커넥티드카 주파수, 어떤 기술적 이슈 있나

무선랜, WAVE 통신 주파수 5.9GHz 중복 문제 제기

2018년 05월호 지면기사  /  글│신 윤 오 기자 _ yoshin@autoelectronics.co.kr



올해 지능형교통시스템(C-ITS) 지자체 실증사업에 이어 2020년 자율협력주행 도로 시스템 구축이 임박하면서 주파수 중복 문제가 이슈로 떠올랐다.

지난해 시범사업을 마쳤던 C-ITS는 차량이 주행 중 타 차량 또는 도로시설과 지속적인 통신을 통해 사고, 장애물 등 위험요소를 공유하여 사고를 회피하는 시스템이다. 기지국, 단말기, 교통정보센터 등으로 구성되는데 기지국은 노변장치, 단말기는 차량장치를 주로 지칭한다.

과기정통부는 C-ITS 전용주파수로 5.9GHz 대역의 70MHz 폭(5,855 ~ 5,925MHz)을 신규 공급하기로 하고 지난 2016년 9월에 기술기준을 제정했다. 기술기준 주요 내용에는 ▲점유주파수 대역폭 10MHz 이하일 것 ▲변조방식은 디지털변조일 것 ▲안테나 공급전력은 100mW 이하, 등가등방복사전력은 2W 이하 ▲주파수 허용편차는 ±20×10-6 이내 등이다.

하지만 지능형교통시스템 인프라 위에서 달릴 커넥티드카의 주파수에서 간섭 또는 중복 문제가 발생할 수 있다는 지적이 나왔다. 주파수의 기술적 이슈를 짚어봤다.

이슈 1. 무선랜 주파수와 공동 사용

현재 고속주행중인 차량 환경에 특화된 차세대 ITS 통신 기술, WAVE 통신은 채널 대역폭으로 5,850~5,925GHz를 사용한다. 국내는 지난 2016년 9월, C-ITS 주파수로 5,855~5,925GHz 대역을 분배했다. 문제는 5.9GHz는 무선랜(RLAN) 주파수와 중복된다는 점이다. 더구나 WAVE 기술 기반으로 추진하고 있는 5G V2X도 이 대역을 같이 쓰자는 논의가 있어 향후 주파수 중복 문제가 예상된다.



이슈 2. WAVE 주파수 문제 없나


WAVE 통신 기술은 WiFi 기술에서 비롯됐다. 하지만 서비스 커버리지를 1km까지 확대할 수 있는 WAVE 통신은 OFDM 캐리어를 사용하기 때문에 다중경로 페이딩(multipath fading)이 생길 수밖에 없다. 이는 서로 다른 경로를 따라 수신된 전파들이 여러 물체에 의한 다중 반사로 인해 간섭을 일으킨다는 말이다. 이에 1.6us 가드타임(guard time)을 주어서 이 문제를 해결하고 있다.

또 하나, WAVE는 이동속도가 200Km/h에 달하면 신호 감쇄를 일으키는 도플러 스펙트럼(Doppler spectrum) 문제가 생길 수 있는데 이러한 문제는 크기 및 위상이 정해진 파일럿 심볼(pilot symbol) 4개로 해결했다. 이처럼 신호 간섭이나 감쇄 문제가 생길 소지가 있다.

이슈 3. 차량이 한꺼번에

수 백 대 몰린다면 이동통신망과 연계하는 C-V2X (Cellular V2X)는 하나의 패킷이 14개의 OFDM(직교주파수분할)으로 만들어진다. 여기서는 파일럿 심볼이 6개이고, 데이터(디지털) 심볼이 8개이다. 이를 계산하면 차량과 단말 하나에 약 5.2MHz 정도의 대역폭이 필요한데, 주변에 150대 정도의 주변 차량이 있다고 가정하면, 모든 차량에 7.5MHz가 필요한 셈이다. 하지만 이것은 ETSI(유럽전기통신표준협회)나 3GPP(이동통신국제표준화단체) 규격에서 요구하는 12.85MHz과는 차이가 있다. 주변의 차량 대수나 혼잡도, 점유율 등 여러 가지 가정에 따라서 채널 대역폭이 변할 수 있다는 것이다.

이슈 4. 단말과 단말의 이격 거리 제한

현재, 5,150MHz ~ 5,925Mhz 대역에 무선랜과 WAS(Wireless access system)가 존재하는데, 이것이 C-ITS 대역에 영향을 미칠 수 있다는 지적이다.

지금까지는 주파수 공유를 위한 조건만 제시되어 있는 상황이다. 그래서 이격 거리가 295m ~ 1810m 정도 떨어진, 즉 WiFi 단말과 C-ITS 단말이 이격되어야 한다는 연구결과가 나와 있는 정도이다. 특히 무선랜 사용위치에 따라 실내, 실외. 차량 안 등 위치를 나눠서 출력을 제한하고 있다.

이처럼 정부는 향후 자율주행 산업 활성화를 위한 주파수, 기술기준은 최소한 전파간섭 방지 조건을 명시하고 공존 방안을 마련할 계획이다. 공존 방안에는 C-ITS 주파수 이용계획을 마련하여 WAVE나 C-V2X, 기타 다른 통신 기술을 채용하고 77-81 GHz 기술 기준을 제정하며 77-81 GHz 자율주행차-AI 로봇용 주파수 공동 사용도 포함된다.

국립전파연구원의 윤기창 연구사는 커넥티드카 전파정책 기술 워크숍에서 “주파수 정책에는 특정 주파수의 효율성을 극대화해야 한다는 내용이 있는데, 하나의 주파수 대역에서 이종 기술을 사용하는 것은 주기적으로 통신해야 하는 차량과 차량 통신에서 신뢰성 문제가 생길 수 있다”고 말했다. 또한 무선랜과 C-ITS의 주파수가 겹치는 문제에 대해서는 “나중에 무선랜을 차량 안에서도 써야 하는데, 차량에서 쓰게 되면 이동성에 따라 출력이 굉장히 낮아진다는 문제가 있다. 그래서 현재 자율차에서는 와이파이를 쓰지 못한다”고 말했다.

<저작권자(c)스마트앤컴퍼니. 무단전재-재배포금지>

PDF 원문보기

본 기사의 전문은 PDF문서로 제공합니다. (로그인필요)
다운로드한 PDF문서를 웹사이트, 카페, 블로그등을 통해 재배포하는 것을 금합니다. (비상업적 용도 포함)

  • 100자평 쓰기
  • 로그인


TOP