Development of Integrated Control System for ITS Field Devices

ITS 현장장비 통합제어 기술 개발

Development of Integrated Control System for ITS Field Devices

1)

이상현 손승녀 조용성

서론

1999년 교통체계효율화법의 제정, 2000년 국가 지능형교통체계 기본계획 21의 확정으로 ITS(Intelligent Transport System) 구축이 본격화된 이후 2012년 기준 전국도로 연장의 약 12%(12,716km)에 ITS가 구축되어 현재 약 21,238개의 다양한 ITS 현장장비가 도로변에 설 치되어 있다. 한편, 정부에서는 교통정보 연계성 강화 및 단절구간 해소를 위해 2020년 까지 포장 도로 연장 대비 30% 수준으로 ITS를 구축할 계 획에 있고, 향후 C-ITS와 같은 미래 ITS 서비스 가 도입될 예정에 있어 ITS 현장장비는 양적으로 크게 늘어날 것으로 예상된다.

하지만 현재 ITS 현장장비들은 각각이 부피가 크고 물리적으로 투박한 제어함체와 함께 설치되 고 있어 도시미관 저해, 보행자 통행면적 감소, 함 체 돌출에 의한 차량충돌 위험성 등 다양한 문제점

을 가지고 있다. 또한, 노변장치와 1:1로 개별 설 치됨에 따른 과도한 설비구축 문제, 표준기술 부재 에 따른 장비교체 유연성 부족과 유지관리 비용 증 가 문제가 발생하고 있어 다양한 현장 노변장치를 통합 제어할 수 있는 기술개발이 요구되고 있다.

이에 임베디드(Embedded)기술을 활용해 현장 의 ITS 장비를 통합 제어할 수 있는 기술을 개발 하여 ITS 현장장비 제어기의 소형화, 통합화, 표 준화에 따른 시스템 구축 효율화를 통해 예산낭비 방지와 기술 고도화에 따른 해외시장 진출을 위한 기술 경쟁력 강화를 도모하고자 한다.

그림 1. 제어기 함체에 의한 안전, 도시미관 문제

이상현 : 한국지능형교통체계협회 기술연구센터, [email protected], Phone: 031-478-0444, Fax: 031-478-0490

손승녀 : 한국지능형교통체계협회 기술연구센터, [email protected], Phone: 031-478-0443, Fax: 031-478-0490

조용성 : 한국지능형교통체계협회 기술연구센터, [email protected], Phone: 031-478-0403, Fax: 031-478-0490

그림 3. Autoscope社 Solo Tera 통합제어 인터페이스 패널 그림 2. ITS 구축 사업 통합함체 설치 사례

국내외 기술 및 표준 동향 1. 국내외 기술 동향

1) 국내 기술 동향

국내에서는 ITS 구축 사업시 VMS(Variable Message Sign)와 AVI(Automatic Vehicle Idetification) 같은 장비를 단일 폴대에 설치 하고, 두 현장장비의 제어기를 하나의 제어함체에 함께 설치하는 사례가 늘어나고 있다. 하지만, 이 는 단순히 물리적으로 하나의 함체에 두 개의 제 어기를 보관하는 개념으로 제어기 함체 크기가 일반함체의 약 2배로 커지고, 기능적으로 전혀 연계되지 못하는 한계를 지니고 있으며, 신규장비 설치 시 추가적 통합을 위한 유연성이 부족한 상황 이다.

노동수외 2인(2008)은 기존 표준교통신호제어기 의 영상검지기 실장공간(3U)을 이용, 통신부를 공 동 이용하여 신호제어기와 신호위반단속기, 교통사 고자동기록장치, 돌발상황관리용 CCTV(Closed Circuit Television)를 물리적, 논리적으로 통합 하는 방안을 제시하고 있다. 본 연구에서는 물리적 통합과 함께 신호제어기와 교통사고 기록장치, 신 호위반단속기의 데이터 연계를 통해 신호제어기

루프검지기를 사용해 신호위반단속이 가능하고, 교통사고 기록장치는 기존 신호제어기의 신호정보 와 연계하여 중복 설치 재료의 감소 및 운영의 효 율성을 도모하고 있다. 하지만, 본 연구에서 제시 하고 있는 통합방법은 기존 교차로에 설치되는 일 부 장비만을 고정적으로 포함하고 있어 도로상에 설치되는 다양한 ITS 현장 장비를 추가로 수용할 수 없는 한계를 지니고 있다.

2) 국외 기술 동향

국외 에서도 ITS 현장장비 제어기의 과도한 설 치에 따른 문제를 해결하기 위해 다양한 노력이 시 도되고 있다. 미국의 이미지 센싱 개발기업인 Autoscope社는 제어함체 현장설치를 최소화하기 위해 최대 8대의 영상식 검지 카메라(Autoscope Solo Tera)를 1대의 제어기에 연결할 수 있는 인터 페이스 페널을 개발하여 시판하고 있다. 본 인터페 이스 패널은 280×180×50mm의 크기로 10/100 Base-T 이더넷 네트워크 케이블 연결을 제공하며 유 럽표준 규격인 EN 55022, 61000-6-1, 60950 규격을 만족하고 있다.

하지만, 본 기술은 다수 장비를 연계하기 위한 인터페이스를 제공하는 것으로 근본적인 통합제어 기술로 보기 어렵고, 특정 기업의 단일 장비에 대 해서만 적용 가능한 한계를 가진다.

구분 표준규격 제정 여부

하드웨어 정보교환

CCTV X X

AVI O O

VDS X X

VMS X X

ETCS(하이패스) O O

DSRC 교통정보 수집제공 시스템 O O

LCS X X

WIS X X

주정차 단속 X X

버스차로 단속 X X

신호제어기 O O

신호/과속 단속 O O

UTIS O O

표 1. 국내 ITS 현장장비 표준 제정 현황

구분 명칭 표준기관

H/W 규격

NEMA TS 2 “Traffic Controller Assemblies with NTCIP Requirements”(2003)

NEMA (미국) NEMA 250 Enclosure for Electronic Equipment(2008)

NEMA (미국) ATC Standard “Intelligent Transportation System Standard Specification for Roadside Cabinet”(2005)

AASHTO, ITE, NEMA

(미국)

정보 교환 표준

ISO 15784 “Data Exchange Involving Roadside Modules Communication”

ISO (국제표준기구) NTCIP 1200 Series NTCIP

(미국) UTMC(Urban Traffic Management &

Control)

UTMS (영국) 표 2. 국외 ITS 현장장비 표준 제정 현황

2. 국내외 표준 동향

1) 국내 표준 동향

현재 국내 ITS가 도입된 지 10여 년이 넘어서 고 있지만 아직까지 ITS 현장장비의 표준화에 대 한 국가차원의 체계적인 틀이 마련되어 있지 않은 것이 사실이다. 이에 일부 장비에 대해 운영주체에 따라 자체 표준규격을 정의하여 운용하거나 구축 사업별로 서로 다른 형태의 현장장비들이 설치되 고 있다. 현재 국내 주요 ITS 장비별 표준규격 제 정현황을 살펴보면 표 1과 같다.

1998년 수행된 ｢국가 ITS 표준화 사업 1단계 연구｣에 따르면, 국내 ITS 도입을 위해 센터와 노 변간 송수신 프로토콜 표준화 개발의 필요성을 언 급하고 있지만, 현재까지 국가차원의 표준정립이 이루어지고 있지 않고 있다. 이에 따라 유사한 기 능의 장비간에도 ITS 구축사업별 서로다른 통신 프로토콜이 개발되어 적용되어 막대한 비용이 투 자된 ITS 시설의 상호연계를 통한 정보이용 효율 성 극대화라는 목표를 달성하지 못할 뿐만 아니라, 장비간 HW 정합성이 부족하여 이미 구축된 시스 템에 대한 유지관리시 별도의 예산투자와 프로젝 트 수행이 필요한 악순환이 반복되고 있다.

2) 국외 표준 동향

ITS 현장장비 제어함체와 관련된 주요 국외 표 준을 H/W 부분과 장비간 정보교환 프로토콜로 구 분하면 다음과 같다.

ATC Standard “Intelligent Transportation System Standard Specification for Roadside Cabinet”는 ITS 현장장비 제어기의 전국적인 상 호운영성을 확보하기 위해 미국의 ITS 대표 표준 기관인 AASHTO와 ITE, NEMA가 공동으로 개발 한 표준규격이다. 본 표준은 제어함체 내부 실장장 비 교체의 유연성 확보를 위해 Input Assembly, Power Distribution Assembly 등 주요 실장품에 대한 규격 및 기능에 대해 명확히 제시하고 있다.

ITS 현장장비의 정보교환에 대한 주요표준규격 은 미국 NTCIP 1200 시리즈와 ISO의 15784 시리즈가 있다.

NTCIP는 교통관리 센터와 다양한 노변장치들의 통신 필요성을 충족시키기 위해 설계된 통신 표준 집합체로서 메시지를 변환하고 전송하는 방법을 구체화하여 다양한 브랜드의 장비들이 동일한 통신 채널을 이용할 수 있도록 하는 것을 목표로 한다.

ISO 15784는 ISO 산하 ‘기술위원회204 (Technical committee 204, 이하 TC 204)’의

‘작업반 9(Working Group 9, 이하 WG 9)’에서

도시 유형

장비 개수

장비설치 비율(%)

장비 노드부 링크부

대도시 (성남)

99개 CCTV 48 28

AVI 25 5

VMS 11 23

VDS 5 35

버스차로단속 0 5

신호/과속단속 11 5

중도시 (제주)

118 CCTV 73 10

AVI 0 15

VMS 27 32

VDS 0 38

신호/과속단속 0 5

도농 복합 (남양주)

114 CCTV 67 59

AVI 0 9

VMS 11 16

VDS 22 16

표 3. 도시 유형별 ITS 시설물 설치현황

그림 4. NTCIP의 목표 - 현장장비의 상호호환성과 상호운용성

그림 5. ISO 15784의 적용 인터페이스 범위

개발되고 있으며, 개발 초기 전 세계의 다양한 노 변장치들을 하나의 단일 표준으로 구현하는 것은 부적절 하다는 판단하에, 다양한 유형의 노변장치 모듈을 위한 표준 셋으로 개발하는 것이 더욱 효과 적이라고 판단하고 전체 3개 파트로 구분하여 2개 의 어플리케이션 프로파일(SNMP, DATEX)을 표준으로 정의하고 있다. Part1.은 일반 요구사항에 대해 다루고 있으며, SNMP 부분을 정의하고 있 는 Part 2.는 현재 개발이 진행중이고, DATEX 프로토콜을 정의하고 있는 Part 3.은 개발이 완료 되어 2008년 ISO 문서로 발간되었다.

통합제어 기술 개발 기본방향

1. 개발 기본방향 수립을 위한 현장조사

통합제어 기술 개발 기본방향 수립을 위해 도시 유형별(대도시, 종소도시, 도농복합도시), 도로 유 형별(시내부, 국도, 고속도로) ITS 현장장비 설치 현황을 조사분석 하여 시사점을 도출하였다.

먼저 도시 유형별 조사현황을 살펴보면, 노드부 는 2-4개 장비, 링크부는 1-3개 장비가 설치된 그 룹 비율이 가장 높았으며, 도시규모 및 유형에 따 른 ITS 현장장비 종류와 분포에 큰 차이가 없는 것으로 분석되었다.

도시유형별 조사에서는 유형에 따라 설치집합도 및 장비유형에 서로다른 특성이 있는 것으로 나타 났다. 먼저 시내부 도로는 전체 6종류의 ITS 현장 장비가 설치되어 있으며, 4개 장비가 동일 지점에 설치된 비율이 50%로 나타났다. 일부 CCTV 및 무 인단속장비, VDS(Vehicle Detection System) 는 노드부에 단독으로 설치되는 경우가 있으나, VMS, CCTV, VDS, 무인단속장비, 버스차로단 속 장비가 하나의 노드에 설치되는 등 다양한 장비 가 노드와 링크의 인접 지점에 함께 설치되어 있는 것으로 나타났다. 노드부에는 AVI를 제외한 모든 ITS 장비가 설치되고 있으며 이에 따라 최대 5개 의 제어기가 하나의 노드에 개별 설치되는 경우도 있었다.

국도의 경우 총 6개 유형의 장비가 설치되어 있 으며 3개 장비가 설치된 비율이 57%로 나타났다.

대체적으로 링크부에 개별 장비들이 독립적으로 설치되어 있는 경우가 많았으나 일부 노드에서는 과속단속 장비와 정보수집 장비가 함께 설치되고

구분 그룹핑 (예) 설치된 장비 수

비율 (%) 시내

도로 노드 1 17

2 33 4 50 링크 2 17 3 32 4 17 5 17

국도 노드 1 14

3 57 4 14 6 14 링크 1 8 2 58 3 33 고속

도로 4 44

5 33

6 11

7 11

표 4. 도로 유형별 ITS 시설물 집중 설치현황

있는 경우가 있으며, 신호제어기를 고려할 때 노드 상에 4-5개 제어기가 설치되고 있는 것으로 파악 되었다.

고속도로는 총 8종류의 ITS 장비가 설치되어 있으며, 5개 장비가 인접하여 설치되는 비율이 33%로 높게 나타났다. DSRC(Dedicate Short Range Communication), VDS, LCS(Lane Control Sign), CCTV 등의 장비들이 100m 범 위에 인접하여 설치되어 있으며, 통합 Pole을 이용 하여 동일 지점상에 2-3개 장비가 설치되는 경우 물리적으로 통합된 함체를 이용하고 있는 것으로 나타났다.

도시유형별, 도로유형별 ITS 장비 설치 분석결 과에 따른 기본방향 수립 시사점을 도출하면 다음 과 같다.

첫째, ITS 현장장비의 설치 집중도를 살펴보면 교차로 및 상시 지정체 지역 등 교통과 도로환경에 따라 정보수집 및 제공 결절점에 다수 현장장비가

집중설치 되고 있으며, 특히 교차로 지역에 그 특 징이 크게 나타나고 있다. 국내 교차로는 대각선 최대 거리가 200m 넘지 않고 있고, 링크부의 장 비 집중지역도 1km 거리 내에 장비들이 집중 설 치되어 있기 때문에, 통합제어 기술 개발 시 통합 제어를 위한 물리적 목표범위를 500m-1km로 산 정해야 할 것으로 판단된다.

둘째, 현장 설치현황 분석결과 현재 주로 설치 되고 있는 현장장비는 AVI, VDS, CCTV의 정보 수집 장치와 VMS, DSRC의 정보제공 장치, 버스 차로단속, 불법주정차단속의 단속 장비의 총 7개 유형으로 판단된다. 또한, 도로 유형별 ITS 시설 물 설치현황 분석결과 3-5개 장비의 그룹 비율이 높게 나타나고 있으며, 향후 다양한 ITS 신규 서 비스 구축 시 현장장비의 설치가 양적, 질적으로 증가할 것으로 예상되기 때문에 통합제어 기술개 발 시 최소 6개의 다양한 ITS 현장장비를 유연성 있게 통합할 수 있는 형태로 개발되어야 할 것으로 판단된다.

셋째, ITS 장비의 집중 설치지점이 노드와 링크 에 다양하게 나타나고 있기 때문에, 주변 보행자 수, 보행면적, 터널 등 설치지점의 다양한 환경적 요인에 따라 유연하게 설치 가능하기 위해서, 크기 및 설치 형태 등이 국내 교통환경에 맞게 다양한 형태로 개발되어야 할 것으로 판단된다.

넷째, 현재 ITS 서비스는 중앙센터 중심의 단순 한 서비스만을 제공하고 있을 뿐, 교차로, 합류부 단위의 지역기반 특화서비스가 제공되고 있지 않 지만, 물리적 통합 뿐만 아니라 현장장비의 논리적 통합까지 추구하는 본 연구를 통해 지점기반의 다 양한 안전, 편의교통정보 제공 서비스 개발이 가능 할 것으로 판단된다.

2. 통합제어 기술 개발 기본방향 수립

본 연구의 목표는 현장에 설치되는 다양한 ITS 현장장비를 단일 함체에서 통합제어할 수 있는 기 술을 개발하는 것으로, 현장조사 결과에 따라 다음 과 같은 기본 방향을 수립하였다.

그림 7. 다양한 통합제어 함체 개발 유형 그림 6. 통합제어 기술 기본개념

ITS 현장장비의 인접설치 현황 분석결과 대부 분의 경우 3-5개의 장비가 설치된 경우가 많았으 며, 향후 확장성을 고려하여 최소 6개의 장비를 통합할 수 있는 형태로 개발하도록 하며, 대상장비 는 현황 분석결과에 따라 VDS와 AVI, CCTV의 교통정보 수집장치와, VMS와 DSRC의 교통정보 제공장치, 버스전용차로단속장비와 주차위반단속 장비로 총 7개 장비를 제어할 수 있도록 하였다.

또한, 현장여건에 따라 설치되는 장비의 종류가 다르기 때문에 제어기능을 임베디드 기반의 모듈 형태로 개발하고 통합함체는 장비별 기존 제어기 의 공통기능은 함께 활용하는 렉타입으로 개발하 여 현장장비의 설치와 제거가 자유롭도록 하였다.

그리고, 단일함체에서 다수 장비를 제어함으로 써 추가적인 제어함체의 설치가 필요 없다고 해도 보행환경 및 도시미관 등을 고려하여 통합함체의 부피를 기존 대비 40% 이상 축소하고자 하며, 향 후 기술 실용화 시 장비의 호환성을 확보하고 기술 활용을 용이하게 하여 시장 침투력을 높이기 위해 표준개발이 함께 병행되도록 하였다.

세부 기술개발 내용

1. 통합제어 함체 개발

통합제어 함체는 설치 위치 및 형태에 대한 시 장의 다양한 요구사항을 만족시키기 위해 기본형 과 슬림형, 지주삽입형과 터널형, 스마트형의 5가 지 유형이 개발되었으며, 본 논문에서는 기본형을 중심으로 구성과 기능을 소개하도록 한다.

기본형 통합제어 함체는 400×800×270(mm) 크기로 기존 제어기(600×900×900(mm))대비 부 피기준 82% 축소되어 개발 되었으며, 환경감시 부, 통합제어부, 요소장비제어부, OFD, 광장비, 단자대부, LCD 스크린으로 구성되어 있다.

환경감시부는 함체 내의 온도를 적정수준으로 유지하기 위한 팬, 히터와 함체 내부 장비를 보호 하기 위한 도어 열림 검지 및 온도를 확인하는 센 서부로 구성되어 있다.

통합제어부는 설치되는 현장장비 제어모듈의 동 작을 감시하고 전원제어, 환경감시 등 통합관리 기 능을 수행하며 통합된 현장장비에서 수집된 데이 터를 기반으로 독립적 교통관리 전략을 수행하는 통합플랫폼과 함체에 안정적인 DC 12V전력을 공 급하는 파워모듈, 무선통신모듈로 구성된다. 무선 통신모듈은 Binary CDMA 기반 현장장비와 해 당 제어모듈 간 무선으로 1280×720P HD급 영 상정보를 최대 4Mbps로 실시간 전송할 수 있다.

현장장비 제어모듈 부는 최대 7 종의 ITS 현장 장비 제어모듈을 설치할 수 있으며, 리셋모듈을 설

그림 8. 기본형 통합제어 함체 구성

그림 9. 현장장비 제어모듈 개발 유형

그림 10. 통합모니터링 / 원격 제어 기본개념 치하여 제어부 작동 이상 시 제어모듈에 공급되는

DC전원을 제어할 수 있도록 하였다.

OFD(Optical Fiber Distribution)는 센터와 통합제어 함체 간 통신을 위한 광케이블을 여장하고 있으며, 광장비는 L2 스위치 24Port, 광 2Port를 지원하고 링 방식의 광 연결은 전원 off시 바이패스 하도록 구성 하였다.

단자대부는 통합제어 함체 내 누전 발생 시 AC 전원 공급을 중단하여 장비 및 사람을 보호하는 누 전차단기와 외부 요인으로 인해 발생하는 과전압 의 유입을 방지하여 통합제어 함체 내 장비를 보호 하는 써지보호기, 정전 시 5분간 전력공급을 유지 하는 축전지로 구성하였다.

함체 도어 내부에는 LCD 스크린을 설치하여 통합플랫폼과 연결되어 함체의 제어와 유지관리를 용이하도록 하였다.

2. 현장장비 제어모듈 개발

현장장비 제어모듈은 단일 현장장비 제어기능을 수행하는 기본타입과 하나의 모듈에서 2개 이상의 현장장비 제어기능을 수행하는 원보드 타입, 제어 기능과 현장장비가 통합된 일체형 장비로 개발하였 다. 기본타입은 본 연구 목표에 따라 CCTV, AVI ,VDS, VMS, DSRC, 불법주정차단속, 버스차로 위반단속 장비를 대상으로 개발되었으며, 원보드 타입은 AVI와 VDS 기능이 통합된 차량검지장치 통합제어모듈, VMS와 DSRC 기능이 통합된 정보 제공장치 통합모듈, 버스차로단속과 주정차위반단

속 기능이 통합된 단속장치 통합제어모듈이 개발되 었으며, 일체형 장비는 CCTV, AVI, VDS, 버스 차로단속장비, 주정차위반단속장비가 개발되었다.

초소형의 제어모듈은 FreeScale社의 I.MX6칩 을 기반 공통 플랫폼으로 하여 높은 영상처리 성능 을 확보하였으며, 4U 8HP 120mm의 초소형 크 기임에도 불구하고 기존 ITS 현장장비의 제어부 기능을 100% 수용하도록 집적화 하여 임베디드 형태로 개발되었다.

3. 통합 모니터링 / 원격 제어기술 개발

통합 제어되는 현장장비 제어모듈의 관리와 모 니터링을 위해 통합함체 내부에는 통합제어 플랫 폼을 실장하였으며, 이를 통해 7종 장비에 대한 연 결상태 모니터링과 리셋, 각 현장장비 고유 제어기 능과 통합함체의 제어 기능을 구현하였다. 또한 안 드로이드 기반 모바일 제어 어플리케이션을 개발 하여 각 기기에 점검 이력관리, 정상운영 상태 확 인, 현장장비 제어모듈 관리, 오류 이벤트 로그관

그림 11. 독립형 교통관리 서비스 구현 예시 - 전방 주정차 정보제공 서비스 리, 고장 및 자동복구 이력관리 등의 기능을 구현

하여 운영 효율성을 높이도록 하였다.

4. 독립형 교통관리 서비스 구현

현재 모든 교통서비스가 센터기반으로 이루어짐 으로써 발생하는 Time-Leg문제와 지점기반의 세 부적인 교통서비스가 이루어지고 있지 않은 점을 개 선하기 위해 함체내부의 통합플랫폼을 활용하여 다 양한 ITS 현장장비를 통합 제어함으로서 수집되는 영상 및 검지정보를 센터가 아닌 통합제어기에서 자 체적으로 가공하여 교차로 또는 차량 합류지점 등 현장특성에 기반한 맞춤형 교통 정보를 제공하기 위한 교통서비스를 구현 하였으며, VISSIM을 활용해 그 효과를 평가함으로써 유효성을 입증하였다.

현재까지 돌발상황 정보제공 서비스, 전방 불법 주정차 정보제공 서비스, 진입차량 주의 정보제공 서비스, 좌회전 대기차량 주의 정보제공 서비스, 버스정차 주의 정보제공 서비스, 교차로 꼬리물기 방지 서비스가 개발 되었으며, 현장 교통류 특성 및 통합제어되는 현장장비 유형에 따라 다양한 서 비스로 확장이 가능할 것으로 예상된다.

5. 개발기술 표준화 추진현황

향후 통합제어 기술의 빠른 기술보급과 유연성 있는 장비 구축, 유지관리의 효율성 향상, 국제표 준 준용에 따른 글로벌 시장 경쟁력 확보를 위해 기술개발과 함께 HW 및 정보교환 프로토콜에 대

한 표준화 활동을 병행하였다.

HW 표준은 주요 물리적 규격 정의를 통한 장 비 구축 및 교체의 유연성과 기능의 신뢰성을 확보 하기 위한 것으로 통합제어 함체와 현장장비 제어 모듈의 구성 및 기본규격, 기능적 요구사항, 물리적 요구사항을 정의하고 있다. HW 표준은 AASHTO와 ITE, NEMA에서 발간한 ITS Cabinet Standard 와 유럽의 관련 표준을 참조하였으며, 2012년 3 월 ITS 표준총회에 안건으로 제안되어 현재 표준 실무팀이 활발히 운영중에 있다.

정보교환 표준은 기존 국내에 ITS 현장장비와 센터간 정보교환 표준이 부재함에 따라 국제표준 인 ISO 15784를 준용하여 통합제어 대상 현장장 비인 AVI, VDS, CCTV, 버스차로단속장비, 주 정차위반단속장비와 센터간 정보교환 부분과 통합 제어 기술 운영을 위한 데이터 교환을 적용범위로 하고 있다.

ITS 현장장비와 센터간 정보교환에 대해 다루 고 있는 국제표준규격인 ISO 15784는 Part 3.

에서 정보교환 프로토콜로 DATEX ASN을 정의 하였으며, 현재 미국과 캐나다, 영국, 그리스, 뉴 질랜드 등 세계적으로 적용이 증가하는 추세에 따 라 SNMP 프로토콜을 준용한 Part3.가 정의되고 있다. 이렇듯 SNMP 응용 프로토콜은 아직 표준 제정이 진행 중이지만, 국내 ITS 기술의 전략적 수출지역인 아프리카(남아프리카공화국), 중남미 (브라질, 멕시코, 칠레)와 중동(두바이, 이스라엘) 에서도 ITS 사업 시 미국 NTCIP 기반의 SNMP

VISSIM 시뮬레이션 SSAM 모형 표 5. 교통관리서비스 효과분석 도구

구분 분석 시나리오 평가지표

시나리오1 시나리오2 시나리오3 통행시간 지체 상충횟수

돌발상황 정보제공 서비스

비첨두 교통량 (V/C 0.4)

중첨두 교통량 (V/C 0.6)

첨두 교통량 (V/C 0.8)

O - O

전방 주정차 정보제공 서비스 - O O

진입차량 주의 정보제공 서비스 O - O

좌회전 대기차량 주의 정보제공 서비스 - O O

버스정차 주의 정보제공 서비스 - O O

앞막힘 예방 제어

첨두시 실제 교통량 적용 - O O

꼬리물기 신호제어 - O O

표 6. 교통관리서비스 평가지표 선정

응용프로토콜을 준수할 것을 요구하고 있기 때문 에 국내 ITS 산업의 해외시장 진출을 위한 경쟁력 확보를 위해 SNMP를 국내 선제 도입하여 적용할 필요가 있을 것으로 판단하여 DATEX와 SNMP 듀얼 프로토콜로 정의하였다. 정보교환 표준은 2012년 3월 ITS 표준총회에 회의안건으로 제안 되어 기존 현장장비 프로토콜 분석과 수차례 표준 실무팀 회의를 거쳐 각 현장장비 운영을 위한 메시 지 정의가 약 90% 완료되었으며, 2014년 내에 단체표준으로 정식 건의할 예정에 있다.

개발기술의 효과분석

본 연구개발을 통해 개발된 ITS 현장장비 통합 제어 기술의 효과분석은 독립형 교통관리 서비스 에 따른 교통관리 측면의 효과와, 시스템 구축비 절감 부분으로 구분하여 수행하였으며, 그 결과는 다음과 같다.

1. 교통관리 측면 효과분석

교통관리 측면 효과분석은 미시적 교통 시뮬레이션 도구인 VISSIM과 안전성 효과지표를 추출하기 위 한 대리안전평가모형(Surrogate Safety Assement Model, 이하 SSAM)을 활용하였다. VISSIM은 국내외 다양한 연구를 통해 네트워크의 현실적 모 사능력, 다양한 종류의 교통류 입력 등 상용화된 시뮬레이션 분석도구 중 통행시간과 속도, 교통량, 지체 등 다양한 효과척도에 대해 현실을 매우 잘 반영하는 것으로 알려져 있다. SSAM은 미연방고속

도로관리국(Federal Highway Administration, 이하 FHWA)에서 개발한 모형으로 VISSIM, AIMSUN 등 미시적 시뮬레이션 모형으로부터 생 성된 개별 차량의 경로정보를 이용하여 교통류의 움직임 속에서 차량 상충에 대한 경우의 수와 특성 분석이 가능한 모델이다.

효과분석 절차는 실제 현장 ITS 시설물 설치현 황조사를 통해 교통관리 서비스별 구현이 가능한 모의 평가대상지를 선정하고, 평가지표는 도로용 량편람에서 제시한 교통류 특성별 평가지표를 준 용하여 연속류 구간의 경우 통행시간, 단속류 구간 의 경우 지체를 적용하였다. 안전성은 상시적으로 발생되기 때문에 모든 교통관리 서비스의 평가지 표로 선정하였으며, 교통관리 서비스별 시뮬레이 션 분석을 통해 평가지표에 따른 결과값을 산출하 였고 최종적으로 t-값 검증을 통해 결과값에 대한 유의성을 확인하였다.

좌회전 대기차량 주의정보제공 서비스에 대한 평가 사례를 살펴보면 다음과 같다. 평가대상지는 정보수집 장치인 CCTV와 정보제공 장치인 VMS 간 이격거리가 165m인 서울시 현충로 현대아파 트 앞 삼지 교차로를 모의평가대상지로 선정하여

그림 13. 경제성 분석 절차 및 방법

서비스 통행

시간 개선율 지체 개선율

상충 개선율

돌발상황 정보제공 22% - 87%

전방 주정차 정보제공 - 1% 11%

진입차량 주의 정보제공 4% - 75%

좌회전 대기차량 주의 정보제공 - 22% 28%

버스정차 주의 정보제공 서비스 - 4% 22%

앞막힘 예방 제어 - 17% 28%

꼬리물기 신호제어 - 30% 42%

표 7. 교통관리전략 서비스별 효과평가 결과

그림 12.‘좌회전 대기차량 주의 정보제공 서비스’ 통합제어기 설치 운영 시나리오

VISSIM을 구축하였다. 이때 좌회전 대기차량이 과포화로 좌회전 베이가 초과하여, 좌회전 대기차 량이 본선부와 상충하도록 구현하였다. 서비스 구현 시 정보제공은 좌회전 대기차로 초과 시 사 전에 정보제공을 통해 진행차로에 대한 감속 및 차로변경을 유도하는 것으로 시나리오를 수립하 였다.

시뮬레이션 분석결과 서비스 제공시 지체는 평 균 22%, 상충횟수는 평균 28% 감소하는 것으로 나타났다. 개선율은 교통량이 증가할수록 지체와 상충횟수 모두 감소율이 큰 것으로 나타났으며, 이 는 직진 교통량 수준이 증가할수록 좌회전 대기차 량의 상충도가 높아져 상충에 대한 개선율이 높아 지는 것으로 판단된다.

이와 유사한 방법으로 교통관리전략 서비스별 특성에 따라 분석한 효과평가 결과는 표 7과 같다.

2. 현장 시설물 구축비용 절감효과

현장시설물 구축비용 절감효과는 통합제어 기술 적용에 따라 기존 현장장비에 1:1로 모두 설치되 는 현장장비 함체 설치 절감비용에 대한 효과를 분 석하였다.

분석방법은 보편적인 경제성 분석기법인 비용편 익분석(B/C)와 현재가치분석법(NPV)을 사용하 였으며, 분석기간은 2013년을 기준으로 일반적인 제어기 내구연한을 고려하여 10년으로 선정하였 다. 현재가치 산출을 위한 할인율은 한국개발연구 원(2008)에 따라 5.5%을 적용하였으며, 비용항 목은 연구개발 투자비, 편익 비용은 기존대비 구축 비용 절감효과로 선정하다. 세부적인 경제성 분석 절차 및 방법은 그림 13과 같다.

먼저 경제성 분석 목표기간 동안 ITS 현장장비 물량을 산출하기 위해 기존 도로연장 대비 ITS 구축 비율에 따른 ITS 장비구축 원단위(1.67개/km)를 산출하고 ｢제2차 도로정비기본계획(2011-2010) 과 ｢2012 도로업무편람｣에 따른 도로 구축연장과

｢ITS 기본계획 2020｣에 명시되어 있는 ITS 구축 목표 비율에 따라 예상 구축 물량을 산출하고, 현

구분 기존대비 비용절감 (%)

2개통합시 17.9

3개통합시 34.8

4개통합시 47.7

5개통합시 51.5

6개통합시 55.0

7개통합시 56.9

표 9. 통합장비 개수에 따른 비용절감 비율

구분 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 계

교체 수요 고속도로 604 604 604 604 604 604 604 970 970 970 7,138

일반국도 366 366 366 366 366 366 366 1,127 1,127 1,127 5,943 지자체도로 906 906 906 906 906 906 906 1,386 1,386 1,386 10,500 소계 1,876 1,876 1,876 1,876 1,876 1,876 1,876 3,483 3,483 3,483 23,581

신규 수요 고속도로 366 366 366 366 366 366 366 366 366 366 3,661

일반국도 761 761 761 761 761 761 761 761 761 761 7,615

지자체도로 480 480 480 480 480 480 480 480 480 480 4,800

소계 1,607 1,607 1,607 1,607 1,607 1,607 1,607 1,607 1,607 1,607 16,070 총계 3,483 3,483 3,483 3,483 3,483 3,483 3,483 5,090 5,090 5,090 39,651 표 8. ITS 현장장비 구축수요 물량 추정 결과

재 구축되어 있는 장비 현황에 대해 ITS 내구연한 을 고려하여 교체물량을 산출하였다. 이 결과 신규 구축 수요물량은 2022년 까지 연평균 약 1,607 개로 나타났으며, 교체수요는 2013-2014년 연평 균 1,876개, 2020-2022년 연평균 3,483개로 산출 되었다.

구축비용 절감 산출을 위한 개발 기술품의 시장 가격은 전부원가 접근방식으로 직접비(90%) 및 경비(7%), 이윤(3%)을 고려하여 적정 제품단가 를 산정하였다. 산정된 적정 제품단가에 대해 현재 ITS 현장장비 시장가격을 고려하여 통합장비 개 수에 따른 비용절감 비율을 산출하였으며, 결과는 다음과 같다.

B/C 및 NPV 분석은 전체 현장장비 구축수요 물량 중 본 통합제어 기술 적용 비율(30, 50, 100%)에 따른 시나리오로 구분하여 분석 하였다.

분석결과 총 비용(C)인 연구개발 투자비 81.4억 원에 대해, 편익(B)은 약 423억-1.15조원으로 나타나, 종합적인 타당성 분석결과 NPV는 351억 -1.14조원, B/C는 5.3-141.0으로 개발 기술의 경제적 타당성이 매우 큰 것으로 나타났다. 기존지 주를 활용하면서, 장비의 개수가 많을수록, 통합제

어기 도입 비율이 높을수록 경제성이 높게 나타나 향후 신규사업시 통합제어 기술의 적극적인 도입 이 필요할 것으로 판단된다.

결론 및 기대효과

본 연구는 ITS 현장장비에 제어기가 1:1로 설 치됨에 따른 자원 낭비와 비효율적 유지관리, 물리 적으로 크고 투박한 함체에 의한 경관훼손과 보행 환경 저해 등 다양한 문제들을 해결하기 위해 최대 7개 ITS 현장장비를 물리적, 논리적으로 통합 제 어할 수 있는 기술을 개발하였다.

ITS 현장장비의 기존 제어기능은 임베디드 기 반의 모듈형태로 개발하고 통합함체는 부피기준 기존 제어기 대비 82% 축소된 형태로 통신과 전 원 등 기존 제어기의 공통기능은 함께 사용하고 현 장장비의 설치와 제거가 자유롭도록 렉타입으로 개발하여 유연성을 확보하였다.

또한, 설치위치 및 형태에 따른 시장의 다양한 요구사항을 만족시키기 위해 슬림형, 지주삽입형 과 터널형, 스마트형의 다양한 함체를 개발하였다.

통합제어 기술 활용 시 선로 구축 등 공사비용 을 절감하기 위해 Binary CDMA 기반 무선통신 기술을 개발하였으며, 통합 제어되는 현장장비로 부터 수집된 데이터를 통합제어기에서 자체 가공 하여 교차로나 합류부 등에서 지점기반의 맞춤형 교통정보를 제공하기 위한 기술을 함께 개발하였다.

본 연구는 세계 최초로 시도되는 기술개발로 ITS 구축사업에 새로운 패러다임을 제공하고 국

내 기술의 경쟁력 향상 및 원천기술 확보의 효과가 있을 것으로 판단된다. 또한, ITS 구축사업 시 자 원의 낭비를 방지함으로써 장비 통합개수에 따라 최대 23-62%의 구축비용 절감 편익이 발생하여 종합적인 타당성 분석결과 2022년 까지 NPV는 351억-1.14조원, B/C는 5.3-141.0으로 산출되어 기 술개발에 따른 경제적 타당성이 매우 큰 것으로 나 타났다.

감사의 글

본 연구는 국토교통부 교통물류연구사업 연구비 지원(11교통체계-지능01)에 의해 수행되었습니다.

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