R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201818CTAP-C133299-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 차량충돌시 2차 사고 방지를 위해 능동적 회피를 지원하는 적응형 상호운용 3차원 지오펜스 기술 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2017-06-30 ~ 2018-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 전병국 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
7명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 220,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 220,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 370,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 370,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 강릉원주대학교산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-B552989-000075-01 | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
(1) 연구 개발의 배경 ○ 세계보건기구의 2015년 보고서에 따르면, 전세계적으로 도로에서 발생한 사건 사고로 인해 매년 120만 명 이상이 사망함. ○ 우리나라를 비롯한 OECD 선진국은 2015년 인구 10만 명당 도로교통사고에 의한 사망자수를 나타낸 것이고, 여기서 우리나라는 9.1명으로 미국 다음으로 많음. ○ 특히 국토교통부에 따르면 고속도로에서 2차 사고의 치사율은 고속도로 일반사고 치사율 9.4(사고 2,328건, 사망 218명)에 비해 5.6배 높은 수치로, 2차 사고로 인한 치사율이 매우 높음. ○ 국내 최대의 연쇄/다중추돌 사례를 들면, 2015년 2월 12일 인천 영종대교에서 차량 105중 추돌 사고로 인한 65명의 사상자 생긴 것이 대표적 경우임. 이 사고에서 1차 추돌이후 계속적으로 많은 차들이 2차, 3차 연쇄 추돌을 한 원인으로 가시거리 10m안팎의 안개, 동절기 노면 블랙아이스(Black Ice)에 의한 급제동 불가, 과속운전 등으로 판명됨. 이같은 상황은 비단 국내뿐 아니라 국외에도 자주 발생함. ○ 또한, 1차 추돌후 길가장자리나 견인지역으로 이동했음에도 불구하고 후속 주행차들에 의해 연쇄 추돌이나 다중추돌이 아닌 2차 추돌이 발생하는 경우도 있음. 그 이유로서 근본적으로는 급제동을 위한 안전거리 미확보나 졸음운전 등이 원인이 될 수도 있으나, 우리나라처럼 도로 상황이 넉넉하지 못하여 차량흐름이 불규칙하고 운행하는 차량수가 많은 경우에 운전자들이 도로를 주행할 때의 현실은 그렇지 않을 때가 대다수임. ○ 그렇다고 도로 곳곳에 과속감시용 카메라나 과속방지턱 같은 인위적인 시설물에 의해서 과속을 예방하거나 차량간 안전거리를 확보하기 위한 수단으로는 한계가 있음. ○ 더욱이 지역별 편차가 있겠지만 해안가의 해무, 내륙의 안개, 동절기의 노면 결빙 및 블랙아이스, 비오는 날의 노면 수막, 지하도 혹은 터널내 가시거리 협소, 눈오는 날의 주행노선 판독 불가 등 지정학적 환경적 요인이 열악할 때는 평상시의 경우보다 사고의 경중이나 빈도가 매우 높으며, 인명 피해 손실 또한 매우 큰 것이 주지의 사실임. ○ 이처럼 차량들의 1차 추돌 및 2차 추돌 등의 위험을 지정학적 환경적 상황에 기대어 불가항력적인 것으로 모면하기보다는 사물인터넷(IoT, Internet of Things)이나 유비쿼터스 컴퓨팅 같은 진일보한 ICT 기술을 자동차나 도로에 활용하여 극복할 필요가 있음 (2) 연구 개발의 필요성 ○ 전방의 1차 사고차량들로부터 뒤따르는 후속차량에게 사고 정보를 능동적이며 자동적으로 알려주면 적어도 2차 추돌에 의한 인적/물적 피해 요소를 최소화할 수 있거나 2차 추돌을 회피할 수 있음. ○ 이를 위해서 전세계적으로 자동차회사, 정부, 전자/통신회사 등이 신기술 개발에 참여하여 독자적 또는 상호간 협조적으로 차량 및 도로를 대상으로 표준화하고 개발에 참여하고 있음. ▶ 자동차회사 : 무인자율주행차(AV,Autonomous Vehicle), L3+(Limited Self-Driving Automation))를 먼저 시범적으로 선보인 구글의 자율주행차를 필두로 현대차를 비롯한 세계 유수의 자동차 메이커들의 자율주행차는 2020년부터 상용화가 시작될 것으로 전망됨. ▶ 국가기관 : 스마트 도로(Smart Road)를 목표로 차세대 지능형교통체계(C-ITS, Cooperative- Intelligence Transport System)를 모든 도로에 설치하여 차량에 위험을 V2I(Vehicle to Infrastructure)를 이용하여 통보함으로써 사망사고가 없는 도로 인프라 환경 구축을 2018년부터 시작함. ▶ 전자/통신회사 : 차량용 무선통신표준으로 IEEE 802.11p/DSRC(WAVE, Wireless Access in Vehicular Environment)가 세계 표준으로 되어 있어 차량내부를 비롯한 외부의 다른 차량간(V2V, Vehicle to Vehicle) 무선통신을 지원하게 되어 있음. ○ 이와 같은 기술들은 근본적으로 위치기반서비스(LBS, Location Based Service) 시스템을 토대로 반영되어야 하는 것으로, 차량 내부뿐 아니라 외부까지도 정밀한 지리정보시스템(GIS) 기반하에서 위치 인식과 추적이 가능한 3차원 공간 정보 처리 기술이 선행되어야 함. ○ 특히 차량간 추돌 및 보행자 인사 사고같은 다양한 교통사고에 의한 재난현장의 위치분석과 이동통신망에 기반한 긴급구조용 정밀한 측위시스템같은 요소기술들이 있어야 함. ○ 그러므로 본 연구에서는 선행 개발된 상황인식서비스를 지원하는 3차원 지오펜스 시스템을 확장하고 개선하여 차세대 기술인 V2X(Vehicle to Everything)에 반영하도록 하여 교통사고시 2차 추돌 사고에 대해 미연에 방지하거나 회피 또는 피해를 최소화하는 기술을 연구 개발할 필요가 있음. [최종목표] 본 연구는 2개년 계획에 의거하여 차량충돌시 2차 사고 방지를 위해 능동적 회피를 지원하는 적응형 상호운용 3차원 지오펜스 기술 개발을 최종 목표로 한다. ○ 1차 년도의 최종 목표: 상황인식 다중 메시지들의 협력적 전달 메커니즘에 의한 적응형 지오펜스 프로토타입 개발 ▶ V2V와 V2I 상황 전파를 위한 미국 SAE J2735 BSM(Basic Safety Message)과 유럽 메시지 표준 CAM(Contextual Awareness Message)에 대한 메시지 프로토콜 분석 및 메시지 인터페이스 디자인 ▶ 송/수신 상황인식 메시지의 능동적 규칙(rule) 기반의 필터링(filtering) 컴포넌트 개발 ▶ 상황인식 메시지 협력적 릴레이(Cooperative Relay) 메커니즘 개발 ▶ 상황인식 메시지의 멀티홉 협력적 전달(Cooperative Propagation) 알고리즘 디자인 및 반응형 지오펜스 모델 설계 ▶ 상황인식 다중메시지들의 협력적 전달 메커니즘을 통한 반응형 모델의 적응형 3차원 지오펜스 프로토타입 설계 및 구현 ○ 2차 년도 최종 목표 : 모바일 딥러닝 기반의 적응형 상호운용 3차원 지오펜스 플랫폼 개발 ▶ 지오펜스간 상황정보 협업 인식 알고리즘과 컴포넌트 개발 ▶ 지능형 모바일 딥러닝 모델 아키텍쳐 설계 구현 ▶ 커넥티드 3차원 지오펜스 프레임워크 디자인 ▶ 적응형 상호운용 커넥티드 3차원 지오펜스 플랫폼 설계 구현 ▶ 차량내 시스템 장착과 C-ITC 및 기지국 가설 시뮬레이션 환경 실험 [연구내용 및 범위] ○ 1차 년도 과제에서는 이동성이 있는 기존 시스템을 토대로 V2X 통신 기술에 의해 차량과 차량간, 차량과 C-ITS간 메시지 및 상황인식 정보에 대해 멀티홉 협력적 릴레이 기술 개발을 통해 적응형 3차원 지오펜스를 최우선적으로 개발하는 것을 목표로 연구를 수행함. 2차 년도는 최종 산출물의 완성을 위해 1차 년도에서 개발된 모듈들을 기반으로, 본 연구에서 제안된 2차 사고의 능동적 회피 및 방지를 위한 적응형 상호운용 3차원 지오펜스 플랫폼을 최종적으로 개발 완료함. ○ 최종적으로 완료된 플랫폼의 검증을 위해 차량 운행시의 전후좌우의 교통상황, GPS 음영지역인 지하나 터널, 그리고 기상조건이 열악한 폭설, 폭우, 특히 안개낀 환경에서도 안전성을 보장할 수 있도록 최종 시뮬레이션 수행. ○ 1,2차 과제의 세부 개발을 수행하는 모듈과 프로세스는 다음과 같음 ◆ 상황전파 메시지 프로토콜 규격서 및 인터페이스 정의 - 메시지 표준 BSM과 CAM를 비교하여, 장래 적용가능한 표준 메시지를 처리하기 위한 프로토콜 시방과 처리모듈을 위한 인터페이스 디자인 ◆ 상황인식 메시지 협력적 릴레이(Cooperative Relay) 메커니즘 개발 - 수신된 상황인식 메시지들의 파싱(Parsing)에 따른 구분을 통해서 현재 상태와 분류와 조합, 결합에 의해 현재 상황을 구분 처리한 후, 그 결과를 주변으로 메시지 송신을 수행하는 알고리즘 개발 ◆ 상황인식 메시지의 멀티홉 협력적 전달(Cooperative Propagation) 알고리즘 디자인 및 반응형 지오펜스 모델 설계 - 송/수신하려는 상황인식 메시지들을 전달하기 위해 음영지역일 경우 주변 차량들이나 중계기 등의 협력을 통한 멀티홉 경로를 통해 우회 전송하는 알고리즘 개발 ◆ 메시지의 동적 라우팅에 반응할 할 수 있는 지오펜스 모델 설계 ◆ 반응형 모델의 적응형 3차원 지오펜스 프로토타입 설계 및 구현 -송/수신 상황인식 메시지 처리 알고리즘들에 의해 이에 상응하여 처리하는 적응형 3차원 지오펜스 프로토타입을 설계하고 구현함 ◆ 지오펜스간 상황정보 협업 인식 알고리즘과 컴포넌트 개발 - 다중의 지오펜스들간의 상황정보 교환 처리하여 상호간 상황을 인식하는 알고리즘을 설계하고 구현함 ◆ 지능형 모바일 딥러닝 모델 아키텍쳐 설계 구현 - 지오펜스를 위한 지능 서비스를 위한 경량 모바일 딥러닝 아키텍처 설계 ◆ 커넥티드 3차원 지오펜스 프레임워크 디자인 - 다중의 지오펜스들과 지오펜스들이 연결하여 Seamless한 3차원 지오펜스 프레임워크 디자인 ◆ 적응형 상호운용 커넥티드 3차원 지오펜스 플랫폼 설계 구현 - 최종의 목적물로 적응성이 있으며 상호운용이 가능한 커넥티드 3차원 지오펜스 실행 플랫폼을 설계하고 개발 |
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| 색인어 | 한글 | 2차 추돌사고 | 3차원 지오펜스 | C-ITS | 커넥티드카 | 자율주행자동차 |
| 영문 | Secondary Accident | Three-Dimensional Geofence | Cooperative-ITS | Connected Car | Autonomous Vehicle | |
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