자율주행차 안전 핵심기술 V2X는 무엇?

자율주행차 안전 핵심기술 V2X는 무엇? 

@게티이미지뱅크

자율주행차의 시대가 가까워지면서 국내외에서 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 자율주행 기반 기술 중 가장 중요한 분야는 ‘안전기술’이다. 차량 간 추돌을 예방하고 주행 경로의 위험요소를 미리 알려준다. 

자율주행 안전기술은 크게 ADAS(주행보조시스템) 센서 방식과 V2X(Vehicle to Everything communication) 방식으로 나뉜다. 

그 중 차량이 카메라, 레이더(Radar), 라이다(Lidar) 등 ADAS 센서로 주변 위험을 직접 감지하는 방식은 탐지거리가 짧으며 장애물 뒤의 상황은 감지가 불가능한 한계가 있다. 센서들은 시야를 벗어나지 않은 영역 내에서만 활용할 수 있다는 제약 조건이 있다.  

그래서 V2X기술이 더욱 주목 받고 있다.

V2X는?

V2X 기술은 센서의 제약 조건을 보완할 수 있다. 시야 제약조건에 구애받지 않는 360도 인식 능력을 제공한다. 시야 확보가 어려운 교차로나 기상 악화 상황에서도 더 멀리 볼 수 있도록 보완해 준다.

V2X는 차량이 유무선망을 통해 다른 차량과 도로 등 인프라가 구축된 사물과 정보를 교환하는 것 또는 그 기술을 뜻한다. 

출처:교통과학연구원

V2X는 
차량 대 차량(V2V, Vehicle to Vehicle)
차량 대 인프라(V2I, Vehicle to Infrastructure)
차량 대 보행자(V2P, Vehicle to Pedestrian) 
차량 대 네트워크(V2N, Vehicle to Network)의 4가지 유형의 통신으로 구성된다.

V2V
차량 간에 무선으로 정보를 주고받는 기술이다. 이동 중이거나 정차 중인 차량들 간 신호나 데이터를 송수신하는 무선통신 기술이다. 앞차와 사고 등 운전하면서 발생할 수 잇는 돌발 상황을  뒤따라 오는 차에게 전달해 연쇄 추돌을 방지한다. 

V2I 
차량과 도로 인프라 간에 무선으로 정보를 주고받는 기술이다. V2I는 차량 내 설치된 통신 단말기와 정보를 서로 교환하는 기지국을 도로 곳곳에 설치해 주행 정보를 수집하고 사고 정보 등을 차량에 제공한다. 실시간 교통상황이나 돌발 상황을 안내받을 수 있어 교통정체나 사고를 예방할 수 있다.

V2N
차량과 모바일 기기 간에 무선으로 정보를 주고받는 기술이다. 모바일 기기를 가진 개인들이 서로 정보를 교환해 차량과 보행자가 가까워지면 양쪽 모두에게 경고음을 발생시켜 사고를 방지할 수 있다.

V2X는 안전하고 통신으로 연결된 미래의 자동차를 위한 기반기술로, 완전히 자동화된 교통 인프라를 가능하게 할 핵심 기술이다. 

V2X를 위한 통신 표준 기술 WAVE vs LTE V2X

V2X기술 시장이 커지면서 자율주행차 시장에서 우위를 선점하기 위해 각국의 주요 기업과 연구 단체들은 기술 개발과 기술 표준화를 위한 연구를 하고 있다.  

V2X를 위한 통신 표준 기술로는 ①DSRC방식의 WAVE(Wireless Access in Vehicular Environment)와 ②cellular V2X 방식의 LTE V2X가 있다. 

WAVE는 근거리 통신 표준에서 가장 활용도가 높은  IEEE 802.11p  WIFI 기술을 자동차에 맞도록 개선해 2012년에 완료한 표준이다. 자동차용 통신 표준으로 거의 유일한 표준으로서 미국을 포함한 대부분의 국가 교통부에서 주도하는 기술이다. 국내에서도 국토부가 주도해 시범 서비스 등을 제공하고 있다. 

그러나 보안과 운용의 안정성에는 취약점이 있을 수밖에 없다. 초기에는 통신에 연결된 차량이 많지 않고 인프라와도 통신을 주고받아야 하는 상황이 많지 않기 때문에 문제가 발생하지 않겠지만, 차차 전달해야 하는 정보가 늘어나면 주파수 배분 등 어려움이 예상된다. 기지국이 없이 운용되는 표준이라 조정 역할을 담당할 주체가 없어 향후 어려움이 많을 수밖에 없다. 

출처: IITP, 자율주행과 V2X 통신 기술 동향(임태호 호서대 교수)

LTE V2X는 기지국을 통해 각 차량과 인프라의 요청을 받고 판단해서 주파수 할당의 우선순위와 순서를 정해줄 수 있다. 긴급 요청이 오면 기존 통신 중인 주파수를 일부 확보해서 재할당해줘 안정적인 자율주행 운행에 기여할 수 있다. LTE에서 분화된 표준이기 때문에  유럽 중심의 3GPP가 주도하고 있다. 

IITP의 '자율주행과 V2X 통신 기술 동향' 보고서에 따르면 5G가 도입되기 이전까지는 LTE V2X가 자율주행차 통신의 표준이 될 가능성이 높다. 미국 입장에서는 WAVE를 더 선호할 수 있지만 기지국 관련 WAVE의 한계점을 해결하기 어렵기 때문이다. 보고서는 WAVE와 LTE V2X가 경합을 벌이겠지만 결국 5G에 통합될 수밖에 없을 것으로 내다봤다.

V2X 시장 규모

미래에셋증권의 자율주행 리포트에 따르면 V2X 시장규모는 2015년 기준 약 2조원이다. 2020년까지 전체 약 7조 원 규모의 시장을 형성할 것으로 전망된다. 

2020년에는 2380만대에 장착이, 2025년 V2X 모듈 장착대수는 4350만대 될 것이라 예측된다. V2X 통신 모듈의 판매 가격은 업계의 경쟁 심화와 부품 이원화 등으로 매년 3% 수준의 감소가 예상된다. 

LG전자가 개발했다는 LTE V2X는

국내에서는 LG전자가 SK텔레콤과 LTE 이동통신 기반의 차량 통신 기술을 공동 개발해왔다. 양사는 지난 9월 글로벌 표준 기반 LTE V2X를 공동 개발하고 한국도로공사 여주 시험도로에서 성능 검증을 마치기도 했다. 

LG전자는 국내 최초로 'LTE 이동통신 기반 V2X(차량과 모든 개체 간 통신)' 단말과 이를 활용한 자율주행 안전기술 개발에 성공했다고 최근 밝혔다. 

앞서 설명한 것과 같이 V2X는 WAVE와 LTE V2X로 2가지 종류가 있는데, LG전자는 LTE V2X 관련 기술을 개발한 것이다.

LG전자는 시연에서 '선행차량 급제동 경고'와 '전방 공사현장 경고' 기술을 선보였다. 

'선행차량 급제동 경고'는 기상악화나 시야의 사각지대 등으로 인해 눈에 보이지 않는 선행차량이 주행 차선이나 좌우 차선에서 급하게 감속했을 때, 후행차량이 최소 제동거리에 도달하기 전에 LTE V2V 기술로 미리 경고 메시지를 전송해 추돌 위험을 예방한다. 
 
이 기술이 적용된 차량 두 대가 도로를 주행하다가 선행차량이 급제동을 하게 되면 해당 정보가 1단계 경고와 함께 후행 차량에 실시간으로 전달된다. 1단계 경보 후에도 후행차량이 브레이크를 밟지 않고 안전거리까지 근접하면 재차 경고가 울리게 된다. 
  
'전방 공사현장 경고'는 공사현장 정보를 도로의 IT 인프라를 통해 접근하는 차량들에 전송, 주행 중인 도로 전방의 위험을 미리 피할 수 있도록 돕는 LTE V2I 기술이다. 공사 현장에서 일정 거리 안으로 진입한 차량의 운전자는 서행하거나 차선을 변경할 수 있도록 안전 경고 메시지를 받게 된다.

LG전자는 LTE V2X 상용화를 위한 기술 개발에 힘을 쏟고, 5G 기반 V2X 분야까지 주도한다는 계획이다. 
 

개발대상 기술 관련 국내·외 표준화 동향(출처:차량통신을 위한 5G 기술)

하지만 WAVE 기술과 LTE V2X 기술은  서로 보완하면서 연동돼 발전할 것이다. 5G 통신 기술에 맞춰 V2X 통신 기술도 계속 진화할 것이다. 5G가 들어서면 LTE 기반이 아닌 다른 기반의 V2X가 표준화 대상이 될 수 있다. 

V2X의 단점

현재로서는 네트워크 인프라 구축 미비, 해킹과 정보 유출 위험성, 주파수 간섭 등의 문제점이 존재한다. 통신이나 교통환경 인프라 구축이 미비한 현재 시점에서는 V2X 기술을 적용하더라도 안정적인 무선통신 구현이 어렵고 수많은 자동차가 V2X 통신을 하면 네트워크에 상당한 부하가 예상된다. 

V2X 통신이 해킹을 당한다면, 주파수 간섭으로 인한 의도치 않은 사고가 발생하거나 제3자가 의도적인 교통사고를 유발할 수도 있다. 여러 문제들은 앞으로 차차 해결해 나가야 한다. 

테크플러스 에디터 송혜영
tech-plus@naver.com

http://tech-plus.co.kr/221160712812

[출처] 자율주행차 안전 핵심기술 V2X는 무엇?|작성자 테크플러스