Nikkei Automotive_22.6 Automotive Report (p24-47)

V2X 통신에 도전
자율주행과 ADAS의 한계로 다시 각광

Part 1. 지금 왜 다시 주목받을까?

V2X(Vehicle to Everything) 통신에 다시 이목이 집중되고 있다. 직접적인 요인은 자율주행/선진운전지원시스템(ADAS)에 한계가 보이기 시작했다는 점과, NCAP(New Car Assessment Program, 신차평가프로그램)의 동향이다. 기존과의 차이점은 교통인프라기지국-차량간이나 클라우드-차량간 연계를 보다 강하게 의식하고 있다는 점이다.

MaaS(Mobility as a Service)/자율주행 차량의 고도화나 미래의 교통사고 사망자 제로를 위한 대응이 가속화되고 있는 가운데, 다시 뜨거운 시선을 받고 있는 것이 V2X(Vehicle to Everything) 통신이다.

이유는 자동차와 자동차(Vehicle to Vehicle, V2V), 자동차와 보행자(Vehicle to Pedestrian, V2P), 자동차와 교통인프라 기지국(Vehicle to Infrastructure, V2I), 자동차와 네트워크(Vehicle to Network, V2N)로 통신함으로써 보다 안심∙안전∙쾌적∙친환경 이동이 가능할 것으로 보이기 때문이다.

“자율주행 차의 안전하고 원활한 운행에는 V2X(통신)가 유효하다고 생각하고 있다”(도요타자동차 커넥티드총괄부 야마모토(山本) 실장), “교통사고 사망자 제로를 위해 (V2X) 통신은 중요한 툴이 될 것이다”(혼다 경영기획총괄부 다카이시(高石) 부장).

무엇보다 V2X 통신이 여는 미래는 ‘교통사고를 극한까지 줄여, 누구나가 가고 싶은 장소로 안심∙안전∙쾌적하게 이동할 수 있는 사회’뿐만이 아니다. V2X 통신으로부터 얻을 수 있는 교통 관련 데이터와 스마트폰 등 도시생활 인프라에서 얻을 수 있는 사람들의 이동이나 기호 등의 생활 관련 데이터(도시 서비스 데이터)를 조합한다. 그렇게 함으로써 편리성이 높은 다양한 서비스를 실현할 수 있을 가능성이 있다. V2X 통신은 그런 서비스를 누릴 수 있는 사회를 창출하는 원동력이 될 수 있다.

-- 자율형으로는 극복하기 어려운 벽 --
현재 V2X 통신이 재조명되는 직접적인 이유는 2가지가 있다.

첫 번째 이유는 자율형 자율주행 시스템이나 첨단운전지원시스템(ADAS)의 한계다. 여기서 말하는 자율형이란 차량탑재 센서만으로 자율주행/안전운전지원을 실현하는 시스템을 말한다. 차량탑재 센서를 아무리 쌓아도 자율형으로는 극복하기 어려운 벽이 있다.

예를 들면, 현시점의 기술을 전제로 하면 자율형 시스템에서는 신호기의 색깔을 확실하게 구분하기는 어렵다. 뿐만 아니라 전망이 나쁜 교차로에서의 사고나 충돌 사고, 주정차 차량의 그늘에서 갑작스러운 튀어나온 차량에 의한 사고 등 회피하기 어려운 사고도 많다.

차량용 센서로는 포착할 수 없는 먼 곳의 위험에 여유를 두고 대응해 나가기도 어렵다. 현재 차량탑재 센서의 감지 가능 거리는 (환경 조건에 따라 다르지만) 대략적으로는 100~200m라고 한다. 심지어 보행자나 자전거 등 주변의 다른 교통 참가자에게 위험을 알리고 대응을 촉구할 수도 없다.

또한 자율형 자율주행 차의 경우, 고속도로에서의 본선 합류로 대표되는, 합류지 차선 상황에 유연하게 대응하면서 차선 변경을 하는 것도 서툴다. 합류지 차선이 붐비면 외부와의 소통이 필요한 경우도 있다.

현시점에서는 그것을 위한 수단을 갖추고 있지 않다. 고도의 자율주행 적용 범위를 넓혀 안전성을 담보하면서 자율주행을 보다 원활히 해 나가기 위해서는 V2X 통신을 이용한 외부와의 연계, 즉 협조형 시스템이 필수라고 할 수 있다.

또한 노상의 낙하물/사고/정체와 같은 도로 상황이나 기상 조건은 시간과 함께 변화한다. 도로 공사나 교통 규제 상황도 날짜와 시간에 따라 달라진다. 그러한 동적∙준동적∙준정적인 정보를 V2X 통신에 의해서 고정밀도 3차원 지도와 연관시켜 활용할 수 있게 되면, 자율주행의 안전성 향상이나 원활화를 기대할 수 있다.

예를 들어, V2N 통신을 이용해 다양한 차량의 위치나 속도, 진행 방향과 같은 프로브 정보를 취득하거나 차량탑재 센서를 통해 취득한 영상을 분석하면 차선별 정체 상황이나 노상의 낙하물, 사고의 존재 여부나 사고 발생 장소를 파악할 수 있다.

또한 V2N 통신을 이용해 클라우드 상의 도로 공사나 교통 규제, 강우 정보와 연계한 고정밀도 3차원 지도를 업데이트할 수 있도록 해두면, 이를 고려한 사전 경로 계획도 세울 수 있게 된다.

-- V2X 통신이 NCAP의 평가 항목으로 --
두 번째 이유는 자동차의 안전성에 관한 평가와 레이팅(등급 나누기)에 사용되는 NCAP(New Car Assessment Program, 신차 평가 프로그램) 동향이다.

독일 보쉬의 일본법인의 시스템엔지니어링&기술전략부에서 V2X를 담당하는 모리타(森田) 씨에 따르면, 유럽의 EuroNCAP에서는 23년에는 V2N 통신에 의한, 트래픽 인포메이션(정체 정보)이나 로컬 해저드(노상의 장애물이나 도로 공사 등) 정보 취득이 평가 대상에 들어올 예정이다. 게다가 27년에는 V2X 통신을 사용한 충돌 피해 경감 브레이크(AEB)나 충돌 피해 경감 조타 기능이 평가 대상에 들어올 전망이라고 한다.

일본에서도 내각부에 설치된 중앙교통안전대책회의가 21년 3월에 '제11차 교통안전기본계획'을 작성했다. 이를 토대로 26년을 목표로 JNCAP 평가항목에 V2X 통신을 도입하는 것을 검토하고 있다.

모리타 씨는 "이러한 움직임은 V2X 통신 보급을 위해 큰 인센티브로서 작용할 가능성이 있다. V2X 통신 보급은 V2X 통신이 필수인 자율주행시스템 보급을 뒷받침할 것으로 기대된다"라고 말했다.

-- V2I 통신이나 V2N 통신을 보다 강하게 의식 --
이러한 이유로 다시 각광받기 시작한 V2X 통신. 하지만 기존과의 차이점은 V2I 통신이나 V2N 통신을 보다 강하게 의식하고 있다는 점이다. 협조형 시스템의 적용이 유익하다고 생각되는 활용 사례를 찾아내고, 그것을 전제로 한 V2I/V2N 통신 활용의 검토 및 실증이 진행되고 있다. 또한 V2N 통신의 활용을 지원하는 ICT(정보통신기술) 기반에 관한 검토도 시작되었다.

전술한 자율형 시스템의 한계를 타파하기 위해서는 신호정보나 도로 측이 파악한 사각지대에 잠재된 위험정보, 여유를 가진 감속이나 차선변경 등을 가능하게 하는 도로 위의 장애물이나 차선별 정체 상황과 같은 정보가 유익하다. V2I 통신이나 V2N 통신은 그러한 정보 제공에서 열쇠를 쥐고 있기 때문에 그것들을 보다 강하게 의식한 대응이 증가하고 있다.

예를 들면, 내각부 종합과학기술∙이노베이션 회의가 창설한 국가 프로젝트 ‘전략적 이노베이션 창조 프로그램(SIP)’에서는 SIP 제2기 자율주행 테마 중 하나로서 V2I 통신이나 V2N 통신을 사용한 협조형 시스템의 실증실험에 착수하고 있다.

경제산업성과 국토교통성이 21년도에 설립한 프로젝트 ‘자율주행 레벨4 등 선진 모빌리티 서비스 연구개발∙사회 실장 프로젝트’(RoAD to the L4 프로젝트)에서도 테마 중 하나(테마 4, 약칭은 CooL4)로서, V2X 통신을 사용한 협조형 시스템의 사회 구현을 위한 대응을 제시한다. CooL4에서는 협조형 시스템을 이용한 레벨4의 자율주행 서비스를 25년도까지 적어도 1곳에서 사회 구현하는 것을 목표로 하고 있다.

도쿄도가 공모하고, 티어포(Tier IV, 나고야시) 등 8사가 22년 1~2월에 도쿄 니시신주쿠 구역에서 실시한 ‘‘5G’를 활용한 자율주행 이동 서비스 실증실험’에서도, 5G를 사용한 인프라와의 협력을 중점 테마로 삼고 있다.

이러한 정부나 지방자치단체가 주도하는 대응과 함께 민간기업에 의한 대응도 진행된다. 대표 주자가 도요타자동차와 혼다다. 양사는 SIP 2기 자율주행에도 적극 관여하면서 독자적인 노력을 기울이고 있다.

도요타에서는 고속도로교통시스템(ITS) 전용 주파수(760MHz대)를 이용한 무선통신시스템 ‘ITS Connect’를 활용해, V2V 통신이나 V2I 통신을 사용한 안전운전지원시스템(이하, ITS 시스템)을 15년부터 상품화했다.

그러한 ITS 시스템에서, 도요타는 지금까지의 연장선인 안전운전지원이라는 관점과 함께, 고도의 자율주행 실현이나 탄소중립 실현이라는 관점에서도 V2X 통신을 활용해 이 시스템을 고도화해 나간다는 미래상을 그리고 있다.

안전운전지원의 고도화에서는 운전자의 상태나 차량탑재 센서로 파악한 위험을 다른 차량에서도 취득해서 필요에 따라 제어에 개입한다. 아니면 반대로 이를 다른 차량에 전달함으로써 먼 곳에 존재하는 위험에 조기에 대응할 수 있도록 촉진하는 용도 등을 상정한다.

고도의 자율주행을 위해서는 교차로 통과나 고속도로 합류를 원활히 하거나 주변 차량의 주행 의도를 미리 읽는 데 V2X 통신을 활용할 수 있다고 생각하고 있다. 또한 교통 흐름이 복잡한 시가지 등에서의 자율주행 레벨4 실현에도 V2X 통신은 유용하다고 보고 있다.

한편, 탄소중립의 실현 관점에서는 V2X 통신으로 신호정보를 취득함으로써 차량의 가감속을 억제하거나, V2X 통신을 이용해 대열 주행을 함으로써 연비∙전비를 개선할 수 있다고 생각하고 있다.

이러한 ITS 시스템의 고도화와 함께 도요타가 NTT그룹과 공동으로 착수하고 있는 것이, 커넥티드카 전용의 ICT 기반 구축을 의도한 기술 검토와 실증실험이다.

양사가 말하는 커넥티드카 전용 ICT 기반이란 4G/LTE나 5G와 같은 이동통신 기능을 갖춘 차량(커넥티드카)과 접속해, 커넥티드카로부터 정보를 수집하고 이를 축적 분석해 필요에 따라 각 커넥티드카에 정보를 제공할 수 있도록 하는 기반이다.

이 기반을 이용하면, 선행차가 포착한 노상의 장애물 이미지를 V2N 통신으로 취득, 수집한 이미지에서 이 장애물을 인식하고, 같은 경로를 주행할 예정인 다른 커넥티드카에 V2N 통신을 통해 이를 조기에 알릴 수 있게 된다. 양사에서는 이 기반을 이동통신 기술과 더불어 클라우드 서버나 엣지 컴퓨팅 기술 및 데이터 수집∙축적∙분석을 위한 기술 등을 사용해 실현하는 것을 상정하고 있다.

SIP 제2기 자율주행에 대해 도쿄 임해부 실증실험 리더를 맡고 있는 미나카타(南方) 씨(도요타자동차 선진기술개발컴퍼니 선진기술통괄부)는, 닛케이 Automotive의 취재에서 V2N 통신에 대해 다음과 같이 말했다.

“(현재는) V2N 통신이 가능한 커넥티드카가 점점 늘고 있는 상황이다. 앞으로 그러한 통신 기능을 탑재해 나가겠다고 발표하는 경차 업체도 등장하고 있다. 또한 V2N 통신에서는 클라우드를 경유하여 다양한 정보를 얻을 수 있다. V2V 통신과 V2I 통신에서는 불가능했던 다양한 정보를 취득할 가능성이 있다. 그리고 대역도 넓고 주파수대도 높아 대용량의 데이터를 내보낼 수도 있다”.

다만 다음과 같은 지적도 나오고 있다. “호출에 대해 바로 연결된다고는 보장할 수 없다(상시 호출성이 없다). 지연에 대해서도 통신사업자가 보증해주는 것도 아니다. 그리고 네트워크 장해로 서비스가 멈출 가능성도 있다”. V2N 통신은 특성을 이해한 후에 효과적인 사용법을 판별해 갈 필요가 있을 것 같다.

혼다도 V2X 통신의 연구개발에 적극 나서고 있다. 교통사고 사망자 제로를 위해 통신은 중요한 툴이라고 생각하고 있기 때문이다. 혼다는 SIP 제2기인 도쿄 임해부 실증실험에 참가하거나 미국 통신사업자 Verizon과의 공동연구, 그리고 소프트뱅크와 공동으로 V2X 통신을 이용해 보행자에게 사전에 위험을 알리는 실증실험을 하는 등 V2X 통신에 관한 지견을 적극적으로 축적하고 있다.

혼다가 V2X 통신에 주목하는 최대의 이유는, 혼다의 2륜차와 4륜차가 관여하는 교통사고 사망자를 50년에 전세계에서 제로로 한다는 목표를 세웠기 때문이다. 이 목표 중에는 보행자와 자전거도 포함돼 있으며 대상은 모든 교통 참가자이다. 즉, 보행자나 자전거도 주변의 위험을 알아채고 스스로 대처하도록 할 필요가 있다. 거기서 관건이 V2X 통신이다.

혼다가 생각하는 것은 통신을 사용해 위험을 공유하는 것이다. 2륜차나 4륜차를 V2X 통신으로 접속하는 것뿐만 아니라 보행자와 자전거 등 모든 교통 참가자를 V2X 통신으로 연결하는 것을 그리고 있다. 소프트뱅크와 공동으로 실시한 실증실험은 그것을 위한 하나의 스텝이 되었다.

-- 비용 저감과 수익자 확대 등에 과제 --
V2X 통신을 사용한 협조형 시스템에는 과제도 있다. 가장 큰 과제는 비용이다. 예를 들어, V2I 통신에서는 도로 측에 센서나 무선통신을 위한 송수신기, 안테나와 함께 송수신기나 센서를 제어하는 장치 및 필요에 따라 데이터를 처리하는 장치가 필요하게 된다.

한 전문가에 따르면 기존 전신주나 신호에 그것들을 부착할 수 있는 경우라도 비용은 현재로선 수 십만 엔 정도로 비싸다. 도로 측 기기를 부착할 기둥부터 만들 경우는 100만엔 정도가 더 든다고 한다. 차량탑재 기기로서도 무선통신을 위한 송수신기나 안테나가 필요하게 된다.

많은 전문가는 V2X 통신을 사용한 협조형 시스템은 우선 MaaS를 대상으로 실용화될 것으로 보고 있다. MaaS는 주행 지역과 경로가 한정되기 때문에 인프라 정비를 진행하기 쉽기 때문이다.

Part 2. 열쇠를 쥐고 있는 국가 프로젝트
유익한 활동 사례와 실현 환경을 탐색하다

V2X(Vehicle to Everything) 통신은 어떻게 활용해야 효과적일까? 그것을 실현하기 위해서는 어떤 환경이나 사업 모델이 필요할까? 사회 구현에 들어가기 전에 검토 및 검증해 두어야 할 항목은 많다. 국가 프로젝트를 통해서 그러한 검토가 진행되기 시작했다.

Part 3. 기대되는 모바일 통신 활용
도요타도 혼다도 전망하고 있는 V2N

도요타자동차와 혼다 등 민간기업들도 V2X(Vehicle to Everything) 통신을 사용하는 협조형 시스템 구현을 위한 적극적으로 노력하고 있다. 그 중에서도 모바일 통신망의 이용을 전망한 대응이 증가하고 있다.

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