 것으로 기대되고 있다.

 

정부는 첨단 교통정보를 활용한 교통사고 예방 체계를 만들기 위해 주행 중 차량·도로 교통정보를 공유하는 차세대 지능형교통시스템(C-ITS)을 구축하고, 빅데이터 기반 도로 위험도 평가기술을 개발, 정보통신기술(ICT)을 활용한 ‘긴급 구난 시스템’ 도입 등을 추진한다고 밝혔다.

 

C-ITS(Cooperative ITS)란 차량에 장착된 단말기를 통해 다른 차량 또는 도로에 설치된 인프라와 사고 정체 등 도로 상황 정보를 수집·분석·가공해 교통사고를 예방하는 시스템이다.

 

기존 ITS가 차량을 물체로 인식해 영상이나 전자기파 등을 이용해서 특정 지점의 차량 정보를 획득하는 형식이었다면, C-ITS는 차량 위치를 기반으로 실시간 정보를 획득한다. 이를 차량간 또는 차량과 인프라 간의 상호 통신을 통해 개별 차량에는 실시간으로 교통정보를 제공함으로써 돌발 상황에 사전 대응하고 예방하는 것을 가리킨다.

 

다시 말해 단순히 교통정보를 수집해 제공하는 것에서 나아가 전국에서 수집된 교통 빅데이터를 다양하게 활용해 공공과 민간, 도로 이용객 등에 맞춤형 교통정보 서비스를 제공하는 한편, 도로 안전 정보를 공유해 안전사고를 예방하고 사고 대응을 위한 영역으로 발전시키는 것이다.

 

(http://www.boannews.com/media/view.asp?idx=67702&kind=0)

 

 

하나텍시스템은 차세대 지능형교통시스템(C-ITS)의 기반이 되는 지자기 차량검지기(MVDS)를 전시했다.

http://www.e4ds.com/sub_view.asp?ch=11&t=1&idx=7857

 

SK텔레콤과 LG전자는 LTE V2X의 상용망 적용을 추진한다. 동시에 5G 기반의 V2X 기술로 발전시켜서 자율주행차에 접목할 계획이다. 고속 주행 차량의 돌발 상황 대처를 위해선 '초고속·초저지연'이 특징인 5G가 반드시 필요하다. 5G V2X 표준화는 내년 하반기에 완료된다.

 

LTE V2X 기반의 '비가시 영역 영상 전송'과 '교차로 주행 보조' 등 응용 서비스도 선보였다. 비가시 영역 영상 전송은 선행 차량이 사고 위험을 감지, 관련 영상을 뒤 차량에 전송하는 기술이다. 대형 차량이 앞을 가로막아서 시야 확보가 어려울 때 유용하다.

 

교차로 주행 보조는 선행 차량과 신호등 IoT 센서가 보행자 무단 횡단, 신호 고장, 꼬리 물기 등 위험 요소를 인접 차량에 경고한다. 도로 폐쇄회로(CC)TV 영상도 동시에 전송, 교차로 사고 위험을 줄여 준다.

 

DSRC(Dedicated Short Range Communication)

 

ITS, TTA, IEEE802.11p

차량요금징수

노변 지지국(RSE), 차량탑재장치(OBE), 고속 데이터 통신, 근거리 무선통신

ITS, 텔레메틱스, WAVE

 

[개념] 도로변에 설치된 노변기지국(RSE: Road Side Equipment)과 도로상에서 주행중인 차량에 설치된 차량탑재장치(OBE: On Board Equipment) 간에 짧은 시간에 고속의 데이터 통신 서비스를 위한 근거리 전용 무선통신 기술 (ITS전용 근거리 무선통신방식)

[특징] 노변-차량간 양방향 근거리 통신(Coverage 100m 이하), 1:N통신, LOS(Line of Sight)를 유지할 수 있는 통신환경 및 고속전송(~1Mbps)

[스펙] 5.9Ghz, 변복조(ASK), 100m이내, 1Mbps, 1:M통신가능

 

[WAVE]

주파수:5.8GHz/커버리지:1000m/전송:27Mbps/특징:7채널10MHz

[DSRC]

주파수:5.9GHz/커버리지:100km/전송:1Mbps/특징:1:M통신

 

[활용] 대전시 DSRC 광역망 구축(교통정보수집)

 

 

스마트도로 개념

- 노변 Sensor를 통한 데이터를 수집하여 WAVE,V2V 통신기반 차량의 정보를 수집하여, 교통 및 도로의 상태를 운전자에게 알려주는 지능형 도로

II. 스마트 도로 구성도 및 기술요소

1. 스마트 도로 구성도

 

차량-차량 간 통신 V2V, WAVE 차량-인프라 간 통신 V2V 차량-도로간 통신 DSRC, 스마트 톨링

 

- 차량 정보 및 교통 정보를 통한 스마트 도로 구현

1. 스마트 도로 요소 기술 설명

 

구분	요소 기술	설명
도로 교통 정보 수집	- 노변센서, GPS - CCTV, Camera	- 위치, 시각 데이터를 통한 도로 및 차량 정보
도로 교통 상태 분석	- 스마트 톨링 - OBE, RSE	-
도로 교통 통신체계	- DSRC, WAVE - V2V, V2I	- 차량-도로간 무선통신 - 차량-차량, 차량-인프라통신
도로 교통 정보 관리	- ITS, C-ITS - Cloud, Big Data	- 교통 정보, 도로 상태, 차량 통행정보 데이터 수집, 분석, 처리 관리

 

- 도로 교통정보를 ICT 기술을 융합하여 지능적 관리 가능

III. 스마트 도로 구현 연구현황

 

스마트 스크린	스마트 도로 표지판
모바일 스마트 도로 앱	스마트 광고

 

• 융합기술을 활용한 부산 스마트 도로 시범 구축 사업 진행 중

https://zdnet.co.kr/view/?no=20231123150828

국토부, 차세대 지능형교통체계로 ‘등하굣길 안전’ 지킨다