자동차의 전자제어 기술이 날로 발전함에 따라 차내 LAN을 통하여 다양한 차량 정보를 수집할 수 있게 되었다. 수집된 차량 정보는 차량 탑재 하드디스크나 플래시 메모리 등에 저장하여 온/오프라인으로 차 외부로 전달, 다양한 부가가치 서비스를 제공하는 데 활용할 수 있다(그림 1 참조).
예를 들면, 운전조작 파라미터를 해석함으로써 운전자의 운전 성향을 파악하여 적절한 에너지 절약 및 안전운전을 지도하거나(안전운전 평가), 차량의 동작 정보로부터 미끄럼 사고가 일어나기 쉬운 장소의 정보를 수집하여 그 정보를 다른 차량에 전달함으로써 주의를 환기시키는(위험 장소 정보 제공) 등의 서비스를 상정해 볼 수 있다. 실제 텔레매틱스를 활용하여 이러한 서비스를 실현하기 위한 다방면의 연구가 진행되고 있다. 이 글에서는 텔레매틱스 안전운전 지원에 필요한 진단기술의 하나인 운전진단 연구개발 및 차량 정보수집에 필요한 플랫폼 개발 현황을 소개한다.
안전을 지원하는 운전진단 기술

운전진단 서비스를 경제적으로 실현하기 위해서는 운전자에게 필요 없는 센서를 부착하지 않고 차량으로부터 얻을 수 있는 기존 정보를 토대로 할 필요가 있다. 히타치 그룹에서는 간단하게 정보를 획득할 수 있는 GPS 정보(속도, 방위)로부터 운전자의 특징량을 구하여 그 운전자의 위험성을 진단하고 지도하는 서비스를 검토하고 있다. 이 특징량을 취득하는 프로세스를 그림 2에 제시한다.
우선, GPS 정보로부터 세로 가속도를 구한다. 다음에 그 가속도의 히스토그램(도수분포표)을 만들고, 그 히스토그램의 특징량으로서 각 영역의 확대(표준편차)와 좌우의 비대칭도(왜도)를 이용했다. 세로방향의 표준편차는 브레이크와 액셀 조작의 심함을 나타내며, 세로방향의 왜도가 플러스인 운전자는 액셀이 브레이크보다 심한 경향이 있고 마이너스인 운전자는 브레이크가 액셀보다도 심한 경향이 있다.
이 가속도의 표준편차와 왜도를 기본으로 운전자를 3가지 유형으로 분류한 결과(세로 방향만)를 그림 3에, 각각의 유형과 연령, 과거의 교통사고와의 관계를 표 1에 제시한다.
이 표에서 유형 1 운전자가 높은 연령으로, 교통사고율이 높다는 결과를 얻을 수 있었다. 이 결과를 이용하여 특히 상용차에 대해 운전자가 어느 유형인 지를 진단하고, 유형 1 운전자에 대한 주의 환기 빈도를 높이는 등의 안전운전 지원 서비스를 제공할 수 있다.

노면 동결 정보에
의한 안전운전 지원

자동차의 트러블에 대해 안전 운행을 실현하는 차량 정보를 이용한 노면 동결 정보의 전달 서비스를 위한 히타치 그룹의 연구상황을 소개한다.

동결 장소 검지의 개요
2006년 2월, 호쿠리쿠 자동차 도로에서 61대의 다중 미끄럼 사고가 발생했다. 이렇게 매년 많은 운전자들이 미끄럼으로 인해 교통사고를 당하고 있다. 여기서 얼마나 신속하게 노면의 동결 상태나 사고가 발생하기 쉬운 노면 상태를 검지하여 노면 상황 정보를 주변 차량이나 운전자 간에 공유하는가가 다중 충돌 회피의 중요한 과제가 된다. 히타치 그룹은 인터넷 ITS(Intelligent Transport Systems) 협의회의 노면 동결정보수집 실증 워킹그룹에 참가하여 미끄럼 위험 장소 검지 데이터를 수집하는 실험을 실시했다. 노면 상태를 검지하는 주된 방법은 다음과 같다.

쪾노면 마찰계수 측정차에 의한 측정
쪾차량 카메라 탑재에 의한 노면 상태의 감시
쪾가로 미끄러짐 등을 검출하는 센서를 차량에 탑재하여 노면의 마찰계수를 추정
쪾동결하기 쉬운 장소에 카메라, 노면 온도센서를 설치하여 노면상태를 감시
여기서, 많은 도로 정보를 얻기 위해 다수의 차량으로부터 정보를 수집할 수 있는 차량 정보 단말을 이용했다. 이와 같이 수집한 데이터를 효과적으로 이용하기 위해 다음과 같은 다양한 전달 서비스에 대한 이용을 생각해 볼 수 있다.

쪾노면 동결 정보를 카 내비게이션에 전달
쪾노면 동결 정보를 교차점 등의 도로 정보 표시판에 전달
쪾웹에 의한 노면 동결 정보의 표시
쪾차간/차와 도로 간 협조에 의한 미끄럼 정보의 공유
쪾도로 관리 정보(속도 규제, 노면 정보, 해설제 산포 등)에 대한 활용

노면 동결 정보 수집 실증
워킹그룹의 활동
히타치 그룹은 차량 정보 수집 단말의 개발로, 노면 동결 정보 수집 실증 워킹그룹에 참여해 노면이 동결되는 위험 장소를 차량 정보로부터 실시간으로 추정하는 데이터 수집을 공동으로 실시했다. 노면의 마찰계수가 낮은 각종 시험도로 및 동결 노면, 압설 노면 시험도로에서 데이터를 수집하여 동결이나 압설 도로 상태와 차량이 가진 ABS(Anti-Lock Brake System)나 VDC(Vehicle Dynamics Control) 신호로부터 위험장소를 추정할 수 있는 데이터를 얻을 수 있었다. 이 데이터를 여러 차량의 정보로부터 통계적인 처리나 기상조건 등, 다른 정보와 융합함으로써 검지정밀도를 향상시키는 것도 기대할 수 있다.
이와 같이 수집한 정보를 각 차량으로부터 프로브 정보로 발신함으로써 더욱 광범위한 위험 장소의 정보를 공유할 수 있다. 인터넷 ITS 협의회와 히타치 그룹은 차량 정보를 다면적으로 이용하는 플랫폼 개발과 서비스 개발을 추진하고 있으며 향후에도 여러 차량에 정보수집 단말을 부착하여 위험 장소 정보의 수집, 전달을 실시할 계획이다.

차량 정보 수집 시스템

앞서 소개한 안전운전 지원을 위해서는 서비스 제공에 필요한 차량 정보를 수집하는 시스템을 차량에 탑재해야 한다. 개발 중인 차량 정보 수집 시스템에 대해 소개한다.

차량 정보 수집 시스템의 요건
차량 정보 수집 시스템은 다음과 같은 요건을 만족해야 한다.

(1) 확장성: 모델 변경 등에 의해 차량 구성이 바뀌었을 경우에 종래 받고 있던 진단 서비스가 신차종에서는 이용할 수 없게 되거나, 반대로 최신 서비스가 오래된 모델의 차량에서는 받을 수 없게 되는 일이 없도록 확장성을 확보해 두는 것이 필요하다.
(2) 신뢰성: ‘달린다’, ‘회전한다’, ‘멈춘다’를 기본으로 한 차량의 제어 계통에 영향을 미치지 않을 필요가 있다.
(3) 보안: 차량 정보에는 프라이버시와 관계되는 운전정보 등이 포함되기 때문에 이들의 정보가 외부로 누설되지 않도록 방지할 필요가 있다.

이상의 요건을 만족하는 시스템 설계를 진행하는 데 있어서 히타치 그룹에서는 지금까지 산업이나 철도분야 등에 있어서 원격감시 제어 등 대규모 분산 시스템의 개발로 축적한 노하우를 살려 자동차 분야에서 문제해결에 임하고 있다.
이러한 요건을 갖추기 위한 기술개발 내용에 대해 소개한다.

확장성과 신뢰성을
실현하는 에이전트 기술
여기서 소개하는 시스템은 확장성을 실현하기 위해 차량 탑재 단말에 에이전트를 내장했다. 이 에이전트에 대해서 어떠한 데이터를 어떤 타이밍으로 수집해야 할 것인가를 ‘미션’으로서 부여한다(그림 4 참조). 에이전트는 미션이 주어지면 그것을 해석하여 스스로의 판단에 근거하여 차량 정보 수집을 수행한다. 이와 같은 시스템 개념은 공장의 원격감시 등 다른 분야에서도 이용하고 있다. 여기서는 이것을 차량 정보 수집용 에이전트 플랫폼으로 개발했다.
이 플랫폼을 활용함으로써 미션을 작성할 때에는, 유저는 차량의 구성 변화에 의존하지 않는 공통의 용어로 차량 정보를 지정할 수 있다. 에이전트 플랫폼에서는 공통 용어마다 데이터에 태그가 붙어 있어 태그에 대응하는 실제의 차량 정보와 각 차량용 메시지 간의 변환을 에이전트가 가짐으로써 차량이나 서비스의 변화에 의존하지 않는 확장성을 실현하고 있다. 또, 신뢰성을 확보하기 위해 차량 정보 수집 처리가 차량 제어 계통에 영향을 주지 않도록 차내 LAN 상에 흐르고 있는 데이터는 일단 차량 탑재 단말 내의 버퍼로 받아서 각종 처리는 버퍼에 대해 실시되는 시스템 구성으로 하고 있다.

차량 정보를 보호하는 보안기술
일반적으로 정보누설 방지 대책으로서는 데이터를 암호화하고 있지만, 계산기 자원이 부족한 차량 탑재 단말 상에서 대용량 데이터를 암호화하기 위해서는 경량으로 고속의 실장이 가능한 암호방식이 요구된다. 여기서는 소규모로 실장이 가능하고 처리가 고속인 ‘스트림 암호’를 차량 탑재 단말 상에 이용했다. 이에 따라, 정보수집의 실시간성을 잃지 않고 수집한 차량 정보를 양호한 효율로 암호화 할 수 있다. 히타치 그룹은 조기 서비스 실현을 위해 자동차 제조사 등과 공동으로 비즈니스 모델 검토, 실증실험 등을 실시해 나갈 계획이다.

AEM_Automotive Electronics Magazine