어린 시절 하늘을 나는 자동차, 앉기만 하면 목적지까지 알아서 찾아가는 자동차 등 다양한 상상을 해보신적이 있으신가요? 어느덧 뉴스에선 에어택시, 자율주행차 등의 이야기가 나오고 어린 시절 상상의 나래를 펼치던 일들이 가시화되고 있습니다. 이번에는 자율주행과 통신에 대해서 얘기를 해보고자 합니다.
우선 자율주행은 현재 어디까지 왔을까요? 그리고 자율주행에서 통신은 왜 중요할까요?
우선 현재 자율주행차의 시장에서 추구하는 바는 단순히 주행하는 기능을 넘어 커넥티드카(Connected Car)의 개념으로 전환하고 있다고 할 수 있습니다. 이는 차량내 무선랜이 장착되어 인터넷 접속이 가능한 차량을 말합니다. 다르게 말하자면 차량 안팎에서 다른 장비와 인터넷을 공유할 수 있는 무선 to 무선의 개념이라고 볼 수 있습니다.
□ 자율주행차의 현황
현재 자율주행은 어디까지 왔을까? 우선 자율주행의 단계를 살펴보면 사람의 조력이 필요한 ‘운전자 보조’ 단계부터 ‘조건부 자동화’ 단계 그리고 ‘완전 자동화’로 크게 살펴볼 수 있다. 미국의 자동차공학회(SAE)에선 레벨을 0~5를 기준으로 더욱 자세히 구분하고 있는데, 이를 살펴보면 아래와 같습니다.
| 0단계 | 1단계 | 2단계 | 3단계 | 4단계 | 5단계 |
| 자동화 없음 | 운전자 보조 | 부분 자동화 | 조건부 자동화 | 고도 자동화 | 완전 자동화 |
| 사람이 모든 주행기능 수행 |
자동화된 단일 시스템에서 주행 지원 (크루즈) |
차량이 가속 및 조향을 수행 사람이 모든 작업을 모니터링하고 언제라도 조향 및 가속을 제어할 수 있음 |
차량이 거의 모든 주행작업 수행 사람이 자율 주행을 중단 가능 (제어 기능 필요) |
차량이 대부분의 상황에서 모든 주행 작업을 수행, 지오펜싱 기술을 사용하여 공간을 인식함. 사람이 차량의 자율 주행을 중단할 수 있지만 해당 기능이 필수는 아님 |
모든 상황과 조건에서 차량이 모든 주행을 수행함. 사람의 상호작용이나 주의가 필요하지 않으며, 차량에 사람이 전혀 타고 있지 않을 수도 있음 |
현재 가장 상용화된 기술은 레벨 2단계로 일부 자율주행은 가능하지만 운전자가 지속적으로 주행 상황을 모니터링해야 하는 수준입니다. 가령 차령이 일정 속도로 주행은 하지만 운전대를 놓고 있을 시 경고가 울리며 수동으로 전환되는 형태라고 볼 수 있습니다. 국내에서는 현대차 그룹에서 레벨 4 자율주행 기술을 확보한 스타트업을 인수하여 자율주행 4를 구현해보고 있으며, 레벨 3의 자율주행 기술을 탑재한 차량을 출시하려고 준비중입니다.
□ 자율주행자동차법 및 특례
[자율주행자법 개정안]
‘자율주행차의 운행 승인 등’을 신설하여 자동차 안전기준이 마련되지 않은 레벨 4 자율주행자동차에 대하여 성능인증제도와 운행승인제도를 도입하고, 그에 따른 자율주행자동차 운행자의 책무 및 자동차제작자등의 책임을 규정하며, 안전한 자율주행 환경 구축을 위한 안전관리제도와 관련 벌칙규정 등을 마련하는 내용으로 구성되어있습니다.
[자율주행 특례]
자율주행 시범운행지구에서의 특례를 통해서도 기술 발전을 장려하고 있는데, 현재 여객 유상운송, 도로시설 특례, 화물 유상운송, 안전기준 특례 등을 통해 시범운행지구에서 자율주행자동차를 통해 여객 및 화물을 유상으로 운송할 수 있고, 자동차 안전기준을 미충족하더라도 자동차의 운행할 수 있으며, 도로관리청이 아닌 자도 자율주행 필요 시 도로시설을 유지·관리할 수 있도록 하고 있습니다.
□ 자율주행차와 무선통신
자율주행 분야에서는 5G의 기술적인 측면에서 자율주행에 가장 최적화된 통신기술로 활용되고 있습니다.
이는 5G의 초고속, 초저지연, 초연결의 특성을 바탕으로 쌍방향 통신과 빠른 대용량 트래픽 처리가 가능한 점에서 이용에 용이하기 때문입니다.
다만 5G망은 아직은 LTE 전국망 대비 커버리지 측면에서 불리한 면이 있어서,
LTE-CA 기술을 통해 대안으로 활용하여 진행될 수 있습니다.
[LTE-CA]
LTE-CA는 LTE의 고도화된 버전으로,
여러 개의 주파수 대역(Carrier)을 결합하여 더 높은 데이터 속도와 용량을 제공합니다.
이러한 부분이 가능한 이유는 여러 개의 주파수 대역을 결합하여 사용함으로써 더 넓은 대역폭을 확보할 수 있으며,
동시에 최대 다운로드 속도는 여러 개의 주파수 대역을 결합한 결과로 훨씬 더 높아집니다.
예를 들어, 2개의 20MHz 대역을 결합하면 최대 300Mbps의 다운로드 속도를 낼 수 있습니다.
LTE-CA는 네트워크의 용량과 효율성을 크게 향상시켜 더 많은 사용자와 더 높은 데이터 트래픽을 처리할 수 있으며,
이러한 차이로 인해 LTE-CA는 LTE 대비 더 빠르고 더 안정적인 네트워크 환경을 제공할 수 있게됩니다.
□ V2X(Vehicle to Everything) [네트워크 기술]
자율주행을 위해선 ‘카메라, 레이더 기술’ ‘네트워크 기술’, ‘인공지능 기술’이 핵심적이라고 할 수 있습니다.
그 중 자율주행차의 네트워크 기술인 V2X(Vehicle to Everything) 기술을 좀 더 자세히 살펴보면,
이는 주변 환경 및 다른 차량과의 통신, 보행자와의 통신 등 자율주행차량과 상호작용하는 거의 모든 요소들을 포함한다고 볼 수 있습니다.
→ V2V(Vehicle-to-Vehicle) 차량과 차량의 무선통신으로 차량간 속도, 위치 등에 대한 정보를 실시간으로 주고받을 수 있는 통신망 기술로 차량간의 정보교환을 통해 앞선 사고에 대한 위험 방지와 뒤를 이어 오는 차량에도 정보 전송을 합니다.
→ V2I(Vehicle-to-Infrastructure) 차량과 도로 인프라 간 통신 기술로 차량에 설치된 단말과 도로의 기지국 간 통신으로 차량의 주행 정보를 중앙 서버로 전달한 뒤, 이를 분석해 교통 및 도로상황을 차량에게 알리는 방식이다. 이를 바탕으로 실시간 교통상황이나 돌발상황 등에 대한 정보를 받아 교통 정체나 교통사고를 피할 수 있습니다.
→ V2N(Vehicle to Nomadic Device) 차량과 차량 주변 무선 단말기간 통신 기술로 블루투스나 UWB(Ultra-wideband, 초광대역) 등을 이용하며, 주로 차량 내부 디바이스를 통해 콘텐츠 서비스 제공합니다
→ V2P(Vehicle to Pedestrian) 차량과 차량 주변 보행자간의 통신 기술로 차량과 보행자가 소지한 무선 단말기 사이의 통신을 통해 보행자의 안전을 지원합니다.
자율주행차가 안전하게 운행하기 위해서는 다양한 센서와 기기들로부터 수집된 정보를 실시간으로 처리하고, 주변 환경 및 다른 차량과의 효율적인 통신을 통해 상황을 인지하고 대응해야 합니다. KAMA 웹저널의 ‘자율주행차를 위한 통신 기술’에서 네트워크의 필요성에 대해서 3가지로 정리했습니다.
첫째, 자동차에 장착된 센서는 주변에 국한된 정보만 수집하는 점을 보완한다.
이는 도로 주위에서부터 원거리의 다른 차로부터 수집된 정보까지 판단하고 참고하여
보다 정확한 판단을 내릴 수 있도록 돕습니다.
둘째, 자동차가 직접 주변 환경을 인식하고 분석하는데 전력 및 컴퓨팅 자원 등 많은 리소스가 들어가는데,
네트워크를 통해 미리 가공된 정보를 교통 인프라로부터 받는다면 분석된 정보를 처리하는 과정에서 리소스를 줄일 수 있습니다.
마지막으로 고가의 센서를 통한 정보수집에서 자유로울 수 있습니다. 이는 센서로 모든 정보를 수집하기보단 주변 인프라의 네트워크를 통해서 동일한 수준의 정보를 수집할 수 있기에 비용효용 측면에서도 유용합니다.
□ +α. 초정밀 측위 RTK 기술
추가적으로 자율주행과 관련 함께 보면 좋은 서비스가 있습니다. 다름이 아니라 RTK 초정밀측위 서비스인데요.
초정밀 측위라니? 갑자기 건축 측량에서 많이 사용하는 기술이 왜 나왔나 궁금하실 것 같습니다. 사실 스마트팜 분야에선 이미 많이 활용하는 기술로 자율주행 트랙터 등에서 정밀한 작업을 위해 사용되고 있습니다. 좀 더 자세히 살펴보면
RTK(Real-time Kinematic)
무선 네트워크의 안정적인 통신 환경을 기반으로 cm 단위까지 측정하는 초정밀측위 (RTK: Real-time Kinematic)
실시간 이동 측위 기술을 활용하여 GPS보다 정확한 위치 정보를 제공하는 서비스입니다.
RTK 서비스 구조
→ 기준국의 절대 위치 값을 기준점으로 절대 위치값과 측정된 위치 값을 비교하여 보정정보를 생성합니다
→ RTK 서버를 통해 보정정보를 실시간으로 위치를 파악하고자 하는 단말에 전송
→ RTK 단말은 측정된 위치 값에 RTK 서버로부터 전달받은 보정 정보를 계산하여 cm단위 위치를 측정합니다
RTK의 특장점
- GPS보다 정밀하게 위치를 제공 : cm 단위의 오차범위
- 전국 커버리지 제공 : 국토정보지리원 기준국에 유플러스 자체 또는 제휴한 전국 50개 기준국 기반으로 RTK를 연동하여 전국 서비스 이용 가능
- 안정적인 통신 : 유플러스의 LTE, 5G 통신망을 기반으로 다수의 기기들과도 안정적으로 주고 받을 수 있는 무선 네트워크 환경 제공
자율주행차는 실시간 위치에 대한 정밀한 정보 제공이 무엇보다 중요합니다. 이제껏 경험하지 못한 새로운 기술에서의 안정성에 대한 검증은 까다로울 수 밖에 없습니다. 자율주행 기술의 도입에 앞서 안정적인 주행능력을 갖추는 것에 보다 정밀한 실시간 위치를 확인할 수 있는 RTK 초정밀측위 기술을 활용해보는 것은 어떨까요?
자율주행 시대가 점점 현실로 다가옴에 따라 미래에는 도로 위 풍경이 많이 변할 것 같습니다. 자율주행 사업을 준비하시거나 통신 구축을 고민중이시다면, 무선 라우터를 통해 해결해 보시는건 어떨까요? 빠른 도입 및 상담을 원하신다면 지스토어네트웍스에게 물어보세요.
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