WAVE 기반 ITS 미래기술 연구개발을 위한 한국교통대학교 캠퍼스 테스트베드 간략 소개
Brief Introduction of the Test Bed at the Korea National University of Transportation for Advanced Research on WAVE-ITS Technologies
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김진태 문 철 송석일 고균병 이재성 김준용
ITS 테스트베드 준비 배경
첨단 Information Technology(IT) 기술을 이용하여 교통 흐름을 안전하고 원활하게 하는 Intelligent Transport Systems(ITS) 서비스는 이미 우리의 일상 속에서 익숙해져 있다. ITS는 그 전신인 Intelligent Vehicle Highway Systems (IVHS)로 1980년대 시작되어 발전의 역사가 30 여년 정도에 달한다(IVHS America, 1992).
ITS 발전 기간 동안 꾸준히 경험된 여러 가지 문 제 중 중요한 하나가 ‘ITS서비스 현장 실험의 어 려움’이다. 신규 개발 ITS 기술을 검증하고 효과 를 확인하는 과정에 수반되는 어려움이다.
ITS기술은 일반 IT기술과 속성이 달라 운영환경 이 안정적이지 못할 수 있고 편하게 작동을 정지할 수 도 없다. 일반 IT제품과 달리 공공 서비스를 위해 하루 24시간, 1년 365일, 수 년 동안 멈추지 않고 지속 작동하여야 한다. 야외에 설치되는 현장 장비의 경우 기능의 안정성 확보는 더욱 중요하다. 계절에 따라 춥거나 덥더라도, 안개로 시야확보가 어렵더 라도, 습도가 높거나 번개가 낙뢰하더라도 ITS 장비 H/W와 S/W는 상시 안정적으로 작동하여야 한다.
이러한 ITS 시스템 검증을 실내에서 수행하기에 제한적이다. 신규 ITS 기술을 실험할 실외 실험장소 가 항시 필요하여 왔다. 그러나 행정적 도로교통 관리 권한을 가지는 지방자치단체와 경찰은 실외 현장
김진태 : 한국교통대학교 교통대학원 교통시스템공학과, [email protected], Phone: 031-462-8736, Fax: 031-462-8739 문 철 : 한국교통대학교 정보통신공학부, [email protected], Phone: 043-841-5368, Fax: 043-841-5360
송석일 : 한국교통대학교 컴퓨터공학과, [email protected], Phone: 043-841-5349, Fax: 043-841-5340 고균병 : 한국교통대학교 제어계측공학과, [email protected], Phone: 043-841-5463, Fax: 043-841-5320 이재성 : 한국교통대학교 전자공학과, [email protected], Phone: 043-841-5163, Fax: 043-841-5160 김준용 : 한국교통대학교 교통대학원, [email protected], Phone: 031-461-8736, Fax: 031-462-8739
※ 본 테스트베드는 ‘교육부 대학구조개혁지원사업’과 ‘미래창조과학부 정보통신산업진흥원 IT고급인재양성사업’ 연구지원으로 구축되었음
에서 수행하는 ITS실험을 대부분 허용하지 않는다.
효과가 확인되지 않은 ITS기술을 한 번 실험해보 기 위해 일반 국민들이 이용하는 도로교통 현장에 공공 예산을 투입하며 토목공사를 수행하는 것이 현실적이지 않기 때문이다. 이에 ITS기술은 국가가 주도하여 모델도시를 정하고 해당 도시에서 ITS 기술을 실험하고 발전시키는 방식으로 진화하였 다. ITS기술 초기 발전에 기여한 미국의 모델도시 는 1989년 텍사스 주의 San Antonio이며(IVHS America, 1992), 우리나라는 2002년 첨단교통 모델도시 사업에 선정된 대전, 전주, 제주시이다(서 운석, 2001). 국가가 주도하여 국비가 투자되는 도 시 ITS 인프라 개발은 예산 제약으로 한시적일 수밖 에 없으며 그 범위도 일부로 제약된다. 지금까지 ITS의 발전 속도가 더딜 수밖에 없었던 이유이다.
ITS 기술은 실제 실외 환경에서 실험되고 연구 되는 것이 좋다. 기술개발 단계에서부터 미리 예상 하지 못하였던 현장 시행착오를 최소화할 수 있어 매우 경제적이며 비용 생산적이다. 국립한국교통 대학교는 캠퍼스 내 도로에서 미래 ITS 연구가 쉽 게 이루어질 수 있도록 충주캠퍼스 내 전체 도로를 대상으로 ‘창의적 ITS 실험 공간 테스트베드’를 마 련하였다. 본 논단은 ITS 기술인 및 관련 전문가 들에게 한국교통대학교가 마련한 ITS 테스트베드 에 대한 간략한 소식과 정보를 전달한다. 우리나라 ITS 전문가 및 민간기업 기술인들이 해당 공간을 함께 활용하여 국내 ITS의 미래기술 발전 속도를 향상시킬 수 있는 기회가 태동됨을 소개한다.
ITS 테스트베드 소개
ITS 테스트베드 범위는 충청북도 충주시 대학 로에 위치한 한국교통대학교 충주캠퍼스 교내 전 체 도로이다. ITS 테스트베드 위치는 서울로부터 2시간, 세종시로부터 1시간 30분, 대구로부터 2 시간, 강릉으로부터 2시간 소요되는 등 지리적으 로 우리나라의 중심에 위치하여 전국 ITS 전문인 들의 접근이 공간적으로 용이하다.
1. ITS 실외실험 기상․기후 여건
ITS 테스트베드 권역은 내륙지방의 지리적 특 성으로 ITS 시스템 및 장비의 다양한 기상/기후 조건을 반영한 실외실험을 수행하기에 충분하다.
충주 기상청의 2013년 기온 자료를 참조하면 겨 울에는 영하 –21.7°, 여름에는 영상 +34.2°로 변화한다(기상청, 2014). 해당 자료는 ‘백엽상’ 내 부 측정 자료이므로 며 태양 직사광선 및 차가운 바람이 부는 상황 등에서의 실제 온도 차이는 더욱 크다. 이러한 계절별 기온여건은 우리나라의 일반 적 기온 변화 범위를 충분히 포함한다고 판단한다.
해당 권역의 강우량은 여름 장마철에 최대 54.5 mm/day(일강우량)이며, 추운 겨울의 경우 최대 30.0mm/day(강설량)인 것으로 기록된다. 충주 기상청(2014)이 해당 권역 신적설량 자료를 제공 하지 않아 ‘대설주의(신적설량 5cm)’ 및 ‘대설경보 (신적설량 20cm)’ 상황 실험가능 여부를 판단하기 어려우나 겨울철 대설경보가 빈번히 발령하는 강 원도 철원의 2월 최대 일강우량이 35.0mm/day 인 것을 충주의 30.0mm/day 와 비교하면 ‘대설 주의’ 및 ‘대설경보’ 상황을 반영하는 현장실험이 충주캠퍼스 ITS 테스트베드에서 가능한 것으로 추정한다.
지리적으로 충주에 위치한 ‘탄금호’ 호수가 ITS 테스트베드로부터 서쪽방향으로 3.6 km 지점에 위치하고 있어 새벽 및 야간 시간 대 안개(연무, 박무) 상황에서의 ITS 시스템 및 장비 기능실험 역시 양호할 것으로 판단한다.
2. ITS 실외실험 기반 인프라
ITS 테스트베드에 미래 ITS서비스의 기초 통신 망이 될 Wireless Access In Vehicular En- vironments(WAVE) 무선통신 인프라(IEEE 802.11p 와 IEEE 1609.x 표준 준수; 주파수 대역 5.855-5.925 GHz의 70MHz; 기지국 출력 100mW;
최대 통신거리 1km)를 구축하였다. 한국교통대학
그림 1. ITS 테스트베드 WAVE 통신망 개요도
그림 2. WAVE 통신 망 관리 인터페이스 화면
그림 3. ITS 테스트베드 노드-링크 기반정보 교 충주캠퍼스 교내 모든 도로가 테스트베드가 될
수 있도록 총 4 개의 WAVE 노변장치 Road Side Equipment (RSE)를 교내에 그림 1과 같이 설치하 였다. 그림 1은 2013년 1단계로 구축된 WAVE 기 반시설에 해당하며, 이를 확장하기 위한 2단계 노 력이 추가 계획되어 있다. ITS 테스트베드의 WAVE 통신망 범위는 학교 캠퍼스를 충분히 초과 하여 캠퍼스 외부를 통과하는 36번 국도까지 포함 한다.
연구에 사용되는 On-Board Unit (OBU)을 장착한 실험차량이 해당 WAVE 통신반경에 진입 하고 이동하는 동안에 차량과 센터가 WAVE 통신 을 이용해 서비스 정보를 실시간 교환한다. ITS 테스트베드 확보로 ‘정돈되고 통제된 실험환경’이 아닌 ‘일상적 단속류 도로교통’ 환경에서 WAVE 기반 ITS 서비스 실외실험이 가능하다. 현장자료 는 그림 2의 WAVE 통신망 관리 시스템에 의하여
관리된다.
ITS 테스트베드 교통정보 기반 데이터베이스는 그림 3과 같다. ITS서비스 콘텐츠가 해당 링크와 노드 자료이다. 해당 정보를 기반으로 링크단위 정 보를 차량과 교환하고 차량의 경로를 관리한다.
WAVE 통신기반 구간정보(section measure) 활용 ITS 서비스 실험에 추가하여, 지점정보 (point measure)기반 ITS 장비 실외실험이 병
그림 4. 정보수집체계 현장실험 통합연계 장비
그림 6. 현장 영상분석 실험장비 인터페이스
그림 5. 측면 촬영영상 이미지 분석 실험환경
행될 수 있도록 그림 4의 별도 지주를 테스트베드 에 추가 설치하였다. ITS 테스트베드 권역 중 차 량 진출입 교통량이 가장 많을 것이라 예상되는 한 국교통대학교 정문에 해당 지주를 설치하였다.
그림 4의 지주(높이 6
m
; 굵기 300mm
)에 장 착될 수 있는 장비는 ITS ‘지주 부착식’ 장비이다.지주를 통해 레이더 검지기, 영상검지기 등의 부 착식 장비 실외실험을 가능하게 한다. 이를 통해 열악한 기상 및 기후조건 상황에서의 검지기 성 능평가 자료 수집이 가능하다. 예로 영상검지기의 경우 용도에 따라 측면 각도에서 촬영된 Image
processing 실험이 가능하다. 루프검지기 대체용 정면 영상자료 실험과 더불어 주차장 진출입 차량 관리 등을 목적으로 하는 그림 5의 측면 영상자료 실험도 테스트베드에서 진행할 수 있다.
테스트베드 내부 도로에서 실시간 수집되는 영 상검지기 영상자료는 한국교통대학교 공동실험실 습관 서버에 누적되어 관리되며, 학부 및 대학원 학생 및 민간 기업들이 이를 연구개발에 활용할 수 있도록 한다. 그림 6은 이 중 특정 기능을 실험하 는 영상장비 제어장치 인터페이스의 화면이다.
결론
본 논단은 국립한국교통대학교는 지자체 및 경 찰의 행정 규제로 부터 비교적 자유로운 충주 캠퍼 스 내부 모든 도로를 대상으로 ITS 테스트베드 (‘창의적 연구 및 실험 공간’)를 마련하고 있음을 소개한다. 이는 ITS 기술의 발전을 위하여 ‘정돈’
되고 ‘통제’된 선(線)단위 도로가 아니라 일상적인 도로교통 여건과 유사한 단속류 실외환경에서 ‘장 기간’ ITS 연구개발을 가능하게 하는 국내 최초 면(面)단위 WAVE 기반 ITS 테스트베드이다.
ITS 테스트베드는 우선적으로 WAVE 통신환경 ITS 서비스 연구개발을 위한 기반시설과 더불어 지점정보 기반 ITS 서비스 실외실험 기반시설을 확보한다. 이러한 연구 실험환경 변화는 미래 ITS 서비스 가용성 연구의 수행방식이 컴퓨터 전산 모
의실험의 틀에 갇혀 있던 과거 수행방식으로부터 탈피하여 현장실험으로 진화하는 전환점이 될 것 으로 기대한다.
국립한국교통대학교는 미래창조과학부 정보통 신산업진흥원이 지원하는 ‘차세대 지능형 교통시스 템 IT 융합연구센터’를 운영하고 있다. 센터 연구 에 참여하는 ITS 민간기업과 학부 및 대학원 학생 들이 함께 ITS 테스트베드를 활용하는 움직임이 시작되고 있다. 국립한국교통대학교 의왕캠퍼스 교통대학원과 충주캠퍼스 대학원 정보기술융합학 과와 ‘차세대 지능형 교통시스템 IT 융합연구센터’
를 연계하여 Ubiquitous Sensor Networks(USN) 기반 ITS 테스트베드로 발전하는 실험환경 구축을 추가 기획하고 있어 앞으로도 다양한 모습으로 테 스트베드가 진화할 것이다.
국립한국교통대학교가 마련하는 ITS 테스트베 드가 작게는 대학의 ITS 연구발전 및 ITS 전문 인력 양성에 기여할 것으로 기대한다. 그러나 대승 적 차원에서 대학의 ITS 테스트베드를 ITS 민간 기업 및 기술자들과 함께 이용하여 국내 ITS 기술 발전 속도를 향상시키고 국제기술을 선도하는 국 가 연구기반시설로 발전하기를 기대한다.
감사의 글
본 연구는 미래창조과학부 및 정보통신산업진흥 원의 IT융합고급인력과정 지원사업의 연구결과로 수행되었음(NIPA-2014-H0401-14-1007).
참고문헌
기상청 (2014) www.kma.go.kr
서운석 (2001) 제8회 ITS World Congress 및 ISO TC 204 회의, TTA 저널, 제78호, 144-151.
IVHS America (1992) Strategic plan for intelligent vehicle-highway systems in the United States, Report No: IVHS-AMER- 92-3
