영국의 M42와 M25와 같은 고속도로는 제한 속도 수준이 혼잡 수준에 따라 실시간으로 조정돼 차량 수용 능력, 운행 속도 등을 높이고 교통량을 분산시켜 도로 효율을 높이고 있다.

교통체증은 사고를, 사고는 교통체증을 유발한다. 영국의 버밍엄 남서부와 워익셔(Warwickshire)를 잇는 M42 고속도로 구간에 적용한 지능형 교통관리(Active Traffic Management, ATM) 시스템은 원활한 교통 흐름을 위해 시작한 사업이었지만 안전과 환경 부문에서도 긍정적 효과를 내고 있다.”
영국 의회 과학기술처(Parliamentary Office of Science and Technology, POST)의 마틴 그리피스(Martin Griffiths) 박사는 올봄 POSTnote를 통해 도로 수송 시스템에서 ITS의 개별 시스템들이 교통체증, 도로 안전 등의 문제해결에 포커스를 두고 있지만 환경에까지 도움을 주는 등 매우 포괄적인 효과를 제공하는 융합기술이라고 강조했다.

준비된 ITS

세계 각국의 교통정책은 도로 안전 향상을 최우선 시 하며 ITS와 자동차의 지능화를 통해 보다 향상된 해결책을 모색하고 있다. 또 교통체증을 완화해 국가경제 경쟁력(economic competitiveness), 대국민 신뢰성 제고를 추구하고 있으며 최근에는 CO2 배출 저감과 대기질 개선의 환경 솔루션으로까지 고려하고 있다.
도로 사고로 인한 사회적 손실액이 GDP의 1%에 해당하는 유럽은 도로 안전 향상에 매우 민감하게 대응해 왔다. 그리피스 박사에 따르면, 영국의 경우 2007년에만 2,946명이 사망하고 24만 5,000명이 교통사고로 부상을 당했다.
유럽 국가들은 교통량 증대를 억제하는 동시에 자동차 안전 수준을 높이기 위해 EVPSN(European Vehicle Passive Safety Network) 로드맵을 수립했다. 영국은 2010년까지 교통사고 사망자 수를 1990년대 중반의 40% 수준까지 감소시키는 목표를 이미 2000년에 세우고 이를 실행중이다. 하지만 기존 기술만을 활용해서는 그 목표를 달성할 수 없다는 게 공통된 의견이다. 영국 하원 수송위원회(The house of Commons transport committee)는 사상자는 분명히 줄어서 목표에 근접하고 있지만, 중상자 비중이 크게 높아져 이를 감소시켜야 한다고 지적한다. 이에 따라 지능형 속도제어(Intelligent Speed Adaptation, ISA), 능동안전(active safety) 시스템, 첨단 운전자지원 시스템(Advanced Driver Assistance System, ADAS)을 장착한 첨단 안전차량(Advanced Safety Vehicle, ASV), 차와 도로를 연결하는 각종 통신 인프라와 기기의 중요성이 커지고 있다.
한국교통연구원의 문영준 박사는 “ITS는 지능화된 첨단 안전 차량이 정보화 도로를 주행하면서 단거리 전용 통신(DSRC), 광대역 통신 등 무선기술과 디지털방송 기술을 통해 차량과 도로, 차량과 차량 간 정보를 상호 유기적으로 연계해 목적지까지 안전하게 최적 경로로 도착할 수 있도록 인프라를 제공하는 차량과 도로 간 연계 시스템(Cooperative Vehicle Highway System, CVHS)으로 가고 있다”고 설명했다.
ITS를 위한 기반 기술들은 현재 다양한 기술과 시스템이 상용화되고 있다. 가장 대표적인 위성항법 시스템(satellite location) 기술은 이미 내비게이션 시스템 등의 수많은 영역에서 이용되고 있다. 정보 제공이 주된 목적인 통신기술에는 일반적으로 가장 적합하고 유망한 이동통신과 일부 안전 애플리케이션에 요구되는 무선 네트워크(wireless network)가 있다. 

● ITS 기반 기술
- 위성항법 시스템(Satellite location): 몇 기의 위성을 통해 수신기의 위치를 알아낸다. 위성으로부터 가시선(line of sight) 확보가 요구된다. 일반적으로 위치는 10 m 이내에서 결정된다. 유럽은 2013년까지 갈릴레오(Galileo) 시스템을 준비하고 있고, 러시아가 자체 시스템을 준비중이다. 그러나 현재 사용 가능한 시스템은 미국의 GPS 시스템이 유일한 실정이다. 이 시스템들은 향후 상호보완하게 될 전망이다.
- 이동통신(Mobile Telephony): 이동통신은 도시와 고속도로(major road)에서 용이하게 사용할 수 있는 장점이 있다. 그러나 무선통신 기술이 자동차에 적용되면 부가적인 네트워크 용량이 요구될 것이고, 통신사업자 등 관계사, 기관의 추가적 비용 부담이 발생할 것이다. 안전 중심(safety-critical)의 몇몇 애플리케이션에서는 통신 지연 문제로 적합하지 않을 수 있다.
- 무선 네트워크: 무선 인터넷 접속에 이용되고 있는 기술로, 차량과 노변 간 신속한 통신을 가능하게 한다. 통신 반경은 수백 미터에 불과하다. 그러나 이 통신범위는 각각의 차량 또는 노변의 노드 간 통신을 통해 확장될 수 있다. 무선통신은 통행료 자동징수(Electronic Toll Collection, ETC)에도 이용된다.

넘어야 할 산

그리피스 박사는 ITS의 많은 시스템이 이미 기술적으로 사용 가능하지만 비용, 효율성, 사회적 용인(容認) 문제로 상용화가 지연되고 있다고 지적했다. eCall이 대표적인 기술이다. 유럽위원회(European Commission, EC)는 긴급상황 시 차량의 위치를 알리고 신속한 서비스를 제공하기 위해 모든 신차에 무선통신과 GPS를 연결하도록 하고 있다. EC는 2010년부터 eCall이 본격적으로 시행되길 바라고 있다. 현재 14개국이 이에 동의했다. 그러나 일부 나라는 EC가 유럽에서 eCall을 통해 연간 2,500명의 생명을 구할 수 있다는 분석에 대해 의문을 제기하고 있다. EC가 제시한 사상자 저감효과분석이 핀란드 사례에 기반하고 있기 때문이다. 핀란드의 경우 대부분의 사고가 고립된 지역, 목격자가 없는 상황에서 발생하고 있다. 이와 대조적으로 영국 등 몇몇 국가의 경우는 사고가 발생할 경우 즉각적으로 상황이 보고되고 긴급 서비스가 제공된다. 영국 교통부(Department for Transport)는 2010년부터 2020년까지 2,200만 파운드의 비용이 소요될 것이라는 점을 들어 eCall에 반대했다. 그 비용의 대부분은 eCall 단말기에 해당한다.
ISA는 차가 도로의 구간별 제한 속도를 인식해 운전자들이 속도위반을 하지 않도록 하는 시스템이다. 문영준 박사는 “우리나라에서는 ISA가 추진되고 있지 않지만 ITS에 있어서 매우 중요한 기술 중 하나로 운전자가 제한 속도를 초과할 경우 경고를 하거나 자동차 엔진과 브레이크 시스템에 간섭해 속도를 늦추도록 자동화한 것”이라고 설명했다(그림 1).
ISA는 유럽의 많은 국가들이 테스트를 마친 상태다. 스웨덴은 속도위반 경고만을 주는 수동(passive system) ISA와 액셀러레이터를 자동 제어하는(active system) ISA를 4개 도시에서 테스트 했다. 네덜란드는 노르트브라반트 주의 틸뷔르흐(Tilburg)에서 테스트를 진행했고 이밖에 벨기에, 덴마크, 영국, 핀란드, 독일, 프랑스, 헝가리, 스페인 등도 현장 테스트를 마쳤다.
영국은 ISA 현장 테스트 결과 기술적인 문제가 없고 속도를 늦추는 효과가 있다고 평가했다. 또 모든 자동차에 자동차 제어에 간섭하지 않는 수동 ISA를 적용할 경우 치명적인 사고를 42%까지 낮출 수 있다고 분석했다. 그러나 ISA의 시행은 사회적 동의가 필요하다. 영국정부는 현재 ISA와 관련해서 법제화할 계획은 없지만 시범사업을 추진중이다. 런던 교통국(Transport for London, TfL)은 지난 5월부터 6개월간 런던의 버스와 택시를 대상으로 ISA 시험 적용에 들어갔다. ISA는 런던 교통국에서 올 1월에 발행한 디지털 제한 속도 지도를 사용하고 있는데, 이 지도는 런던의 제한속도를 지도에 정확하게 표현한 것으로는 정기적으로 갱신된다.
사우스워크(Southwark) 의회는 5월 현재 300대 이상의 차량에 ISA를 설치하는 방안을 검토하고 있다. 시범사업 기간 동안 운전자 행태, 통행 속도, 제한 속도 내에서 주행하는 자동차의 배기가스 배출량을 모니터링할 계획이다. 사회적 용인 가능성은 런던 교통국의 시범사업 결과에 따라서 보다 명확해질 전망이다.
연계 안전 시스템(Cooperative Safety System)은 무선 네트워크를 이용해 자동차가 안전과 관련된 정보를 주고받을 수 있게 한 시스템이다. 차차간(Vehicle to Vehicle, V2V), 차로간(Vehicle to Infra, V2I) 통신을 통해 선행 차량이 급제동을 하면 후방의 차들에게 이를 사전에 경고해 대처할 수 있게 하는 방식으로 사고를 예방한다. 교차로의 경우 실시간으로 자동차의 위치와 방향을 계산하고, 신호등 변화를 예측해 운전자에게 경고함으로써 사고를 방지한다.
연계 안전 시스템은 이미 성공적인 데모 테스트를 마쳤으나 상용화에는 좀 더 시일이 걸릴 것으로 전망된다. 그리피스 박사는 “연계 안전 시스템은 ‘닭이 먼저냐, 달걀이 먼저냐?’와 같은 상황에 놓여 있다”며 “V2V 시스템을 이용하건 V2I 시스템을 활용하건 시스템이 상용화된다면 많은 사회적 편익을 제공하겠지만, 인프라를 구축해야할 정부 입장에서는 당장 상용화가 힘들고 명세 확보에 장시간이 소요된다는 이유로 투자를 꺼리고 있다”고 지적했다. V2I 시스템은 도로 네트워크의 중앙 코디네이션이 가능하고 V2V에 비해 통신 반경이 긴 장점이 있지만 비컨(beacon) 설치 등을 포함한 인프라 구축 및 유지비용이 부담스럽다. 이에 따라 기지국 없이 노드 간 무선통신으로 네트워크를 형성하는 VANET(Vehicle Ad-hoc Network) 기술 개발이 활발하게 전개되고 있다. 우리나라에서는 전자통신연구원(ETRI)이 VMC(Vehicle Multihop  Communication)라는 과제를 수행중이다.
자동차의 첨단안전 기능은 적응형 순항제어, 차선이탈경고 시스템 등의 능동안전 시스템이 진보한 디지털 맵, 내비게이션, 스마트폰, GPS 등과 융합되며 보다 효과적인 안전 기능을 발휘할 수 있도록 개발되고 있다.
차선이탈경고(Lane Departure Warning), 적응형 순항제어(Adaptive Cruise Control), 사각지대 감지(Blind Spot Detect), 차량자세제어(Electronic Stability Control) 시스템을 비롯한 다양한 첨단 기능, 경고 기술들이 고급차를 중심으로 적용되기 시작하면서 도로 사고와 사상자 예방에 기여하고 있다(그림 2).

따로 가는 첨단車

그러나 이 시스템들이 전적으로 도로 안전에 긍정적인 영향만을 미치는 것은 아니다.
그리피스 박사는 “새로운 시스템 기능은 운전자들이 해야 할 일을 늘리거나 혹은 대폭 줄일 수 있다”며 “개발에 있어서 보다 세밀함이 요구된다”고 지적했다. 대구경북과학기술원 미래산업융합기술연구부의 손준우 박사는 “이 말은 매우 다양한 정보와 경고가 운전 부하(work load)를 가중시키고 운전자의 집중도를 감소시킬 수 있다는 것과, 다른 한편으로는 운전자 지원 기술이 운전자들의 할 일을 크게 줄임으로써 반자동 시스템이 대처할 수 없는 긴급상황에서 운전자의 신속한 대응을 어렵게 해 더욱 위험해 질 수 있다는 뜻이다”라고 말했다. 첨단 시스템의 일부는 운전자의 세이프티 마진(safety margin) 저하를 야기한다. 예를 들어 ABS(Anti-lock brake system), 차량자세제어장치(Electronic Stability Control, ESC)가 장착되면서 운전자들이 차를 더욱 빠르게 운행한다는 것이다.
새로운 시스템을 어떻게 사용할 지에 대한 이해 부족과 시스템의 제한 기능들은 풀어야할 과제다. 업계에서는 운전자가 경험해 보지 못한 긴급상황 만을 고려해 설계된 시스템이나 친숙하지 못한 새 차를 대하는 운전자들을 고려해 체험 훈련이 제공될 필요가 있다는 의견을 제시하고 있다. 한편 개발자들에겐 단지 엔지니어링 차원이 아닌 운전자의 나이, 숙련도, 스트레스, 도로환경과 주행상황 등의 다양한 요소들을 고려한 시스템 개발이 요구되고 있다.
손박사는 “국내에서는 ETRI를 포함한 몇몇 연구소, 기업이 이같은 문제를 고려한 시스템 개발에 나서고 있다”며 “시스템의 주행 간섭은 법적책임 문제로 인해 경고 수준의 시스템 개발이 대세”라고 말했다. EC는 시스템의 자동차 제어 계통 간섭 수위와 관련해 운전자들이 시스템 간섭이 과도하지 않았을 경우 사고에 대한 책임을 지려는 경향이 높다고 발표했다.
자동차의 가장 큰 문제는 새 안전 시스템 보급 속도가 느리다는 점이다. 제조사들은 자동차를 디자인할 때 새로운 기술을 포함하기 이전에 그 기술의 신뢰성 확보를 원한다. 이로 인해 신기술이 적용되기까지는 수년이 걸린다. 자동차 교체 주기는 10년 이상이다. 또 최근에는 경차의 인기가 높아지고 가격경쟁이 심화되면서 첨단 안전장치 옵션 채택 기회가 줄어들고 있다. 외부와 고립돼 있는 자동차는 컴퓨팅, 통신 인프라 기술 개발과 비교해 신기술 적용률이 크게 뒤떨어지며, 자동차에 새 기능과 기술이 장착되더라도 수년 이상 주행하는 동안 업그레이드되기 힘들어 오래된 것이 돼 버린다.
그리피스 박사는 차에 새로운 안전 시스템 적용 속도를 끌어올리는 가장 좋은 방법으로 의무 장착 법제화를 꼽으며 법제화는 국제적인 동의를 통해 기술적인 진행 속도를 유지해야 할 것이라고 지적했다. 또 소비자들에게 차량의 안전 기능과 성능 정보를 등급화해 알리는 방법도 첨단 안전 시스템 보급에 도움이 될 것이라고 덧붙였다. 예를 들어 능동안전 시스템에 관한 것은 아니지만 유럽의 충돌 성능 등급제(ITS와는 무관)는 자동차의 안전도를 높이는 좋은 예가 되고 있다.