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Nikkei X-TECH_2022.4.14

5G로 자율주행 차의 인프라 협조
Tier4 등 8개사, 거리에서 실증 실험

Tier4(나고야시) 등 8사는 5G를 활용한, 자율주행 차량의 인프라 협조에 관한 실증 실험을 도쿄 ‘니시신주쿠 에어리어’라는 거리에서 실시했다. 도쿄도가 공모한 ‘제5세대 이동통신시스템 ‘5G’를 활용한 자율주행 이동 서비스의 실증 실험’에 채택된 것으로, 22년 1~2월에 실시했다. 8사는 Tier4, 다이세이건설, 손해보험재팬, KDDI, 아이산 테크놀로지, 닛폰신고(日本信号), 다이세이 로텍, 프라임 어시스턴스(도쿄)이다.

이 실증 실험에서 검증한 인프라 협조는 ‘역 앞 로터리에서의 발진 지원’ ‘터널 내에서의 자차 위치 추정 지원’ ‘신호 정보 연계’ ‘교차로 주행 지원’의 4가지이다.

‘역전 로터리에서의 발진 지원’이란, 신주쿠역 서쪽 출구에 있는 지하 로터리의 정해진 위치에 정차한 자율주행 차량이 발진할 때, 예정된 타이밍에 발진할 수 있는지를 알리는 것이다. 이 로타리는 U자형 커브를 그리고 있고, U자의 안쪽에는 지하 주차장 출구와 나무 등이 심어져 있다. 또한 시야를 가리는 고가교의 교각과 주정차 차량도 있기 때문에 정해진 위치에 정차한 자율주행 차량 관점에서는 사각지대가 많다.

때문에 역전 로터리에서의 출발 지원에서는 로터리 주변에 공사용 받침대와 같은 것으로 발판을 만들고, 그 위쪽(높이 2m 정도)에 카메라를 고정해 자율주행 차량에서 사각 구역의 영상을 파악하는 방법을 채용하고 있다.

그리고 그 영상을 바탕으로, 근처에 설치한 엣지 컴퓨터로 물체를 인식하여 예정된 타이밍에 출발할 수 있는지를 판단하고 있다. 자율주행 차에 전송하는 것은 앞에서 말한 카메라로 포착한 생생한 영상이 아니라 그 판단 결과다. 5G 모바일 통신망을 이용해 자율주행 차량에 전송한다.

엣지 컴퓨터에서는 카메라의 영상을 통해 로터리를 통행하려고 하는 다른 차량의 거리, 위치, 속도를 추정하고, 시계열 정보로부터 그 경로를 예측한다. 또한 자율주행 차량으로부터는 어떤 속도와 궤적으로 달리려고 하는지의 정보를 5G를 이용해 얻고 있다. 이들 정보를 결합하여 다른 차량과 자율주행 차의 경로에 간섭이 없는지를 판단해 발진 여부를 판단하고 있다.

‘터널 내에서의 자차 위치 추정 지원’은 터널 벽면에 여러 개의 패널을 설치해 자차 위치 추정을 보정할 수 있도록 하는 것이다. 패널은 총 27장, 그것을 터널의 좌측 벽면에 등간격으로 배치하고 있다.

신주쿠역 서쪽 출구에서는, 역 앞의 지하 로터리를 출발한 자율주행 차량이 곧바로 터널로 들어간다. 터널 안은 GNSS(글로벌위성항법시스템) 전파가 잘 들어오지 않아 터널 안을 주행하는 자율주행 차의 좌측으로는 계속 비슷한 벽면만 이어진다. 좌측에는 지도와 대조하여 위치를 파악할 수 있는 특징적인 것이 아무것도 없다. 한편 우측에는 특징 있는 기둥이 존재한다. 그러나 그것들은 오른쪽 차선을 달리는 다른 차량에 의해 차단되는 일이 많이 때문에 자차의 위치를 추정하기 어렵다.

그래서 사용한 것이, LiDAR(3차원 레이저레이더)의 빛을 반사하는 도료를 바른 복수의 패널이다. 각각의 패널은 위치를 알고 있고, 자율주행 차는 그것을 LiDAR로 감지해 자차 위치 추정의 보정에 사용한다.

각 패널은 진행 방향을 향해 3개의 영역으로 분할되어 있고, 각각의 영역에는 도료가 칠해져 있다. 3개의 영역 중 가운데 영역만 양쪽 끝 영역보다 도료의 반사 강도가 높아지도록 만들었다. LiDAR로 그 반사 강도의 변화를 파악해 패널의 위치를 파악함으로써 차량의 위치 추정 보정이 가능하게 된다.

‘신호 정보 연계’에서는 5G를 사용해 신호의 색과 색이 바뀌기까지의 남아 있는 시간 정보를 자율주행 차량에 전송했다. 원래 있던 신호제어기를 교체해, 5G로 통신할 수 있도록 했다. 신호제어기와 자율주행 차를 5G로 연결해 신호 정보를 전송했다. ‘신주쿠중앙공원앞’의 T자 교차로서 실증하고 있다.

교차로 주행 지원에서는, 그러한 신호 정보뿐 아니라 교차점에 설치한 2대의 카메라로 파악한 대향차와 보행자 등의 영상을 이용해 지원했다. 실시 장소는 니시신주쿠 에어리어의 ‘주오도오리히가시’ 교차로다.

이 프로젝트의 설명회 자료에 의하면, 길가에는 카메라뿐 아니라 ‘처리장치’나 ‘I2V 제어장치’라고 부르는 장치를 설치했다. 처리장치를 사용하여 차량이나 보행자와 같은 물체를 판정해 위치나 속도의 벡터를 도출한다.

I2V 제어장치는 이 같은 정보와 자율주행 차에서 얻은 위치 및 경로 정보를 토대로 우회전 시 발진 여부를 판단한다. 동시에 신호제어기에서 전달하는 신호등의 색 정보를 토대로 전송할 신호 정보를 생성하고 있는 것으로 보인다. I2V 제어장치는 자율주행 차에 발진 여부와 신호 정보를 보낸다. I2V 제어장치와 자율주행 차의 정보 교환은 5G를 통해 실현되고 있다.

Tier4에 의하면 I2V 제어장치와 자율주행 차의 통신에서는, 통신사업자인 KDDI가 기지국의 곁에 설치한 MEC(Multi-Access Edge Computing) 서버를 이용하고 있다. MEC 서버를 이용하면, 인터넷을 사용하지 않고 로컬 통신망만으로 완결할 수 있어 통신의 지연을 줄일 수 있기 때문이다.

참고로 역 앞의 지하 로터리에서는 MEC 서버를 거치지 않고 엣지 컴퓨터와 자율주행 차량을 단순하게 5G로 접속하고 있다. 이 방식은 인터넷을 사용하게 될 가능성이 있지만 이번 실증 실험에서는 다양한 방식을 시험하기 위해서 그렇게 했다고 한다. MEC 서버를 거치지 않는 경우, 이용하는 측에서는 인터넷 상의 어느 경로를 통과하고 있는지는 알 수 없다. 그러한 방식도 시험함으로써 지연이 어느 정도가 되는지를 검증하고 있다.

Tier4의 다나카(田中) COO는 인프라 협조에 5G를 사용하는 의의에 대해서 다음과 같이 설명한다. “알기 쉬운 것은 대용량, 저지연이다. 저지연 측면에서 말하면, 차량의 속도가 올라가도 통신에 (별로) 시간이 걸리지 않기 때문에 어느 정도는 실시간으로 (차량을) 멈추는 것이 가능하게 된다. 즉, 차량 속도를 올릴 수 있다. 4G/LTE에서는 아마 30~40km/h가 현실적인 선일 것이다. 그러나 5G는 아마 50~60km/h까지는 논리적으로는 가능하다고 생각한다”라고 말한다.

그리고 그보다 더 의미 있는 것은 같은 지역에서 접속할 수 있는 자율주행 차량의 대수가 늘어난다는 것이다. “같은 지역에 5대가 있으면, 4G/LTE의 경우는 대역이 가득 차서 연결되기 어려워진다. (이동 서비스의 자율주행 차량을) 지역에 모아서 구현하려면 4G/LTE로는 어렵다. 그러나 5G라면 10대나 20대는 문제없이 투입할 수 있다. 100대 정도는 가능할 것으로 생각한다”라고 설명한다.

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