고속도로와 자동차가 ‘의사소통’을 한다
-스마트 고속도로(하이웨이) 기술 개발
"차세대 고속도로 시스템의 뼈대, 스마트 하이웨어 개발을 통해 쾌적한 고속도로 주행과 국민 삶의 질을 향상시키다"
파란색 스포츠카가 경부고속도로에 들어서는 순간 달리는 컴퓨터로 변신한다.
우선 차 내부에 설치된 단말기의 모니터에는 부산까지 가는 도로의 주요지점 교통상황을 알려주는 CCTV 영상은 물론 통과 지역별 날씨, 주변 휴게소 정보, 식사 메뉴 및 맛에 대한 이용자들의 품평, 주유소 위치 및 리터당 가격 등 운전자가 알고 싶은 정보들이 실시간 제공된다.
또한 단말기로 전방에 사고차가 도로 한복판에 서있다는 정보를 받아 운전자는 사고에 미리 대응하고, 운전 중의 빗길, 빙판길 등의 날씨 관련 정보도 제공받아 운전자가 해당 구간에서 속도를 미리 감속할 수 있다.
이같은 정보 신호는 자동차가 시속 100km이상 달리거나 산길, 터널 등 주요 지형을 통과할 때에도 전혀 끊어짐이 없다.
부산에 도착할 때에도 차선마다 분리된 칸막이형 톨게이트 대신에 육교처럼 생긴 하나의 큰 톨게이트가 왕복 12차선 도로 위로 세워져 있어 자동차는 주행속도 감속없이 차선을 변경하면서도 톨게이트 아래를 통과하면 통행료가 바로 정산된다.
2011년 상반기 스마트 하이웨이 서비스 구성도
정체·사고 줄여줄 스마트 하이웨이
상상만 하던 기술이 이제 우리 앞에 다가왔다. 지난 2007년부터 산학연 전문가들로 구성하여 미래의 도로교통기술 연구개발을 진행해 온 ‘스마트하이웨이사업단’은 이같은 기술들을 실현하기 위해 2011년 중부내륙 고속도로 내 여주시험도로(총길이 7.7km 구간)에서 현장 시연을 실시한 것이다.
이 현장 시연에서 사업단은 △자동차의 ‘주행로 이탈예방 서비스’ △레이더 전파탐지 기술을 기반으로 한 ‘도로 낙하물(낙석 등) 검지 및 정보 제공 서비스’ △하이패스 톨게이트들을 하나로 통합한 ‘스마트 톨링 서비스’ △ 무선통신으로 주변차량에 전방의 사고차량정보를 제공하는 ‘긴급상황 알림서비스’ △차량 간 단말기를 통해 정보를 교환하는 ‘무선통신 서비스’ △차량 단말기를 통해 목적지까지 주요 통과지점 지·정체 정보를 제공하는 가상 도로전광판(VMS) 서비스’ △‘차량 연쇄사고 예방 서비스’ △ 무선통신을 이용한 인터넷 검색서비스 등 8가지 서비스를 선보였다.
이중에서도 최근 빈번하게 발생되고 있는 고속도로 자동차 연쇄 충돌 또는 추돌사고를 예방하는 ‘차량 연쇄사고 예방 서비스’가 가장 주목받고 있다. 서비스 구현 과정을 보면, 중앙차로에 서 있는 사고 차량을 첨단인식장치들이 파악한 후, 사고지점에서 1km 떨어진 자동차의 단말기 화면에 사고 정보를 영상으로 제공하며, 자동차의 단말기를 통하여 정보를 제공받은 운전자는 사전에 대비할 수 있다.
더욱이 해당 차들이 사고 차량에 가까워지면 사고 차가 내보내는 “전방 사고차량, 주의하십시오” 라는 메시지가 단말기로 전송되어 운전자들이 재차 주의하며 사고 차량을 피하게 된다. 이 서비스가 실용화되면 고속도로 연쇄충돌 또는 추돌사고나 앞 차량의 급정거, 옆 차량의 갑작스런 끼어들기, 졸음운전으로 인한 주행차로 이탈 등을 미리 대응할 수 있다.
차세대 최첨단 교통 시스템
이런 다양한 서비스 뒤에는 연구진이 개발한 기술이 담겨있다. 갑작스런 돌발 상황이나 낙석, 노면상태 등을 실시간 인식하여 운전자들에게 경보음이나 알람 등을 통하여 위험정보를 제공하는 ‘첨단인식 레이더 장치(Smart-I)’ △고속 주행에서도 기지국과 차량 간, 차량과 차량 간 문자 및 영상 통신이 가능한 ‘도로교통 전용 무선통신망(WAVE: 웨이브)’ 기술 △다양한 통신방식을 수용할 수 있는 복합기지국 구축 기술 및 통신용 안테나 기술 △주행속도 감속없이 차로를 변경해도 자동으로 통행료를 정산하는 스마트 톨링 구축기술 등이다.
특히 이 중에서도 도로전용 무선통신(WAVE) 기술이 가장 중요한 기반 기술이다. 이 무선 통신방식은 기존의 인터넷용 무선랜 통신과 달리 고속 주행에서도 영상신호의 끊어짐이 없다.
즉, 고속도로에서 1km~1.5km 간격으로 설치된 안테나를 통해 차량의 각 단말기에 끊김이 없는 동영상이나 인터넷 접속, 돌발상황 알림 정보(음성/문자), 차량 간 무선통신 등이 모두 WAVE 통신으로 가능하다.
사업단은 위의 8가지 서비스 외에도 교통 흐름이 원활하도록 교통량을 분산시키고 조절하는 교통운영기술, 동물이 고속도로에 접근하면 바로 인식하여 동물이 싫어하는 특정 주파수를 발산시켜 동물의 도로 접근을 막는 기술 등도 개발 중이다.
또한 고속도로에서 차량 단말기를 통해 인터넷은 물론 운전자가 알고 싶은 휴게소 정보, 주유소 및 주변 휴양지 정보 등의 정보제공 기술도 준비 중이다.
이런 기술들이 상용화되면 고속도로의 차량 지·정체 감소로 대기오염 배출 감소, 고속도로 자동차사고 50% 이상 감소 등 사회적 비용 감소와 서비스 향상에 따른 운전자들의 운전 재미가 배가될 것으로 예상된다.
SMART-I 시스템 구성도
네트워크 기반 최적 교통류 유지 및 제어 기술도
스마트 하이웨이, 전 세계로 이어지다
외국의 경우도 미국, EU, 독일, 일본, 벨기에 등에서 스마트 고속도로 관련 사업을 수행 중에 있다.
미국은 전국적으로 차량과 차량, 차량과 도로변간 통신시스템 및 인프라를 구축해 자동차 교통의 안전성, 이동성 등을 극대화하기 위한 새로운 서비스 실현을 목적으로 중장기 사업을 추진 중이다. EU는 차량 간 무선통신, 차량과 도로 기반 시설 간 무선통신을 할 수 있는 기술을 개발 중이다.
벨기에는 선도 차량과 후속 차량 간 무선통신을 통해 선도 차량이 후속차량을 자율 제어함으로서 마치 차들이 기차와 같이 일정 간격으로 이동하는 기술을 개발 중이다. 이 기술을 통해 교통의 안전성 및 친환경성 강화를 목표로 하고 있다. 독일은 아우토반 고속도로에서 차량 간 무선통신을 통해 사고를 줄이는 기술을 연구 중에 있다.
일본은 규격을 강화한 초고속도로(Super Highway)를 건설하여 설계속도를 최고시속 140km로 하는 빠르고 안전한 고속도로 사업을 동명(東名)-명신(名伸) 간 고속도로 구간을 대상으로 시범 사업을 추진이다.
우리나라 역시 2014년 정도에 본 기술이 실용화되면 고속도로 운전자 과실로 인한 교통사고가 감소되고 교통 지정체가 해소되어 국민생활이 질적으로 크게 향상될 뿐만 아니라 세계 기술 경쟁력 부문에서도 많은 진보를 가져올 것으로 예상된다.
여주 체험도로 구축 및 전체 서비스 구성도
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