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과제기본정보

인공지능 기반의 미래교통운영 기반기술 개발 및 활용5년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 교통물류연구 과제번호 22TLRP-C148659-05
국가과학표준분류 1순위 정보 통신 | 정보이론 | 인공지능 적용분야 교통/정보통신/기타 기반시설
2순위 정보 통신 | 소프트웨어 | S W 솔루션 실용화대상여부 실용화
3순위 건설 교통 | 달리 분류되지 않는 건설/교통 | 달리 분류되지 않는 건설/교통 과제유형 개발
과제명 인공지능 기반의 미래교통운영 기반기술 개발 및 활용
주관연구기관 한국교통연구원
총괄연구 책임자 성명 김주영
소속 한국교통연구원 직위 연구위원
기관 대표번호 044-211-3114 FAX 044-211-3222
총 연구기간 2018-06-29 ~ 2022-12-31
당해연도 연구기간 2022-01-01 ~ 2022-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
5차년도 1,536,000,000 13,250,000 119,250,000 132,500,000 1,668,500,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 하드웨어, 센서, 그리고 통신기술 등의 급속한 발전은 4차 산업혁명의 기반인 초연결, 초지능 구현을 가능케 하고 있다. 4차 산업혁명 중 핵심산업은 가장 폭발적으로 생성되는 사람, 모빌리티 데이터들을 인공지능 기술 등 최첨단 기술기반으로 수집, 가공, 제공, 활용하여 기존의 기술을 효율화, 지능화 시키고 신규가치를 창출하는 교통분야로 볼 수 있다. 최근 공공에서 민간기업까지 모빌리티 빅데이터 기반 스마트 모빌리티 플랫폼 구축 및 선점을 위한 많은 노력을 기울이고 있다. 이러한 4차 산업혁명시대 사회전반의 패러다임의 변화로 인해 국민 체감형 교통정책 지원을 위한 통합 빅데이터 기반 상시적 모니터링 체계 및 솔루션이 필요하게 되었고, 공공, 민간 상생혁 빅데이터 에코시스템 구축의 필요성이 증가하였다. 그리고, 4차산업혁명시대 스마트 모빌리티 및 자율주행기술 등 미래교통 기술의 성공적 구현 및 지속적 운영, 관리를 위한 미래교통체계 대응형 모니터링 및 솔루션의 필요성이 증가하였다. 본 연구의 주목적은 정확하고 종합적인 통행현황 파악과 미래 구상을 위해 국민통행 DNA 지도를 개발하고 이를 기반으로 교통체계 혁신기반을 마련하는 것으로 국가 전반의 증거기반 상시적, 광역적, 통합적 모니터링 체계를 지원하기 위한 모빌리티형 빅데이터 통합 플랫폼을 구축하고자 한다. 이를 위해서 공학과 계획을 통합한 데이터 및 인공지능 기술 기반 교통 솔루션 개발 및 환경을 구현하고 인공지능 기술을 활용한 신개념 교통지표계측 및 미래교통운영 기반기술개발을 수행하고자 한다. 또한, 스마트 통합 모빌리티 서비스 현실화를 위한 기반 데이터 환경을 구축하고자 한다. 그리고 데이터 환경 구축에서 나아가 인공지능 기반의 국가 전반의 최적화된 모빌리티 서비스를 제공하고, 분석의 자동화로 인한 불필요한 연구, 사업의 최소화 및 행정 효율성을 극대화하며, 일자리 창출 및 스타트업 지원을 위한 서비스 모델을 개발하는 단계까지 수행하고자 한다.
최종목표 본 연구의 최종목표는 국가전역의 대국민 이동성을 통합관리하고 이를 기반으로 교통혁신을 지원하기 위한 온라인 생태계를 구축하는 것이다다. 이를 위해 국민 통행 DNA를 개발하고, 미래교통체계 혁신 기반을 마련하고자 한다. 이를 위해서 크게 두가지 핵심 기술이 필요하다. 첫째는 모빌리티형 빅데이터 통합 플랫폼을 구축하는 것이다. 모빌리티형 빅데이터는 사람의 이동패턴을 확인하는 데이터로 통신, 차량의 이동패턴을 확인하는 데이터로 내비게이션, 대중교통 이용자들의 이동패턴을 확인하는 교통카드 자료 등 사람의 이동을 파악하는 모든 데이터를 일컫는다. 이러한 데이터들은 공간정보 위에 활용가능한 형태로 표준화 하여 지속가능하게 이용자들이 데이터를 공급받고 분석가능한 환경을 구현하고자 한다. 둘재는 인공지능 분석 기술을 개발하는 것이다. 교통부문의 인공지능 기술 개발은 크게 계측(measurement), 예측(forecasting), 제어 및 최적화(control and optimization) 세 가지로 활용될 수 있다. 이렇게 개발된 기술들은 개발된 플랫폼과 상호 운용되며, 이러한 데이터 및 기술들을 기반으로 증거기반(evidence-based) 정책 의사결정 지원과 각종 교통문제를 해결하기 위한 솔루션을 개발하고자 한다.
연구내용 및 범위 본 연구단은 국가 전반의 국민 이동성 통합관리 및 교통 혁신을 위해 다음과 같이 연구 내용을 정하고 범위를 구체화하였다.
1세부에서는 본 연구에 핵심이 되는 교통/비교통 데이터 특히 공공과 민간의 모빌리티형 빅데이터들을 통합 연계하여 상생형 통합 플랫폼을 구축하고자 한다. 이를 위해 우선적으로 수행되어져야 할 연구는 플랫폼을 단계별로 구축하기 위한 마스터 플랜을 수립하는 것이다. 마스터 플랜이 수립되면, 그 다음으로 수행되어져야 할 연구는 각 종 데이터를 수집, 저장, 가공, 활용 측면을 고려하여 물리적 논리적 데이터 가공 및 연계 기술을 개발하는 것이다. 이러한 데이터들은 활용적 측면에서 공간 데이터 위에 속성화 시켜야 한다. 따라서, 공간데이터 표준관리체계를 개발하고 이 위에 점, 선, 면의 형태로 데이터를 가공하여 속성을 의미있는 형태로 바꾼다. 공간정보 위에 연계된 데이터들은 향후 인공지능 기술에 기반이 되는 통행 유전자 지도에 활용될 수 있도록 구체적인 활용 방안을 제시해야 한다. 구체적 활용 방안을 기반으로 대표 수단별 통행에 대한 유전자 지도를 개발한다. 최종적으로 가공 및 연계 방안, 공간정보 기반 데이터 표준관리체계, 통행 유전자 지도를 기반으로 공공과 민간이 모두 활용가능한 모빌리티형 빅데이터 상생형 교통 플랫폼을 개발한다.
이러한 플랫폼 기반 하에 2세부에서는 교통 정책을 혁신할 수 있는 인공지능 기술을 활용한 데이터 기반 교통 서비스 솔루션을 개발한다. 인공지능 기술은 크게 계측(measurement), 예측(forecasting)과 제어 및 최적화(control and optimization)에 활용될 수 있다. 첫째, 계측 부분에서는 이미지 데이터 등 비정형 데이터에서 핵심 교통지표를 계측하는 기술을 개발한다. 둘재, 예측 부분에서는 교통 혼잡상황, 도시별 교통 서비스 패턴 변화 등을 예측하는 기술을 개발한다. 마지막으로 제어 및 최적화부분에서는 다양한 교통현안에 대한 솔루션 등을 포괄한다. 다양한 교통현안에 대한 솔루션들은 다음과 같다: 도시부 신호 최적화, 연속류 교통혼잡 예측 및 제어, 능동형 교통안전관리, 대중교통 환승 혼잡완화 솔루션, 버스 노선 최적화, 화물 운송 최적화, 접근교통 향상, 맞춤형 주차 수요 산출, 국가전반 균형발전, 도시맞춤형 공유형 교통서비스 적정 배치
플랫폼과 솔루션이 모두 개발이 되면 이제 다양한 이용자들의 데이터 활용 접근성을 향상시키고, 데이터 기반의 사업을 지원하기 위해 데이터 공유 및 활용 환경 체계를 구축하고 이를 지속적으로 운영해야 한다. 본 연구단에서는 이를 위해 클라우드 기반의 교통 빅데이터 오픈랩을 구축하고 지속적으로 운영하기 위한 운영전략을 수립한다. 또한 데이터 활용성 증대 및 시장 활성화를 위해 대학생들과 스타트업 등 다양한 수요자들에게 온디멘드 솔루션를 개발할 수 있는 장을 마련하고 우수 사업에 대한 지원 사업을 추진하고자 한다.
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
5차년도 4차년도 세부별 최종목표는 다음과 같다.

○ 1세부(교통, 비교통 데이터 활용을 위한 공공, 민간 상생형 교통플랫폼 개발)
- 빅데이터 수집·처리 시스템 개발 및 DB구축
- 통행유전자지도 구축을 위한 빅데이터 가공·분석·공유 시스템 개발 및 DB구축
- 교통 빅데이터 서비스 플랫폼(리빙랩) 설계

○ 2세부(교통플랫폼 기반 신규 교통서비스 솔루션 개발)
- 머신러닝 기반기술, 미래교통 운영기술, 교통정책지원 복합솔루션 기술 개발

○ 3세부(클라우드 기반 데이터 공유환경 구축)
- 오픈데이터 운영계획 및 공공데이터시장 활성화 전략 수립
2차년도 세부별 연구의 내용 및 범위는 아래와 같다.

○ 1세부(교통, 비교통 데이터 활용을 위한 공공, 민간 상생형 교통플랫폼 개발)
- 플랫폼 설계,
- 통행 DNA 설계,
- 공간정보 기반 데이터 표준관리 시스템 분석, 설계

○ 2세부(교통플랫폼 기반 신규 교통서비스 솔루션 개발)
- 이미지 기반 공로 교통지표(차량밀도, 공간평균속도) 계측 인공지능 모형구축 및 정교화,
- 이미지 기반 보행밀도 계측 인공지능 모형 구축 및 정교화,
- API 커넥터를 이용한 교통정책지원 연계솔루션 분석/설계 및 기본환경 개발,
- 신호교차로 접근로의 교통밀도 계측 인공지능 모형 구축을 위한 이미지 자료수집 및 가공,
- 이미지 기반 인공지능 교통밀도 계측모형 구축 및 학습,
- 교통류 혼잡 분석지원을 위한 궤적자료의 가공 및 생성기술 개발,
- 도로구간 간 통행연결성 지표 개발,
- 빅데이터 활용을 위한 데이터 수집 및 구축,
- 분석단위별 사고위험도 산출 방법론 제시 및 Crash Risk Map 도출 방법론 제시,
- 빅데이터 기반 도시철도 승객 통행패턴 분석(노선 및 승강장 통행량 및 혼잡도 추정),
- 교통카드 데이터 기반의 대중교통 통행분석,
- 차종구분 알고리즘 제시,
- 교통 빅데이터 기반의 차량 대기오염 추정모델 및 교통환경비용 평가모델 제시,
- 교통부문 환경비용 추정을 위한 기초자료 구축,
- 교통접근성 평가를 위한 지표(통행시간, 출발지, 도착지) 개발 및 평가대상 선정,
- 도로 링크별 차량, 보행, 대중교통 이용자 통행량 및 차량속도 추정,
- 기상재해 노출 취약지점 분석 및 통제지점 선정,
- 대피경로탐색 및 최적대피소 선정,
- 개별주차장 주차가능예측모형 개발,
- 통신자료 기반 공유형 교통수단을 위한 기종점 통행량 데이터 개발,
- 데이터 가공 및 활용환경 설계

○ 3세부(클라우드 기반 데이터 공유환경 구축)
- 클라우드 오픈랩 시스템 구축/운영 및 온디맨드 신규 교통 서비스 개발 지원
연구성과 기술적 기대성과 - 데이터와 서비스의 실시간 연계환경 조성을 통한 지속적인 플랫폼 확장 및 서비스 창출이 가능한 교통플랫폼 구축
- 머신러닝 계측/예측 기술개발(지도형, 비지도형)
- 머신러닝 제어기술개발(강화학습)
- 인공지능 교통신호운영기술 개발
- 빅데이터 기반 도로 통행지표 및 혼잡관리 기술개발
- 빅데이터 기반 교통안전분석 및 관리기술 개발
- 도시철도 모빌리티 분석 및 혼잡도 관리기술 개발
- 버스혼잡도 관리 및 인공지능 기반 최적 버스네트워크 구축기술 개발
- 신교통수단에 대한 도시 맞춤형 공유서비스 배차지원기술 개발
- 모빌리티 기반 차량 이동관리 기술 개발
- 인공지능 기반 보행환경 개선기술 개발
- 모빌리티 기반 수송용 대기환경 개선기술 개발
- 인공지능 기반 통한 주차정보 제공기술 개발
- 머신러닝 기반기술과 미래교통운영기술을 종합한 3대 복합솔루션(Index as a solution, Analysis as a solution, Service as a solution) 개발
- 클라우드 기반 오픈랩 시스템 구축
사회 경제적 파급효과 - 데이터 기반의 교통 분야 기술력확보를 통한 국가 경쟁력 기여
- 과학적 인프라 투자지원 분석을 통한 효율적 예산 투자
- 다양한 특성을 고려한 국민 체감형 교통 정책 지원 및 서비스 제공을 통한 국민의 삶의 질 향상
- 대중교통 이용 낙후지역 진단을 통한 교통형평성의 증진
- 공공성 가치 확대를 통한 지역 균형발전 도모 및 국토 공간구조 개편
- 교통정보 데이터와 타 분야 데이터 간 융·복합을 통해 교통과 관련된 고부가가치 정보를 창출하여 신규 산업 활성화
- 고도화된 교통 정보를 제공하여 교통 계획 및 운영 정교화
- 각종 교통현안 솔루션을 통한 교통 매몰비용 감소
- 교통 빅데이터/인공지능 인프라를 구축하여 데이터 기반의 서비스 개발 및 산업 활성화로 미래의 교통전략 수립지원 제공
- 창업자, 스타트업, 공공, 민간 기업들을 대상으로 교통 빅데이터의 분석환경 지원을 통한 신규 비즈니스 사업화 창출 지원
- 4차 산업혁명의 핵심 산업인 인공지능 산업 발전을 위한 데이터 인프라 구축 및 인공지능 기술에 응용 가능한 데이터 자원의 원천소스 개발을 통한 미래 신성장동력 창출
- 국가차원의 교통 및 비교통 빅데이터를 중심으로 한 지능정보데이터 및 학습데이터 구축, 확산을 통한 다양한 중소, 벤처기업의 인공지능 기반 서비스 개발 및 지능정보산업 창출
- 객관적인 생애주기 분석을 통한 도로 유지관리비용 산출 및 예산확보 전략 수립
- 도로 유지관리 비용을 최소화하기 위한 자산관리시스템 구축
- 이용자 피로도에 따른 효율적인 휴게시설 입지선정 및 운전자 졸음사고 예방
- 교통류의 이동방향 분리에 따른 교통혼잡 심화 방지
- 시간대별 방향별 교통수준에 맞은 교통운영 개선 및 전국적 일관성있는 도로품질 제공
- 교통안전 취약지점에 따른 맞춤형 개선대책 수립 및 사고감소
활용방안 ○ 플랫폼 활용방안
- 승용차/화물/택시 통행 경로 데이터를 활용하여 교차로별 회전 통행비율, 개별 링크별 연관 링크 통행량, 속도 프로파일 등 분석 및 지표 데이터 제공
- 유동인구의 시간대별/성별/연령 별로 유입/유출 통행량, 지역 간 이동에 대한 OD 통행량 등을 제공
- 교통카드 정보를 이용하여 대중교통 노선현황, 승하차량, 환승분석, 통행속도 등의 정보 제공 가능
- 고속도로 하이패스 이용차량에 대한 개별 통행 자료와 고속도로 영업소 교통량 자료를 결합하여 고속도로 경로 통행량, 경로 통행속도 등의 정보 제공 가능
- 신규 추가되는 데이터에 대한 개발 비용 투자 없이 기존 시스템을 활용할 수 있음
- 가공 데이터에 대한 표준 포맷으로 적재 및 제공됨으로서 데이터 사용자 또한 추가적인 개발비용을 최소화 할 수 있음
- 교통 빅데이터를 수집, 가공, 적재한 데이터는 기본적으로 많은 양의 데이터로 구성되어 있기 때문에 데이터 이용자의 이용 목적에 맞는 데이터를 제공함으로써 사용자는 데이터를 활용하는데 집중
- 통행 유전자 DB 기반의 다중통행경로분석, 통행영향권 분석, 교통시설 접근성 분석, 도로 및 노선 연계성 분석, 교통 센서스 조사 및 기종점 통행량 추정 분석 지원, 통행배정 기반 교통수요 추정 지원, 교통운영 분석지원, 교통안전 분석지원, 교통환경 분석 지원 수행

○ 솔루션 활용방안
- 교통운영/제어를 위한 교통밀도, 공간평균속도 파악 및 교통 기초자료 구축
- 보행환경 유지/관리/개선을 위한 보행밀도 파악 및 보행자 이동 기초자료 구축
- 실제 도시 간선도로망 통합 교통신호 제어에 이용
- 궤적자료 가공 기술 개발: 교통류 혼잡, 도로망 통행영향권, 교통운영지원 분석의 기초자료 구축을 위한 궤적자료 가공 기술로 활용
- 도로구간 간 통행 연결성 지표: 궤적자료 기반 각 도로구간 간 통행 연결성 정도를 정량화할 수 있는 기술로 활용
- 교통류 혼잡분석 지원 기술: 궤적자료 기반 혼잡분석 지표로 활용(통행지체도 지표, 교통류 엉킴 지표) 및 혼잡분석 기술로 활용
- 사고정보·사고위험도 연계분석을 통한 사고위험구간 예측
- 사고위험도 분석 기반 Dynamic Crash Risk Map
- C-ITS 인프라를 활용한 속도정보 제공
- VMS 인프라를 활용한 속도정보 제공
- 승객이 버스노선/철도노선/철도역사를 이용하는 동선을 결합한 3-Layers-Network 체계 적용기법 활용
- 승객 모빌리티 추정의 기초자료로 활용
- 수도권 통합대중교통 네트워크와 빅데이터 기반 개별승객 정보에 연계가 적합한 알고리즘 활용방안 제시
- 해당 지역의 통행패턴에 기반 한 新교통수단 배치 의사결정 지원. 소지역 단위 통행패턴의 특성과 공유 교통서비스 제안 등 활용
- 공유 교통서비스 단위 인프라의 위치 설정 의사결정 지원. 자신의 서비스가 목표하는 타겟 층과 타겟 지역 선정
- 대중교통과 新교통수단 연계 관점에서 Seamless Transportation 정책 의사결정 지원
- 취약성이 높은 지점을 중심으로 재해·재난 도로구간 우선순위 결정에 활용
- 재해·재난 종류별로 특화된 이동통제 전략 지침 마련, 사전에 최적 대피지점 및 통제지점 선정, 관리
- 보행환경, 자전거 이용환경, 환승환경, 대기 공간 등 대중교통 이용과 연계된 통행현황에 대한 정확한 진단가능
- 보행자가 집중되는 정류장에 대하여 보도 폭을 확대할 수 있음. 정류장의 적정 대기공간 산출 가능. 환승 전용통로 개설 및 환승 경로 설계 가능 등 지자체 대중교통 계획 및 보행 기본계획 수립 및 정책 추진을 위한 근거자료 활용가능
- 이용자들은 분석결과를 토대로 막히지 않는 경로를 선택하거나, 우회경로, 안전한 경로를 선택하여 이용할 수 있음.
- 교통 빅데이터를 활용하여 도시교통 상황에 대한 정확한 진단이 가능하며 그에 맞는 정책솔루션을 제시할 수 있음.
- 도로 링크단위별 차량 대기오염 수준에 대한 정보를 이용자에게 제공
- 주차관련 모든 이해당사자에게 상호이익을 제공하는 서비스 플랫폼으로, 주차계획에서부터 주차장 이용, 주차장 이용종료에 이르는 전 과정에 필요한 서비스를 이용자에게 제공

○ 오픈랩 활용방안
- 교통 데이터를 활용하여 다양한 사용자와 함께 교통의 문제를 해결하기 위한 분석 자료로 이용
- 온디맨드 신규 교통서비스를 창출할 수 있는 개발 및 서비스 환경 제공
- 미래의 교통에 대한 전략 수립의 기능을 강화할 수 있는 레퍼런스 환경 제공
- 국내 도입되는 교통장비의 레퍼런스 기술 확보 및 운영에 대한 검증 활용
- 가상의 교통관제 센터를 구현하여 스마트 시티 운영에 대한 모의 교통 실험 검증 활용
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 이동성 통합관리 실증적 교통정책지원 미래 교통체계 기반 인공지능 빅데이터
영문 Integrated Management of Mobility Evidence-based Transportation Decision Making Foundation for Future Transport Systems Artificial Intelligence Big Data
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