아키오 호사카(Akio Hosaka) 초청 세미나
일본의 첨단도로시스템 개발현황과 향후 전망
정리｜고용석(국토연구원 연구원)
국토연구원에서는 지난 4월 2일 일본의 첨단도로 및 차량연구회(Advanced Cruise-Assist Highway
System Research Association: AHSRA)의 아키오 호사카(Akio Hosaka) 부장을 초빙하여‘일본의
첨단도로시스템 개발현황과 향후 전망(Cooperative Driving Support Systems in Japan)’이라는 주 제로 세미나를 개최하였다.호사카 부장은 일본의 첨단도로 및 차량분야에서 권위 있는 기관으로 자리잡고 있는 AHSRA에서 주로 운전자 지원시스템을 위한 차량 등에 관한 연구를 수행하고 있으며 현재 첨단차량 및 도로분 야의 국제표준기구인 ISO의 TC204/WG14(전문가그룹)에서 활동하고 있는 국제표준전문가다.
세미나에서는 첨단도로와 첨단차량의 두 가지 주제 중 주로 첨단도로에 관한 발표가 있었으며 이 와 함께 일본에서의 첨단도로 개발현황 등에 관한 비디오 상영 및 발표자와 참석자간의 토론이 있 었다.
이번 세미나는 국토연구원 SOC·건설경제연구실의 교통연구팀이 주관하는‘Infra 21’의 원외 전 문가 초청 세미나였으며, 이 글은 발표된 내용과 토론내용을 중심으로 요약·정리한 것이다.
머리말
일본에서는 해마다 약 85만 건 이상의 교통사고가 일어난다. 이 중 약 8천 명의 귀중한 목숨이 희생되고 있다. 과거 여러 해 동안 교통안전을 위해 다양한 방법과 연구가 진행되어 왔다. 이것은 각종 교통규제 및 통제, 운전자 및 보행자에 대한 교육, 교통안전시설 개선 등 매우 다양하며 최근에는 자동차 차체의 개선(에어백의 사용) 등이 진행되고 있다. 이러한 노력은 상당부분 교통사고의 위험을 경감시키고 있다.
그러나 이러한 지속적인 노력에도 불구하고 아직도 교통사고율은 높은 수준이다. 교통사고를 분석한 결과 약 75%의 원인이 사람(운전자)의 인지, 판단, 행동에 있어서의 과실인 것으로 나타났다. 이러한 이 유로 운전자가 사고를 피할 수 있도록 이를 지원해 주는 분야에 대한 연구가 점차 중요성을 더하고 있다.
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다른 관점에서 자동차의 구조를 협조적 (cooperative)으로 개선하는 것을 들 수 있다. 안전 도를 향상하기 위한 자동차 개발은 엄청나게 발전 했다. 그러나 이것은 자동차 하나만 적절하게 다 룬다고 될 문제는 아니다. 다시 말해서 운전자의 시야가 미처 미치지 못하는 곳이나 전방에 대한 정보의 취득 등이 함께 수반되어야 한다. 이러한 것들이 부족한 인프라스트럭처는 한계가 있을 수 밖에 없다.
이러한 점에서 협조적 운전자 지원시스템 (cooperative driving support systems)은 첨단도로 시스템(Advanced Cruise - Assist Highway
Systems: AHS)과 첨단차량시스템(Advanced Safety Vehicles: ASV)의 융합으로 탄생되었다.
AHS는 새로운 기술을 이용하여 첨단화되고 지
능화된 도로 인프라스트럭처를 조성하기 위한 국가적 과제로 추진되고 있다. 교통의 안전도 및 효 율성을 증진시키고자 국토교통성의 도로국에서 이 AHS 사업을 이끌고 있다.
NILIM(National Institute for Land Infrastructure Management, 국토관리청)은 기술적 연구 및 개발
업무를 AHSRA에 위임하고 있다. AHS는 그 자체 로 또는 운전자 지원시스템으로서의 의미를 모두 갖고 있다. 또한 AHS의 기술적 진보는 도로관리 분야 등에도 사용될 수 있다.이 글에서는 협조적 운전자 지원시스템의 하나 인 AHS를 중심으로 일본에서 수행되고 있는 실제 사례 등을 기술하고자 한다.
AHSRA의 소개
AHSRA는‘21세기를 향한 선도적인 AHS의 연구
<그림 1> AHSRA의 위상
정부
NPA MPHPT
METI
MLIT
ASV 차량
AHSRA 전기
차량
통신
중공업
협력기관 인프라 스트럭처
Vehicles
MLIT: Ministry of Land, Infrastructure and Transport(국토교통성) METI: Ministry of Economy, Trade and Industryt(대장성) NPA: National Police Agencyt(차량경시청)
MPHPT: Ministry of Public management, Home affair, Post and Telecommunicationt(우정성)
명의 인력이 소속되어 있다. 주관 정부부처는
MLIT(Ministry of Land, Infrastructure and Transport, 국토교통성)과 NILIM이다.
참여하고 있는 기업은 오키전자회사, 오무론전 기, NEC사 등 일본 굴지의 전기 및 통신관련 기업 과 도요타, 닛산, 혼다 등의 자동차 및 관련부품 업 체, 미스비씨 중공업 등의 중공업 회사 등 다양하 게 구성되어 있다.
AHSRA는 첨단도로 및 차량과 관련한 부처와
전기, 차량, 통신, 중공업, 유관기관과의 상호 협력 적 관계유지를 담당하고 있다. 특히 공공부문과 민 간부문 사이에서의 협력관계를 살펴보면 MLIT는 주로 AHS의 최상위 정책들을 수립하고 NILIM에 서 AHSRA와 함께 AHS분야의 연구개발업무 (R&D)를 수행하고 있다. NILIM은 개념의 정립, 요구기능의 설정, 실제적 응용의 평가 등의 업무를 담당하고 AHSRA는 시스템 연구개발, 현장테스트 분석 및 평가를 담당하고 있다.AHS의 개관
1. AHS의 목적
한마디로 말해서 AHS는 VICS(일본에서 상용화 되어 활용되고 있는 첨단운전안내시스템)와
ETC(첨단자동징수시스템)의 차세대 응용분야라
고 할 수 있다. AHS는 교통안전, 교통혼잡 및 효 율성, 환경 등 다양한 교통관련 문제의 해결이 가 능하고, 첨단화, 지능화된 도로(smartway)를 위해 준비할 수 있으며 궁극적으로 다양한 ITS의 개발2. 일본의 AHS 관련 연구개발 역사
1989년 운전자 지원시스템에 대한 기초연구가 시
작된 이래 지금까지 꾸준히 연구개발이 진행되어 오고 있다. 주요연구를 살펴보면 다음과 같다.① 1991년 도로와 차량간의 지속적인 통신을 위한 기초연구의 시작
② 1994년 횡적, 종적 통제시스템에 대한 연구의 시작
③ 1995년 국토관리청 테스트 구간에서의 자동항 법시스템에 대한 타당성 테스트
④ 1996년 Joshinetsu 고속도로에서의 자동항법시 스템 테스트
⑤ 1996년 AHSRA의 설립
⑥ 2000년 국토관리청의테스트 구간의 건설 및 실험
⑦ 2002년 실제 도로상에서의 테스트 실시
3. AHS의 기본개념
AHS의 기본개념을 도식화하면 <그림 2>와 같다.
<그림 2>에서 보는 바와 같이 가령 선형굴곡으로 인해 시야가 제한적일 경우 노변장치를 통해 도로 의 조건 등을 감지하는 센서로부터 차량(상단)이 있다는 것이 감지되고 이 정보를 DSRC 등의 통신 망을 통해 차량운전자나 차량(하단)에 정보를 보 내게 된다. 이러한 정보를 받아 운전자나 차량이 적절히 대응하게 된다는 개념이다.
좀 더 다양한 상황을 도식화하면 <그림 3 - 1, 3 - 2, 3 - 3, 3 - 4>의 경우가 있다. 첫 번째는 운전자 의 진행방향 전방에 차량이 정차되어 있거나 속도 가 매우 느리게 진행되고 있는 차량을 감지하여 이
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에 대비할 수 있도록 지원해 주는 경우다. 두 번째는 급격 한 커브길에서 이탈을 방지 해 주는 정보를 주는 경우이 며 세 번째는 주행하는 도로 상태에 관한 정보를 제공해 주는 것이다. 네 번째는 교차 로에서의 차량감지 등을 통 한 회전 충돌을 방지하는 경 우를 나타낸 것으로 이렇듯 다양한 교통안전을 향상시킬 수 있는 시나리오에 응용될 수 있다.
4. AHS의 시스템 구성
AHS의 시스템 구성을 살펴
보면 크게 노변장치와 차내<그림 2> AHS의 기본개념도(선형굴곡으로 인한 시야제한의 예)
도로시설이 차량을 확인할 수 없는 지점 상황을 감지
도로상태감지센터
노변장치 도로시설 정보를 DSRC 통신망을 이용해 차량에 전파
선행차량의 측면이 운전자와 차량에 의해 인지되는 부분을 감지함 DSRC
주: 1) 도로시설은 운전자 또는 차량에 의해 인지가 어렵거나 불가능한 범위를 담당 2)차량은 선행차량의 측면이 운전자 또는 차량 센서에 의해 인지되는 부분을 담당
<그림 3 - 1> AHS의 예(전방 정지/저속차량 감지)
위험감지용 노변장치
차량에게 감지된 정보전송
도로조건감지센서
정차된차량 정보비콘
정보판
시작비콘
차량이 운전자에게 정보제공
<그림 3 - 2> AHS의 예(커브 이탈 방지)
노변에서 차량에게 커브길정보를 제공
정보비콘 시작비콘
차량은 운전조건에 따라 운전자 에게 정보를 제공
상태 감지센서, 차량/도로와의 통신장치, 정보를 표출해 주는 장치(VMS 등)로 구분해 볼 수 있고 차량에는 통신장치, 차량감지센서, 전동장치, 운전 자장치 등으로 구성되어 있다.
5. 현장 테스트 장소
이러한 AHS의 연구개발을 위해 일본 전역에 약 7 개의 현장테스트 장소를 마련하고 있다. 도로 및 차량간 통제가 가능한 테스트 지역은 고속도로가 5 개, 일반도로가 1개이며 독립적인 장치설치의 테스 트가 가능한 지역은 일반도로 1개소다. 그 지역은
니시 JCT), 수도고속도로(상구바시), 246번 국도 (미쯔다 소로오), 25번 국도(마이타니 지구), 토메 이 고속도로(오사와가와 고가도로) 등 7군데다.
향후 전망
1. 향후 이슈사항
향후 첨단차량, 첨단도로 등과 관련하여 다음과 같 은 기술적 이슈사항 등을 제시하였다.
첫째, 차량과 도로시설간의 관계에 대한 정량화 된 지표 및 절차의 개발을 들 수 있다. 즉, 도입절 차의 시나리오 개발이나 경 제성 분석(B/C) 등을 통한 효과지표의 측정 등이다.
둘째, 도로시설과 차량 간의 복합적인 유용성 증대 다. 이는 용량 한계 내에서 의 시스템 융합 등을 통해 이룰 수 있다.
셋째, 차량과 도로시설 간의 일치성 증대다. 이것 은 인간과 기계간의 인터페 이 스 를 의 미 하 는
HMI(Human Machine Interface) 분야의 일치성
문제 등이 있을 수 있다.넷째, 의무사항의 준수 문제를 들 수 있다.
<그림 3 - 3> AHS의 예(도로상태 감지)
도로노면상태 감지용 노변장치
운전자에 의한 감속
운전자에게 차량이 정보제공
차량에게 감지된 정보전송
빙판길 조심
<그림 3 - 4> AHS의 예(교차로에서의 회전충돌 방지)
접근차량의 위치, 속도, 길이 등 감지
차량에게 감지된 정보전송
정보비콘 도로조건감지센서 안전하게 우회전 가능
시작비콘
차량 접근중 운전자에게 차량이 정보제공
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2. AHS의 성공조건
이상 살펴본 AHS가 성공적으로 발전하기 위해서 는 결론적으로 말해 다양한 서비스를 확대해야 한 다고 할 수 있다. 이를 위해서는 먼저 첨단화되고 지능화된 교차로 서비스를 실현해야 한다. 즉 수많 은 교차로에서의 다양한 서비스가 이를 가능하게 할 것이며 효과적으로 응용될 수 있을 것이다. 둘 째로 차세대 AHS는 우리에게 크게 유용할 것이라
는 기대와 함께 교통안전 도를 크게 향상할 수 있는 보다 정교하고 세련된 서 비스가 제공되어야 할 것 이다. 끝으로 정보와 통신 서비스의 규제완화를 들 수 있다. 원활한 정보통신 서비스의 활성화는 지능 도로의 플랫폼을 다양하 게 응용할 수 있도록 하며 이는 궁극적으로 AHS 등 의 첨단도로 분야의 성공 을 이끌 수 있을 것이다.
맺음말
지금까지 주로 AHS 분야 에 대한 다양한 설명과 일 본의 현황을 살펴보았다.
결론적으로 말해 협조적 운전자 지원시스템이란 해당 차량과 다른 차량간, 또는 도로시설과 차량간 의 상호 통신 및 연계 등을 통해 차량의 안전도를 향상시키는 상호 작용 및 커뮤니케이션이라 할 수 있다.
<그림 4> AHS의 시스템 구성도
노변표출장치
도로상태감지센서
장애물감지센서 노변프로세서
통신장치
차내 감지센서 HMI
전동장치
차량/도로와의 통신
차내 ECU장치
<그림 5> AHS의 현장테스트 장소
히가시메이안 고속도로 (가미야시로 JCT)
45번 국도 (미야코 터널)
수도고속도로 (상구바시)
246번 국도 (미쯔다 소로오)
토메이고속도로 (오사와가와고가도로) 히가시메이안 고속
도로(나고야 나시 JCT)
25번 국도 (마이타니지구)