건축/환경에너지

Nikkei Construction_2019.9.23 특집 요약 (p32-51)

미래의 도로와 자율주행
도로 인프라의 필요한 기능

완전 자율주행 시대가 다가오고 있다. 그 때 필요한 도로 인프라는 어떠한 기능을 갖고, 어떻게 사용될 것인가? 인프라는 건설산업의 핵심인데도 불구하고 정작 건설산업계는 ‘모기장 밖’에 서 있고 타업종이 논의를 추진하고 있다. 도로의 미래상을 살펴보고 동시에 건설산업이 담당해야 할 역할을 모색한다.

Part 1. ‘IT의 거인’이 도로 변혁에 착수

IT기업이나 자동차 관련 기업 등의 타업종이 ‘도시’의 변혁에 착수했다. 배경에는 급격하게 진행되는 모빌리티(이동수단)의 진화가 있다. 도로를 내 집처럼 사용하는 것은 자동차. 그런 시대가 변하면서 도로에 요구되는 기능과 가치가 전환되기 시작했다.

미국 구글의 모회사인 알파벳 산하의 Sidewalk Labs가 지금까지의 도로의 상식을 깨는 발상을 제시했다. Sidewalk가 캐나다의 주요 도시 토론토에서 계획 중인 재개발 사업의 마스터플랜에 이 내용을 담았다.

“생활, 이동수단, 에너지소비 등 도시가 안고 있는 모든 문제를 해결하는 기술을 개발하고 주민의 생활을 향상시킨다”. 2015년 6월에 Sidewalk의 설립을 발표했을 때 당시 구글 CEO였던 래리 페이지 씨는 그 목적을 이렇게 말했다. 토론토 사업은 Sidewalk가 도전하는 첫 대규모 도시 개발이다.

재개발을 계획하는 토론토시의 물가 구역은 최대 3.2㎢에나 달한다. ‘Quayside’라는 소규모 지구부터 개발을 시작할 예정이다. Sidewalk는 17년 10월, 캐나다 정부와 온타리오주(州) 정부, 토론토시에 의한 공동사업체 ‘Waterfront Toronto’에서 파트너 기업에 선출돼 사업에 참가했다. 20년부터 본격적인 개발에 착수할 계획이다. 공적인 사업비 외에 Sidewalk가 직접 약 53억엔의 자금을 투입할 방침이다.

-- ‘인간중심’의 도로 만들기 --
19년 6월에 공개한 마스터플랜에서는 IT기업이 그리는 ‘미래의 도시상’을 엿볼 수 있다. 주택이나 오피스, 상업 공간을 정비한 후에 자율주행 차나 로봇에 의한 배달 시스템, 환경 부하가 낮은 효율적인 에너지 시스템 등 최첨단 기술을 도입한다는 청사진이다.

Sidewalk는 기술이 초래하는 편익을 최대로 하기 위해 도시 공간의 모습 그 자체를 재검토하려 하고 있다. 마스터플랜 외에 ‘인간중심’을 주축으로 한 도로 정비의 기본 원칙을 정리해 도로 공간의 변혁을 제시한 것이다.

여기서 그 일부를 소개한다. 기본 원칙으로서 도로 별로 특정의 이동 모드를 우선시켜 제한 속도를 바꾸는 아이디어를 제시했다. 예를 들면 보행자 우선 도로에서는 자율주행 차를 제외한 자동차는 원칙적으로 통행을 금지한다. 벤치 설치나 녹화 사업을 장려해 공공 공간의 이미지를 강화한다.

한편, 자율주행 차는 보행자나 자전거의 안전을 확보할 수 있는 수준으로 속도를 제한해 어디에서도 통행할 수 있도록 한다. 시스템으로 도로 별 보행 속도를 제어해 간선도로에서 최종 목적지 부근까지의 ‘라스트 원 마일’을 커버할 계획이다.

-- 도로의 경계가 유연하게 변화 --
-- 미래의 모습을 그릴 수 있을까? --

Part 2. 알아 둬야 할 모빌리티 입문

‘CASE’ ‘MaaS’ ‘ADAS’. 이름만 봐서는 무슨 내용인지 알기 어렵다. 이들은 모두 자율주행을 축으로 하는 선진적인 모빌리티의 기술 동향을 아는데 반드시 필요한 키워드다. 미래의 도로를 전망하기 위해 필요한 지식을 정리해 두자.

Q: 자율주행 기술은 어디까지 진행되었나?
A: 일본 정부가 자율주행 기술 수준의 기준으로서 채용하는 것은 미국 자동차기술자협회(SAE)의 기준이다. SAE의 기준에서는 자율주행의 레벨을 6단계로 분류하고 있다. 수동 운전을 레벨0으로 하고, ‘사람이 운전할 수 있는 모든 조건 하에서 모든 운전 태스크를 실시할 수 있는’ 수준을 레벨5로 한다.

현재 시판차의 대부분은 레벨0~2에 해당한다. 레벨3 이상의 기술 개발을 둘러싸고 알파벳 산하의 웨이모나 우버 테크놀로지와 같은 IT기업과 자동차업체나 스타트업 기업 등이 격렬한 경쟁을 펼치고 있다.

레벨0~2의 자동차는 운전 주도권과 책임이 운전자에게 있다. 한편, 레벨3 이상은 운전시스템에 있다. 그러나 레벨3에서는 긴급 시에 운전자가 조작에 개입할 수 있고, 그 때 발생한 사고 책임은 운전자에게 있다. 시스템이 운전자의 상태를 항상 파악해 필요할 때 권한을 원활하게 이행하는 기술이 필수이므로 난이도가 높다. 때문에 한달음에 ‘고도의 자율주행’인 레벨4 이상을 목표하는 것이 현실적이라고 보는 전문가는 많다.

-- 자율주행 택시가 공공도로에 --

Q: 최근 화제인 ‘CASE’는 무엇인가?
A: Connectivity(접속성)의 ‘C’, Autonomous(자율주행)의 ‘A’, Shared & Service(공유∙서비스)의 ‘S’, Electric(전동화)의 ‘E’로, 자동차의 트렌드를 나타내는 말이다. 16년의 파리모터쇼에서 독일 다임러의 디터 체체 CEO(당시)가 중장기 전략을 설명하면서 사용해 주목을 받았다.

도요타 아키오 사장은 “도요타자동차는 이 4개 테마의 최적의 조합을 실현해 자동차를 만드는 회사에서 모빌리티에 관한 모든 서비스를 제공하는 회사로 모델 체인지한다”라고 사업전환 방침을 제시한다.

Q: 건설업계가 관련하는 기술 영역은?
A: 중장비의 자율주행 기술은 실용화되고 있다. 한편, 일반도로에서 안전한 자율주행을 실현하려면 주행 위치와 주변 환경을 정확하게 파악하기 위한 고정밀 디지털 지도가 필요하다. 제작 방법 중 하나가 주행하면서 차량탑재 레이저나 카메라로 주변의 3차원 정보를 취득하는 ‘모빌 맵핑 시스템(MMS)’이다.

MMS로 취득한 3차원 정보는 도로나 건물의 유지 관리에서도 이용되고 있다. 수도고속도로회사는 유지관리용 MMS 데이터를 자율주행용 지도를 개발하는 Dynamic Map Platform에 제공해 최신 도로 모습을 공유하고 있다. 구조물의 BIM(Building Information Modeling) 데이터도 자율주행의 보조 데이터가 될 수 있다.

Q: 20년 후의 도로 공간은?
A: 정부는 20년을 목표로 일정 조건 하에서 고속도로나 과소지에서의 자율주행을 실현하는 목표를 제시한다. 19년 6월에 개정한 ‘관민 ITS구상∙로드맵’에서는 목표를 위한 법정비나 실증실험의 절차 등을 제시했다. 한편, 신시대 모빌리티에 적합한 마을 만들기나 인프라 정비에 관한 구체적인 기술은 적다.

인프라 논의에서는 미국이 앞서고 있다. 미국 도시교통담당관협의회(NATCO) 등 관민의 복수 단체가 도로의 ‘미래 예상도’를 주장하고 있다. 여기에서는 미국 비영리 조직인 Regional Plan Association(RPA)가 17년에 정리한 리포트를 참고로 도로 공간의 변화를 예상해보자.

RPA는 완전 자율주행 실현까지를 4개 단계로 나눠서 분석하고 있다. 현재부터 22년 무렵까지는 인프라 측에 큰 변화는 없다. 배차 예약 서비스나 드라이버 동승의 자율주행에 의한 승차공유 서비스 등이 침투할 예정이다.

향후 5년간은 기존의 자동차에서 자율주행 차로의 이행 기간이라고 볼 수 있다. 일본 정부의 계획에 따르면 고속도로에서 완전 자율주행이 실현되는 것은 이 무렵이라고 전망한다.

Part 3. 차세대 도로의 원형이 속속 등장

미래의 도로는 이제 단순한 이동을 위한 공간이 아니다. 가까운 미래에 일어날 수 있는 다양한 사회 상황의 변화를 전망하고 도로의 변혁에 도전하는 최우선 대책을 살펴보자.

▶ 충전
EV시대는 도로에서 급전

얼마나 단시간 충전으로 장거리를 주행할 수 있을까? 보급률이 제자리걸음인 전기자동차(EV)가 직면하고 있는 명제에 대해서 도로를 주행하는 것 만으로 충전할 수 있는 ‘주행 중 급전’은 하나의 대답이 될지도 모른다.

‘주행 중 급전’이라는 것은 전력을 비접촉으로 EV에 공급하는 무선 급전을 응용한 기술이다. 노면에 내장한 송전 코일에 전류를 보내 자기장의 진동을 만들어 차량 측 코일에 전달해 충전한다.

현행 EV는 충전 스탠드에서 케이블을 통해 차량탑재 축전지에 급전하는 방식이 주류다. 1회 충전으로 주행할 수 있는 거리는 약 200km 정도로 가솔린 차량에는 훨씬 못 미친다.

또한 대형차의 EV화를 전망하면 축전지의 대형화가 필수다. 대형 축전지를 실용적인 시간에 급전하기 위해서는 대량의 전력을 단번에 보내야 하기 때문에 안전 상의 과제가 남는다.

도쿄대학대학원 신영역창성과학연구과의 호리(堀) 교수는 “주행 중 급전은 EV의 편리성을 비약적으로 향상시킬 수 있다”라고 기대한다.

-- 아스팔트 포장에 설치 --

▶ 발전(發電)
도로 표면에 태양전지

NIPPO는 MIRAI-LABO(도쿄)와 공동으로 태양전지를 내장한 포장시스템을 국내에서 처음으로 개발했다. 22년까지의 실용화를 목표한다. “지금까지 도로는 사람이나 자동차가 안전하게 통행할 수 있는 공간의 실현을 최우선으로 해 왔다. 이 도로에 ‘전원’이라는 새로운 기능을 추가할 수 없을까 생각했다”. NIPPO 기술연구소의 요시나카(吉中) 과장은 이렇게 설명한다.

개발한 태양광발전 모듈은 필름 상태의 태양전지와 배선, 표면을 보호하는 투명한 플라스틱 판으로 구성된다. 고르지 못한 아스팔트 포장을 수지 모르타르로 조정하고 그 위에 모듈을 놓기만 하면 설치할 수 있다. 발전한 전기는 전용 축전 시스템에 저장해 도로 부속물이나 재해 시의 전원 이용을 전망한다.

과제가 된 것은 내구성이다. 지붕 등에 설치하는 일반적인 태양광발전 모듈에는 강화 유리판에 결정계 등의 발전소자를 넣은 태양전지를 사용하는 경우가 많다. 발전 효율이 높은 반면 휘어짐 등의 변형에 약하다. 무게가 가해지는 도로 포장에 도입하면 바로 파손될 우려가 있었다.

MIRAI-LABO가 개발한 필름 상태의 태양전지는 사람의 손으로 간단하게 말 수 있을 정도로 유연성이 높다. 이에 고강도의 플라스틱 판을 겹쳐서 잘 휘어지지 않는 구조를 실현했다. 대형차를 상정한 5t의 윤중(Wheel Load) 주행시험에서 내구성을 확인. 시험 중에도 발전 기능에 문제가 없다는 것을 확인했다.

공공도로에 도입하기 위해서는 규제 장벽을 넘어야 한다. 현행 도로법에서는 발전 장치를 공공도로의 노면에 설치하는 것을 금지하고 있다. NIPPO는 당분간 상업시설의 주차장이나 공장 부지와 같은 민유지에 전개할 방침이다.

▶ 리사이클
대량의 쓰레기를 높은 내구성의 도로로

심각한 환경 문제로 주목을 받고 있는 플라스틱 쓰레기. 19년 6월의 G20 정상회의에서도 의제에 올랐다. 환경 선진국 네덜란드에서는 재생플라스틱을 도로 정비에 활용하는 실증실험이 진행 중이다.

네덜란드의 도로공사 KWS 등이 개발한 ‘플라스틱 로드’는 재생플라스틱으로 만든 상자 모양의 모듈이다. 복수의 모듈을 타일처럼 조합해 부설하기만 하면 도로가 완성된다. 모듈은 1㎡당 84kg으로 가벼워 지반에 대한 부담이 적고 다루기도 편한 것이 특징이다. 노면이 되는 표층은 돌 조각을 섞은 고내구성 에폭시수지로 코팅했다.

노면 밑의 비어 있는 부분은 배수로 기능을 담당한다. 강우 시는 노면 끝에 만든 도랑에서 내부로 빗물이 흘러 든다. 모듈의 측면에 설치한 지오텍스타일로 토사의 침입을 방지하면서 주변의 지반으로 배수되도록 했다.

KWS는 플라스틱 로드에는 아스팔트의 2~3배의 수명이 있다고 보고 실증을 추진하고 있다. “플라스틱은 땅 속에서도 100년 이상 분해되지 않고 남는다. 구조물로서 사용할 경우는 그 점이 장점이 된다”(KWS의 프로젝트 매니저).

▶ 센서화
인프라에 ‘신경’을 곤두세우다

Part 4. 교통이나 도시의 변곡점에 사업 기회

새로운 시대의 교통시스템이나 마을 조성에서 건설 컨설턴트 회사나 건설회사가 ‘길잡이 역할’을 하고 있다. 통일된 목표를 어떻게 그릴 것인가가 향후 과제가 될 것이다.

건설 컨설턴트 업체 닛폰코에이(日本工営)는 자율주행 기술과 선진적인 ICT를 조합한 사업 프로듀스를 전개하고 있다. 도쿄도가 자율주행 기술의 실용화를 가속시키기 위해 18년부터 실시하고 있는 신규 비즈니스 지원사업이다. 닛폰코에이는 ‘사업 프로모터’를 맡는다.

사업 프로모터의 역할은 아래와 같다. 처음에 자율주행 기술을 활용한 신규 비즈니스를 공모∙선전한다. 그리고 실증실험을 통해 각 사업의 채산성이나 수요를 분석해 평가한다. 또한 법제도의 과제 등을 찾아 정리한다. 선정 안건에는 지원비로서 총 4,000만엔을 할당한다.

19년은 지원사업을 2건 선정했다. 하나는 히노마루교통과 ZMP가 추진하는 공항 리무진 버스와 협력한 도심지역에서의 자율주행 택시 서비스다. 다른 하나가 아이코관광이나 NTT동일본 등에 의한 도서지역 관광 MaaS를 위한 이동수단 창출 사업이다. 모두 19년 내에 2주일 정도의 실증실험을 예정하고 있다.

닛폰코에이 인프라매니지먼트센터 고우치(胡内) 과장은 “MaaS나 자율주행과 같은 거대 시장에 건설 컨설턴트로서 어떻게 참전할 것인가? 그 하나의 가능성으로서 사업 프로모터에 도전하고 있다”라고 설명한다.

지역의 과제 해결을 지원한다는 점에서는 기존의 업무와 통하는 부분이 있다. 그러나 크게 다른 것은 채산성에 대한 생각이다. 민간 서비스로서 사업화하는 이상 수지는 엄격하게 살펴야 한다.

-- MaaS로 마이카 삭감에 도전 --
-- 건설회사만이 할 수 있는 마을 조성 --
-- ‘지향해야 할 도시상’이 부재 --

 -- 끝 --