NHTSA, 연말 V2V 미래 판가름

미연방도로교통협회 제임스 L. 라이트 디렉터

2013년 05월호 지면기사  /  글│한 상 민 기자 <han@autoelectronics.co.kr>

 
미연방도로교통협회 제임스 L. 라이트 디렉터
지난 4월, 지능형교통체계 도입의 전 세계적 벤치마킹 대상이 되고 있는 미국의 커넥티드 카 프로그램 관련 511 및 VII(Vehicle Infrastructure Integration) 프로그램 책임자인 미연방도로교통협회(AASHTO)의 제임스 L. 라이트(James L. Wright) 디렉터가 ITS KOREA의 ‘국제 ITS 세미나’ 강연을 위해 방한했다. 라이트 디렉터와 미국의 V2X 추진현황에 대해 이야기를 나눴다.


Q. V2V가 현실이 될까.            
A. 미국 정부는 현재 지능형교통체계(ITS), 커넥티드 카 사업과 관련해 매우 중대한 결정을 앞두고 있습니다. 연방정부, 각 주정부 교통부는 적극적으로 차량 대 차량(V2V), 차량 대 인프라(V2I) 간 통신의 V2X 커넥티드 카 개발에 나서고 있습니다. 아직까지는 해당 인프라와 관련 소프트웨어, 애플리케이션 개발이 완벽하지 않은 상태이고, 다양한 테스트와 개발 현장에서의 R&D, 스테이크홀더 간 협업이 진행 중입니다. 이들은 특히 시스템 구축과 운영 관련 문제점을 분석하고 대응책을 마련하는데 고심하고 있습니다. 
미국의 ITS 커넥티드 카 개발의 본격화는 2004년으로 거슬러 올라갑니다. 당시 미연방도로교통협회(American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO)는 자동차 제조사, 연방 교통당국의 임원진과 회의를 갖고 커넥티드 카에 대해 논의했습니다. 그리고 이 회의를 통해 관련 정책 팀인 ELT(Executive Leadership Team)를 출범시켰고, 연방교통부(DOT)의 주도하에 다양한 V2X 연구개발을 전개시키기 시작했습니다. 우리는 그동안 커넥티드 카에 대한 기술적 타당성, 개인 보안의 요구사항, 안전과 이동성 애플리케이션, 파일럿 테스트 베드, 실행 전략에 대해 논의해 왔습니다.

Q. 안전에 대해 대단히 강조한다. 안전 효과를 자신하나.
A. 연구는 모든 시스템이 기대하던 기능을 수행할 때에 최대 80%의 충돌사고를 예방하거나 획기적으로 줄일 수 있다는 충분한 자신감을 제공하고 있습니다. 시스템의 동작을 쉽게 설명하면 각각의 차가 내가 어디에 있고, 얼마나 빠르게 가고 있는지, 어느 방향으로 가는지, 가속도는 얼마인지, 차량 타입은 무엇인지 등을 알리는 것에서 출발합니다. 이에 따라 두 대의 차량이 서로 교차로에 진입하고 충돌 위험이 있을 때 처음에는 운전자에게 경고 메시지를 보내고, 종국에는 차가 충돌 회피를 위해 제동과 같은 정확한 동작을 취하게 됩니다.

Q. 커넥티드 카 프로그램의 2단계 전개는 어떤 의미인가.
A. 수년의 연구와 개발로 커넥티드 카 프로그램은 미시간주 앤 아버(Ann Arbor)의 필드 테스트 단계에 이르게 됐습니다. 이 필드 테스트로 과연 커넥티드 카 기술이 우리가 기대하는 안전 혜택을 제공하게 될지, DSRC 인프라가 사고 예방을 위해 필요한 모든 정보의 전송을 수용할 수 있을지를 판가름하게 될 것입니다. 이와 함께 보안 시스템이 개발되고 있어 믿을 수 있는 유효한 소스의 메시지가 도로와 차량 간 교환될 수 있게 될 것입니다.   
즉, 파일럿 테스트 베드는 V2X 콘셉트의 전국 도입의 판단 근거입니다. DOT의 도로교통안전국(NHTSA)은 시범사업의 결과를 토대로 법제화가 가능할 정도로 효과적이고 안정적인지를 판단해 올말 V2X의 미래를 결정지을 것입니다.

Q. 어떤 결정이 날 수 있는가. 
A. NHTSA의 결정은 세 가지로 논의되고 있습니다. 첫째는 신차의 차량 안전에 대한 ‘최소한의 성능에 대한 의무사항’으로 가는 것입니다. 두 번째 안은 신차평가프로그램(NCAP)에서 OEM이 자발적으로 기술을 포함하게 하고 이에 대한 크레딧을 주는 것입니다. 세 번째는 더 많은 연구를 지속하는 것입니다.
미국의 V2X는 2020년을 향해 가고 있습니다. DOT는 2011년에 V2V 애플리케이션을 정의했습니다. 지난해엔 V2I 안전, V2V와 V2I의 이동성, AERIS(Applications for the Environment: Real-Time Information Synthesis)와 날씨 애플리케이션을 결정했습니다. 현재 실제 애플리케이션이 개발되고 있고, 곧 승용차에 대한 의무화 여부를 결정할 것입니다. 내년엔 중대형차에 대한 법제화 여부를 결정지을 것입니다. 2015년부터는 파일럿 프로젝트가 본격화되고 연방도로관리청(FHWA)의 인프라 구축 가이드라인이 완성될이라고 생각합니다. 

Q. 커넥티드 카 프로그램이 산업의 캐시카우가 될 수 있을까. 
A. NHTSA가 의무장착을 결정하게 된다면 역사적 경험으로 볼 때 2020년 모델부터 V2X가 적용될 것으로 보입니다. 도로 위를 달리는 차 중 신차는 약 6~7%를 차지합니다. 때문에 V2X를 통한 사고 예방에는 수년 이상의 충분한 시간이 필요할 것입니다. 카넥티드 카의 안전 효과는 충돌상황에 놓인 차량 모두가 기술을 장착하고 있어야 합니다. 예를 들어 만일 70%의 차가 V2X를 장착했다면 충돌상황에 놓인 두 차 모두가 이 기술을 장착했을 확률은 0.7회, 49%가 됩니다. 
V2X는 혁명적인 기술입니다. 그러나 비즈니스 모델에 대해서는 여전히 심사숙고하고 있습니다. 기술의 안전성을 생각할 때 모두에게 기술이 요구되기 때문에 무엇보다 낮은 가격으로 공급하는 것이 중요합니다. 때문에 여기서 금맥을 발견할 것이라고는 생각하지 않습니다. V2X 기술이 적용되지 않은 기존 차들은 내비게이션 또는 스마트 기기 등과 같은 애프터마켓 기기를 이용해 차량 전자장치에 특정 방식으로 통합해 V2X 안전 기능이 가능해질 수 있습니다. V2X와 관련해 첨단 운전자 지원 시스템(ADAS)의 미래를 묻기도 하는데, V2X와 ADAS는 상호보완적 관계에 있는 기술입니다.

Q. 좀 더 구체적으로 차량 통신 정보를 설명하면.
A. V2X의 기본은 기본 안전 메시지(BSM)에 있습니다. BMS는 SAE J2735를 기반으로 만들어졌습니다. BSM의 파트 1은 차량의 크기, 위치, 속도, 가속도, 브레이크 상태 등 안전 데이터를 담고 초당 10회 이상의 주요 정보를 전달합니다. 파트 2는 이동성 애플리케이션에 대한 것인데 이벤트에 따라 파트 1에 추가해 데이터를 전송합니다. 예를 들어 블랙아이스(black ice)와 같은 노면 위험상황에 대해 1초에 한 번, 또는 30초에 한 번 사전 경고를 전달합니다. 교통상황과 같이 차량 안전에 덜 민감한 정보는 15분마다 전송합니다. BSM의 대역 요구사항은 100~400바이트입니다.
V2X 애플리케이션의 기본이 되는 것은 전방충돌 경고(FCW), 비상제동등(EEBL), 교차로 거동 경고(IMA) 등의 V2V, 커브 속도 경고(CSW), 정지신호 위반(SSV), 작업지역 경고(WZW) 등의 V2I 안전 애플리케이션입니다. 그리고 다양한 이동성 애플리케이션이 있습니다. 이 밖에도 예를 들어 배기가스 배출을 낮춰야하는 지역에 대한 경고를 주는 등의 AERIS 관련, 또 날씨와 관계된 환경 정보를 주는 애플리케이션도 있습니다. DOT는 최소한 간단하게 차량과 인프라 간 상호 교환될 수 있는 애플리케이션을 생각하고 있습니다.



Q.  보안 대책을 강구하고 있다고 했는데.
A. 커넥티드 카 정책에서 가장 중요한 요소 중 하나가 자동차와 인프라의 보안 관리입니다. 웹사이트, 은행, 방송사 해킹 사례가 빈번한 것처럼 V2X도 사이버 공격을 받을 수 있습니다. 이에 따라 기술적으로는 메르세데스 벤츠, GM, 토요타, 혼다, 포드, 닛산, 현대ㆍ기아자동차, 폭스바겐 등 OEM이 주도하는 CAMP(Crash Avoidance Metrics Partnership)를 통해서, 정책적으로는 VII 컨소시엄을 통해 다양한 대응 방안을 마련하고 있습니다.
예를 들어 보안 방안으로 CAMP 등은 보안 인증관리 시스템(Security Credential Management System, SCMS)을 개발했습니다. SCMS는 일종의 파트너십이자 보안관리 시스템입니다. SCMS는 인증, 관리뿐만 아니라 자동차 업계의 역할까지 정의합니다. 통신 보안에 있어 어떠한 관리 감독이 필요한지, 무엇이 차량 간에 가장 중요한 안전 요소인지를 결정합니다.
최초 보급 모델(Deployment Model)에서 SCMS는 최초 3년간 유효한 인증서(certificates)를 제공합니다. 세부적으로 자동차 업계는 두 가지 옵션을 선택할 수 있는데, 하나는 재사용이 가능하지만 중복(overlapping) 되지 않는 5분마다 갱신되는 인증서를 이용하는 것이고, 다른 하나는 3년 동안 매주 인증서를 교체 사용하는 것입니다. 이 경우엔 중복되기도 합니다.



Q. 온보드 유닛에 특별히 요구되는 것은.
A. 차량 탑재 OBE(On Board Elements)는 암호화된 코드를 저장해야 합니다. OBE에는 기본적으로 연방 정보 프로세스 기준인 FIPS(Federal Information Processing Standard) 레벨2를 준수하거나 이에 상응하는 보안 프로세서가 요구됩니다. OBE의 코드 수용도 두 가지 옵션이 있습니다. 하나는 처음에 3,000개의 인증서를 로드하고 각각 5분 동안, 3년간 재사용합니다. 스토리지는 300킬로바이트 정도입니다. 다른 하나는 주마다 7~40씩 로드해 사용하는 것으로, 3년간 최대 약 6,000개를 사용하게 됩니다. 스토리지는 최대 600킬로바이트 정도입니다. OBE에서 보안 관련 비용은 전체 비용의 20% 이하로 책정됩니다.
그러나 정말 중요한 것은 OBE와 보안관리 시스템 간의 통신에 있습니다. 최초 3년 동안은 하드웨어 보안과 커넥티비티를 요구하지 않지만, 3년이 지나면 새로운 인증과 인증서 폐기 목록, 비정상행위 보고서 등이 요구되고, 잦은 커넥티비티가 요구될 것입니다. 인증을 무선으로 할지, 유선으로 할지, 무엇을 통해 받을지 등 생각할 것이 많습니다.



Q. 도로안전, 보안, 인프라 투자를 고려할 때 정부의 역할이 대단히 중요하겠다.
A. 안전이란 혜택을 제공하고 확실한 기능을 하는 커넥티드 카를 위해서는 보안 네트워크가 반드시 요구됩니다. 때문에 V2X 장착에 대한 NHTSA 연방자동차안전기준(FMVSS) 발효는 이와 함께 가야만 하고 그러기 위해서는 지속적인 정책적 뒷받침이 요구됩니다. 1966년 제정된 도로교통안전법(Natinional Traffic and Motor Vehicle Safety Act) 하에 NHTSA의 규제와 권한은 온보드 V2V OBE, 애프터마켓 안전기기(ASD), 다양한 노매딕 ASD로 확대되고 있습니다.

Q. 워낙 광범위한 사업이 될 수 있어 상상이 잘 되지 않는다. 
A. 협조 교통 시스템(Cooperative Transport System, CTS)을 만들기 위해서 각 주정부, 캐나다 교통국, FHWA가 공조하고 있습니다. 목표는 그간의 개발 기술을 활용해 연계 교통 시스템 확대를 위한 거점을 구축하는 것입니다. 여기에는 애리조나, 캘리포니아, 워싱턴, 미네소타, 텍사스, 미시간, 뉴욕, 버지니아, 플로리다, 펜실베니아, 뉴저시, 위스컨신 주를 비롯 네덜란드와 캐나다 교통국도 참여해 다양한 시범사업을 진행하고 있습니다. 테스트 베드는 지속적으로 증대되고 있습니다. 예를 들어 애리조나에는 6,000대의 차량 6,000개의 DSRC 노변장치(RSE)가 설치돼 있습니다.   
노변 인프라 구축에 대한 각주의 입장이 바뀌고 있습니다. 2011년 7월 NHTSA와, 2011년 9월에 DOT와 AASHTO 간 인프라와 보안에 대한 미팅이 있었고, 10월부터 2012년 2월에는 ELT 미팅, 5월에 AASHTO 미팅이 연달아 열렸습니다. 2011년 당시 대부분의 주정부는 커넥티드 카의 기능과 운영 요구사항은 물론 심지어 정책 자체에 대해서도 잘 모르고 있었고, 예산이 부족한 상황이었습니다. 인프라가 구축되더라도 제대로 기능하지 못할 것이란 비관론이 많았습니다. 그러나 다음해 미팅에서는 커넥티드 카의 기능을 이해하고 인프라 구축을 통한 다양한 기회를 엿보게 되면서 선제적 분석의 필요성을 제기했습니다. 이에 따라 올해 다양한 연구, 실증 분석이 나오고 있는 것입니다.
현재 당국은 각주에 왜 인프라가 필요한지, 어떤 형태를 취해야하는지, 어디에 해야 할 지, 어떤 법제도가 필요한지, 인프라 보급과 운영비용은 어떻게 해야하는지에 대한 답을 요구하고 있습니다. 전문가들은 민관 파트너십을 통해 속히 투자가 이뤄지도록 해야 할 것이라 말하고 있습니다.



Q. 어떻게 접근해야 하나.
A. 우선 디자인 콘셉트를 준비합니다. 이는 애플리케이션들과 커뮤니케이션 인프라가 어떤 것이 돼야하는가에 대한 것입니다. 우리는 이미 10가지의 안전, V2V, V2I에 대한 구체적 디자인 콘셉트를 만들었습니다. 다음 단계는 충분한 엔지니어링과 비용을 확보해 계획 단계를 넘어서는 것입니다. 두 번째는 각각의 지역에서 시범사업을 통해 실제 디자인 콘셉트가 맞아 들어가는지를 테스트하고 문제점과 보완점을 찾는 것입니다. 마지막은 어디에서부터 시작해 국가적 레벨로 수행해야할지를 결정해야합니다. 
결과적으로 올해는 미국의 커넥티드 카 사업에 있어 가장 중요한 해가 될 것입니다. 그러나 여전히 5.9 GHz 대역의 공유, 보안 관리, 명확한 인프라의 혜택과 요구사항에 대한 이해 등 많은 이슈를 해결해야 합니다. NHTSA의 결정이 중요하게 작용할 것이고 긍정적으로 진행될 것으로 기대하고 있습니다.

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