웰빙은 물론 팬데믹으로 전 세계적으로 자전거 이용이 크게 증가했고, 퍼스널 모빌리티 산업의 급성장으로 이에 대한 안전성 요구가 커가는 가운데 미국에서 B2V의 요구 및 진전이 다음 단계에 도달했다. 특히 커넥티드 카 및 스마트모빌리티에 사활을 건 포드 등 몇몇 자동차 업계가 B2V 표준 개발을 지원하고 있다.
 

글 | 한상민 기자_han@autoelectronics.co.kr

바이크 셰어링 등을 겨냥한 안전한 주차 및 보관을 위한 발명 구조물을 선보인 프랑스의 스타트업 라루쉬어벨로(La Ruche a Velos), 이탈리아 메르멕(Mermec)이 플릿 관리부터 사용자 경험까지 통합 디자인한 커넥티드 e바이크 셰어링 솔루션 ‘바이무(Vaimoo)’, 보쉬 e바이크 시스템스의 온보드 컴퓨터 ‘Nyon’, 페달링 어시스트 및 배터리 탈착을 특징으로 하는 알코(Alco Electronics)의 새로운 e바이크 브랜드 ‘e모션’ 등은 이번 CES에 출전한 주요 자전거 관련 업체다. 본지는 여기서 B2V에 주목했다. 웰빙은 물론 팬데믹으로 전 세계적으로 자전거 이용이 크게 증가했고, 퍼스널 모빌리티 산업의 급성장으로 이에 대한 안전성 요구가 커가는 가운데 미국에서 B2V의 요구 및 진전이 다음 단계에 도달했기 때문이다. 특히 커넥티드 카 및 스마트모빌리티에 사활을 건 포드 등 몇몇 자동차 업계가 이를 지원하고 있다.

2017년 톰 소프트웨어(Tome Software)가 출범시키고, 포드가 지원하는 B2V 워킹그룹은 현재 ‘취약 도로이용자를 위한 오토모티브 솔루션[Automotive Solutions for Vulnerable Road Users(VRU)]을 개발 중이다. 자전거, 보행자, 스핀(포드가 인수)과 같은 공유 e스쿠터 라이더를 포함해 모든 움직이는 것을 자동차에 연결시켜 안전성을 향상시키는 것이 B2V의 목표다.

B2V 워킹그룹의 주요 작업 영역은 ▶자전거, 스쿠터, 스마트폰, 표지판 등 노변 센서 데이터를 변환하는 센서 퓨전 ▶블루투스 5, C-V2X 또는 DSRC를 이용해 자전거, 스쿠터 등의 액세서리 센서로부터 업계 표준 기본 안전 메시지(BSM)를 생성하는 무선 메시지 ▶SAE 표준 기반 ADAS 및 자율주행 등 OEM 시스템에 대한 NLOS(Non-Line of Site) VRU 추적 안전 시스템 ▶차량, 스마트시티, 연구개발 시뮬레이션, 제품 등을 위한 VRU 지수 생성 및 저장 등 VRU 데이터 영역 등이다.

B2V 워킹그룹의 보드멤버로는 포드 외에도 GM, 스바루와 같은 카 메이커가 참여해 있고, 보쉬, 가민, 리니어, 파나소닉, 우버와 같이 익숙한 기업들이 포진하고 있다. 이 밖에도 트렉(Trek Bicycle), 스페셜라이즈드(Specialized Bicycle Components), 자이언트(Giant), 오비아(Orbea), 도렐 스포츠(Dorel Sports), 시마노(Shimano), SRAM 등 60여 유관 기업들이 동참하고 있다.


B2V 워킹그룹

B2V 워킹그룹은 최근 기술백서를 발표하고, 시제품 출시와 함께 현장 테스트를 이어가고 있다. B2V 워킹그룹의 수장이자 톰 소프트웨어의 CEO인 제이크 시걸(Jake Sigal)은 “우리는 테스트 및 온로드 데이터 수집을 통해 연구개발을 지속하는 한편, 업계 간 협업에서 중요한 이정표를 달성했다. 모든 도로사용자의 도로안전성을 위한 표준으로 가는 명확한 길을 확고히 하고 있다”고 말했다.

포드의 척 그레이(Chuck Gray) 부사장은 “사이클리스트와 e스쿠터 라이더는 도로를 공유하는 모빌리티의 일부로 성장했으며, 이에 따라 포드는 2륜이든 4륜이든 도로이용자 간 인식을 더욱 개선해 보다 안전하고 자신 있는 모빌리티를 가능케 하기 위한 방법에 많은 투자를 하고 있다”고 말했다.

포드가 지원하는 B2V 워킹그룹은 현재 ‘취약 도로이용자를 위한 오토모티브 솔루션을 개발 중이다. 사진은 CES 2018 포드 부스와 고바이크 서비스

단방향 블루투스 통신 

B2V 미션은 간단하다. 사이클리스트를 위해 도로안전성을 높이는 것이다. 
2019년 톰 소프트웨어와 트렉은 포드, CAMP(Crash avoidance Metrics Partnership)와 협력해 B2V 통신이 자동차에 가치를 추가할 수 있는 주요 유즈케이스 및 솔루션을 보여주는 데모를 만들었다. 여기에는 e스쿠터 데모 등도 포함됐다. 워킹그룹은 지난해 관련 소프트웨어 및 하드웨어 연구개발을 시작해 참여 기업의 신제품과 기존 제품을 프로토타입으로 활용해 사이클리스트 정보를 차량에 전송하는 기술 솔루션을 만들었다. 예를 들어, CES서 공개된 트렉의 프로토타입은 기존 Flare® RT 자전거 테일라이트를 개선한 것이고, 스페셜라이즈드는 라이드 앱을 활용했다. 공유 코드베이스가 개발돼 이 프로토타입들에 통합됐다.

통신기술과 관련해서는, B2V 워킹그룹이 최근 릴리스한 ‘B2V 2020: The Year in Technical Progress’ 문서에서 “블루투스 LE 기술을 사용해 B2V 툴을 구현한다고 해서 다른 떠오르는 통신기술(예: C-V2X)을 적절하게 조사하고 개발하는 것을 배제하지는 않는다”고 명시하면서 우선적으로 블루투스 기술을 채택하고 있다. 블루투스는 수년 동안 컨슈머 포인트 투 포인트 및 일 대 다수의 무선 프로토콜로 널리 사용돼 온 점에서 B2V 통신 개발의 논리적인 시작점이 됐다.

워킹그룹에게 블루투스의 즉각적인 이점은 ▶무선 프로토콜이 잘 확립돼 있다. 컴퓨터 마우스에서부터 차량용 인포테인먼트 및 사물 인터넷에 이르기까지 널리 사용되고 있다. ▶표준은 잘 문서화돼 있으며 Bluetooth® SIG에서 무료로 제공된다. SIG의 ‘Adopter’ 멤버십은 무료다. ▶하드웨어 및 프로토콜 스택은 여러 칩 제조사에서 제공한다. ▶개발 보드는 저렴하고 작동 방식은 일반적으로 잘 문서화돼 있다. ▶블루투스는 허가되지 않은 ISM(산업-과학-의료) 대역에서 작동한다. ▶블루투스 LE 모드는 귀중한 배터리 전력을 절약한다. ▶블루투스 LE v5.x 기술을 사용하면 전송장치가 자신의 존재를 알리고 각 어드버타이즈먼트에서 최대 255 바이트의 데이터를 제공할 수 있다. 이 브로드캐스트는 기기 간 페어링이 필요하지 않고 이것은 안전 메시지에 우선한 커뮤니케이션이란 점들이다.

워킹그룹은 그라운드 센서, 카메라, 라이더 및 기타 통신기술을 연구하면서 자전거 또는 스쿠터 등 VRU가 자신의 위치와 속도를 차량에 직접 알려야 한다는 결정을 내렸고, 도로변 릴레이에 의존하지 않고 차량이 VRU의 위치와 속도를 직접 수신하면 해당 데이터는 차량 내 텔레매틱스로 더 쉽게 처리된다고 밝혔다.

전송은 VRU에서 차량으로의 단방향 통신이다. 이 체계는 VRU에 대해 더 간단하고 저렴한 하드웨어를 사용하도록 한다는 이점이 있다. 또 다른 장점은 헬멧, 스마트폰 또는 자전거 헤드라이트에 장착할 수 있는 VRU 장치의 배터리 수명을 더 길게 할 수 있다는 것이다. VRU에는 디스플레이 또는 햅틱 피드백이 필요하지 않다. 무엇보다 이것은 상업적으로 이용 가능한 애프터마켓 제품의 대량 보급을 위한 중요 경로다.

시걸 CEO는 “이 기술을 합리적인 가격으로 만드는 것은 보급을 위한 핵심”이라며 “자전거를 타는 사람이 차에 치이지 않도록 도와주는 물건을 사기 위해 300달러를 추가로 지불하지 않을 것”이라고 말했다.

지난해 B2V 워킹그룹은 안전 메시지의 송수신과 관련된 기능을 위한 공유 코드베이스를 개발했다. 이 코드베이스의 주요 목적은 개인 안전 메시지(PSM) 및 기본 안전 메시지(BSM) 모두의 크리에이팅, 포퓰레이팅, 센딩, 리시빙하는 기본 기능의 개방과 소스 공유다. 여기에는 안전 메시지를 인코딩 및 디코딩하는 기능도 포함된다. 이 위에 놓이는 모든 사용자 경험이나 다른 기능들은 코드 통합자에게 독점적이며 코드베이스로 꼭 다시 공유될 필요가 없다. 현재 공유 코드베이스는 블루투스 5를 지원하는 안드로이드와 노르딕 기기로 구현돼 있다. 특히, 하드웨어는 코드화된 PHY 및 확장 어드버타이즈먼트를 지원해야 한다. 이런 기능은 안전 메시지 전송에 필요한 추가 범위와 커진 메시지를 제공하기 때문이다. Windows, Mac 및 Linux 컴퓨터/노트북에서 컴파일 및 실행할 수 있는 b2v_monitor_nordic 코드베이스다.

프로토타입   
 

공개된 트렉의 프로토타입은 엄밀하게 B2V만을 위한 프로토타입은 아니다. 이는 트렉 제품의 혁신 과정의 연장이다.
트렉은 자전거를 타는 사람을 추월하는 차량(차로 인한 자전거 사망 원인의 40~45%), 교차로서 좌회전하는 자전거, 고속도로나 교외 라이딩 등의 시나리오와 관련 클램슨대학과 수년간 연구를 통해 라이더 탐지 가능성을 높인 올웨이즈 온(Always On), 바이오모션(Biomotion), 콘트라스트(Contrast) 등 ABC 혁신 제품, 본트래거(Bontrager) 브랜드 내의 플레어(Flare), 이온(Ion)과 같은 조명 제품군을 개발 출시해왔다. 톰 소프트웨어는 이같은 트렉의 전문지식을 활용해 라이더의 안전 문제 해결을 위한 다양한 아이디어와 시나리오를 함께 검토했다. 그들의 주된 협업은 머신러닝과 같은 AI 기술을 자전거에 통합하고 올바른 접근 방식을 찾는 것이었다.

즉, 소프트웨어가 차량의 운전자에게 도로에 자전거를 타는 사람의 존재를 알리기 위해 만들어진다면 무의미하다는 것이었다. 시걸은 “운전자가 5초마다 경고를 받게 된다면 결국 알림을 끌 것이다. 운전자들이 정말로 알고 싶어하는 것은 자전거가 정말 위험한지, 위험한 위치에 있는지의 여부이고, 이것을 어떻게 정의해야 할 것인가가 중요했다”고 말했다.

이런 결정은 해당 장소의 사고 횟수만으로는 충분하지 않다. 운전자는 날씨, 지리, 도로 상태와 같은 요소들을 고려해야 하고, 차는 주변에 무슨 일이 일어나고 있는지 더 많은 정보를 갖고 무엇을 할지 결정해야만 한다. 따라서 라이더의 속도, 가속 또는 감속 여부, 그들이 향하는 방향과 같은 움직임 세부사항이 포함돼야 했다. 이처럼 생명을 위협하는 상황에 우선 초점을 맞췄다. AI는 모든 데이터를 빼내 어떤 도로가 가장 위험한지를 알아냈다.

트렉의 프로토타입은 클렘슨대학과의 포커스, 플래시, 거리 관련 연구와 관련된다. 포커스는 심층 광학연구와 시뮬레이션을 통해 최적화된 라이팅을 창조하고 낭비되는 빛을 최소화하면서 효과적인 거리에 대해 통보하고 안전하게 사고를 회피할 수 있도록 한다. 플래시 패턴은 비상 차량과 동일하게 테스트돼, 가장 효율적인 LED 기술과 배터리 활용을 통해 범위를 개선한다. 이에 따라 테일라이트 제품인 ‘Flare RT’에 적용돼 라이더는 라이딩 중 뒤로 손을 뻗거나 장치를 돌아볼 필요 없이 조명 모드와 배터리 상태를 볼 수 있는 주변 조건에 자동 조정 밝기 기능과 본트래거 원격 또는 가민 컴퓨터 헤드 유닛에 대한 무선연결(블루투스/ANT+)을 제공한다. 여기에 B2V가 통합됐다.

B2V 하드웨어 개발 키트 버전 3.0.0


기존 제품과의 주요 변화는 Nordic nRF52840으로, 장거리 블루투스 5 기능을 활용해 +8dBm의 더 높은 전송 성능을 제공한다. 또한 U-Blox CAM-M8Q GPS 모듈이 포함됐다. Flare RT는 Libsm CAM-M8Q GPS 모듈에 의해 수집된 위치 및 속도 데이터로 채워진 PSM 전송을 위해 코드베이스를 이용했다. 또 Flare RT는 Bluetooth/ANT+ 에코시스템에서 센서 역할을 해 조명 상태 제어 및 모니터링 목적으로 자전거 컴퓨터나 리모트와 같은 리시버에 전통적인 블루투스 패킷을 전송한다. 센서 역할을 계속해야 하기 때문에 장치는 기존 패킷과 PSM을 전달하는 장거리 블루투스 LE 전송을 번갈아 한다.


트렉의 프로토타입

한편, 스페셜라이즈드는 스페셜라이즈드 라이드(Specialized Ride)라는 소셜 라이딩 및 안전 앱에 B2V를 통합했다. 앱은 라이딩의 여러 측면, 예를 들면 라이딩을 위한 미팅, 다른 라이더와의 채팅, 라이딩 매핑 및 기록, 퍼포먼스 메트릭, 위치추적, 시간 기반 안전성, 충돌 감지, 비상연락 통지 등을 하나의 통합된 경험으로 결합한다. 목표는 안전을 보다 즐거운 라이딩 측면에 통합해 사용자가 의식하지 않으면서도 안전한 라이딩 경험을 할 수 있도록 하는 것이다. 앱이 ANGi 충돌 센서가 통합된 헬멧에 연결되면, 사용자가 사고로 무력화될 때 연락처에 상황과 위치를 알려준다. 또 사용자는 실시간 지도와 함께 라이딩 시간제한을 설정하고 충분한 시간 내에 라이딩을 종료하지 않을 때 알림을 받을 수 있다.
B2V 프로젝트의 목표는 여기에 추가적인 안전 기능을 제공하면서 앱의 전반적인 목표와 일치하는 것이었다. 스페셜라이즈드는 라이더의 안전에 대한 지속적인 헌신과 B2V 기술 채택 및 광범위한 사용 촉진을 위해 톰 소프트웨어의 안드로이드용 핵심 기술 라이브러리를 기반으로 헬퍼 라이브러리를 개발했다. 이를 통해 소프트웨어 개발자는 최소한 B2V 전송을 기존 안드로이드 앱에 추가할 수 있게 됐다. 헬퍼 라이브러리를 이용한 B2V 적용은 단 5줄의 코드로 이뤄졌다. 이에 따라 B2V 호환 차량에 위치, 방향, 속도를 자동으로 전송한다.


스페셜라이즈드의 프로토타입

워킹그룹은 지난해의 실내 테스트에 이어 올 1분기부터 최소 1개 지역 정부와 협력해 실외 현장 테스트를 이어갈 예정이다. 여기서 라이더 역학에 대한 데이터 평가, 통신 간섭 및 혼잡 테스트, B2V 안전 성능 테스트가 수행되고 보안에 대한 적용이 시작될 예정이다. 

 

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