자율주행차와 V2X 통신기술

지난 2016년 9월 퀄컴, 인텔, 화웨이, 보다폰 등 수많은 IT 기업들과 BMW 그룹, 다임러 그룹, 아우디 등 독일의 자동차 기업들이 뜻을 모아 5G 자동차협회(5GAA)를 발족했다. 현재는 삼성전자, SK텔레콤 등 수 많은 기업들이 5GAA 발족 후 추가로 가입하고 있으며 V2X(Vehicle to Everything Communication)뿐만 아니라 5G 무선통신 기술과 융합되어 다양한 서비스와 자율주행자동차에 관한 미래를 논의하고 있다.

 

2013년 미국도로교통안전국(NHTSA)은 자율주행자동차의 기술적 단계를 다섯 단계로 정의하였다. 다음은 단계별 자율주행의 기술적 주요 내용이다.

- 단계 0: 핸들, 브레이크 등 중요한 차량 제어를 인간이 담당하는 것을 의미한다.

- 단계 1: 대부분의 자동차 제어는 운전자가 담당하지만, 스티어링이나 가속 등 특정 기능이 자동차에 의해 자동으로 제어되는 것을 의미한다.

- 단계 2: 조향 및 구동 환경에 대한 정보를 사용하여 가속 및 감속, 차선감지를 통한 크루즈 컨트롤 등이 자동화되는 단계이다. 그러나 운전자는 여전히 차량의 제어를 주시하고 있으면서 제어할 준비를 하고 있어야 한다.

 - 단계 3: 운전자는 자동차 안에서 제어를 넘겨 받을 준비를 해야하지만, 특정 환경 조건에서 완전히 자율주행할 수 있는 단계이다. 이 단계에서는 운전자가 즉시 제어를 넘겨받지 않아도 되는 여유가 있다.

 - 단계 4: 모든 주변환경을 자동차가 스스로 감지하고 안전과 관련된 자율주행을 완벽하게 해내는 것이며, 안전과 관련된 제어에 운전자가 관여할 수 없는 단계라고 할 수 있다. 또한, V2X가 실현되어 차량과 차량, 차량과 인프라 간 통신으로 보다 많은 정보를 이용하여 최적의 경로로 주행하는 것이 가능해진다.

 

단계 3에서 단계 4로 넘어가기 위해 가장 중요한 기술이 V2X 기술이라고 할 수 있다. 4단계에 도달하려면 언제 어디서나 완벽한 무선 통신이 가능하도록 V2X가 실현되어 하므로 이 기술이 핵심적인 기술로 주목받고 있다.

 

자율주행자동차가 다양한 첨단 센서 기능을 장착한다고 하더라도 한계는 존재한다. 높은 언덕을 넘거나 안개가 짙은 환경에서는 센서와 카메라를 통해 주변 정보를 얻는데 한계가 있는 것이다. 따라서 완전한 자율주행을 위해서는 주변의 정보를 센서와 카메라가 아닌 통신을 통해 환경 정보를 받을 수 있어야 돌발상황에 대처할 수 있는 것이다. 차세대 지능형교통체제(Intelligent Transport Systems: ITS)에 대한 연구개발 방향은 차량주행 중 도로-자동차-운전자 및 보행자 간 연결을 통해 차량이 주행하면서 유기적으로 상호 통신하며 교통정보를 교환하거나 공유하는 형태로 연구되고 있다. 이와 같이 차량과 차량 사이의 통신은 물론 차량과 사물 간의 통신을 하는 기술을 총칭하여 V2X라 한다. 이는 V2V(Vehicle to Vehicle), V2I(Vehicle to Infrastructure), V2N(Vehicle to Nomadic Device), V2P(Vehicle to Pedestrian) 등을 총칭하는 것으로 이들 각각에 대해서 알아보도록 하겠다.

 

V2V는 차량 간에 무선으로 정보를 주고 받는 기술을 말한다. V2V는 이동 중이거나 정차 중인 차량들 간의 신호 또는 데이터를 송수신하는 무선통신 기술로 일정 범위 내에 있는 자동차들이 무선통신을 통해 각자의 위치, 속도 정보와 주변 교통상황 정보 등을 주고 받는 것이다. 이는 앞차와의 사고 등 운전하면서 발생할 수 있는 돌발상황을 뒤따라오는 차에게 전달함으로써 연쇄 추돌을 방지할 수 있다.

 

V2I는 차량과 도로 인프라 간에 무선으로 정보를 주고 받는 기술을 말한다. V2I는 차량 내에 설치된 통신 단말기와 정보를 서로 교환할 수 있는 일종의 기지국을 도로 곳곳에 설치하여 차량으로부터 주행 정보를 수집하고, 이를 중앙 서버에서 분석하여 교통상황 및 사고정보 등을 차량에게 제공하는 기술이다. V2I 기술을 통해 차량에서는 실시간 교통상황 및 돌발상황을 안내 받을 수 있어 교통정체나 교통사고를 미연에 예방할 수 있다.

 

V2N은 차량과 모바일 기기간에 무선으로 정보를 주고받는 기수ㄹ이다. V2N은 차량 내의 네비게이션 시스템과 같은 기기들과 스마트폰, 태블릿 등의 각종 모바일 기기를 연결하는 기술로 모바일 기기를 지닌 개인이 서로 정보를 교환하여 차량과 보행자가 가까워지면 양쪽 모두에게 경고음을 발생하여 사고를 방지할 수 있다. 그리고 운전자가 모바일 기기를 통해 차량 상태를 모비터링 할 수 있다.