| 2차년도 |
주관연구기관(한양대학교):● 주행패턴 적용을 위한 자율주행 및 군집주행 이론 연구● 차량 시험 결과로부터 제어 성능 및 효율 성능을 분석하여 차량의 기본 성능 모델 개발● 병렬형 연산 환경을 위한 네트워크 시스템 구축● 교통류 해석 모델 개발을 위한 기본 정보 수집 및 주행패턴 분석 - 협동연구기관 1 (국립아르곤연구소):● 차량 성능 시험 결과 공유 및 차량 모델 공동 개발● Polaris 기반의 교통류 해석 모델 개발 기법 전수 - 협동연구기관 2 (자동차부품연구원):● 차량의 실도로 주행 시험 결과 공유 및 차량 성능 모델 개발을 위한 자문 수행
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- 주관연구기관(한양대학교):● 주행패턴 적용을 위한 자율주행 및 군집주행 이론 연구: 교통류 해석 모델에 적용되는 교통 시스템 파라미터를 입력하기 위해 자율주행 및 군집주행 차량의 주행 패턴이 어떻게 변화하는지를 이해해야 함. 이를 분석하기 위해 자율주행 제어 알고리듬 및 군집주행 제어 알고리듬을 분석하여 수학적으로 구현하고 이를 교통류 해석 모델의 파라미터로 반영하여 해석을 수행할 수 있도록 함. ● 차량 시험 결과로부터 제어 성능 및 효율 성능을 분석하여 차량의 기본 성능 모델 개발: 차량의 상세 효율 성능을 얻을 수 있도록 차량 시험으로부터 얻어진 차량 시험 결과를 분석하여 제어 모델 및 성능 모델을 개발하고 개발된 모델을 통합하여 차량 시스템을 구축함. 상세 차량 모델의 완료는 2차 년도 초반에 이루어질 예정임. 시험 결과는 협동 연구 기관인 미국의 국립아르곤연구소에서 얻어지고 모델 공동 개발 과정에서 활용함.● 병렬형 연산 환경을 위한 네트워크 시스템 구축: 1차 년도에는 병렬형 연산 환경 준비를 위한 네트워크 구축 및 고속 스토리지 구축을 주 목표로 연구를 진행함. 가용한 클러스터를 최대한 확보하여 향 후 대단위 시뮬레이션이 수행될 때 해석 시간을 단축할 수 있도록 고속 네트워크 환경을 구축함. 해당 클러스터를 확보하기 위해 중앙 관리 시스템과 고속 스토리지 시스템을 확보하고, 대학의 유휴 pc를 병렬형 연산 클러스터로 확보하여 야간에 활용하는 방안을 추진함.● 교통류 해석 모델 개발을 위한 기본 정보 수집 및 주행패턴 분석: 2차년도에 본격적으로 개발하게 될 고속도록 모델 개발에 필요한 기본적인 도로 정보 수집 및 관련 정보 수집 및 실도로 주행 정보를 분석한 도로 주행 패턴 분석. 활용할 수 있는 다양한 공공 데이터가 존재하는데 이러한 정보를 활용하여 교통류 해석 모델에 활용할 수 있는 파라미터를 분석해 내고 해당 과정에서 가능할 경우 국토교통과학진흥원의 자문을 요청함.-협동연구기관(국립아르곤연구소)● 차량 성능 시험 결과 공유 및 차량 모델 공동 개발: 아르곤 연구소의 경우 연구 진행 초기 한국을 방문하여 모델 개발 관련 자문을 수행하고 시험 결과를 분석한 공동 차량 모델 개발을 진행함. ● Polaris 기반의 교통류 해석 모델 개발 기법 전수: 연구 기간 동안 한양대학교에서 파견된 연구원의 Polaris 활용 교통 시스템 모델링 교육을 진행하고, 본 과제에서 제시된 고속도로 모델을 구축하도록 협조함. 한국의 지능형교통체계관리시스템에서 제공하는 노드링크와 Polaris 의 호환성 검토하여 노드링크 정보를 활용하는 인터페이스 구상. - 협동연구기관(자동차부품연구원)● 차량의 실도로 주행 시험 결과 공유 및 차량 성능 모델 개발을 위한 자문 수행: 본 과제를 제안하는 주관연구기관과 협력 관계에 있는 자동차 부품 연구원은 그린넷 프로젝트를 수행하면서 다수 차량의 실도로 주행 정보를 3G 망을 통해 수집한 데이터를 확보하고 있음. 본 과제가 진행되면 자동차 부품 연구원과의 협의를 통해 해당 실도로 주행 정보 해석을 통해 본 과제의 교통 흐름 해석을 검증할 수 있도록 자료 분석을 수행하고, 해당 연구원에서 관련 자문을 수행함. 가능할 경우, 같은 내용으로 대단위 실증 시험을 준비중인 KT(주)와 협력 연구를 추진함.
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
● 계획 중인 서울 세종시 간 고속도로에 적용될 자율주행 기술을 시뮬레이션 모델에 적용함으로써 군집주행, 전용차선 적용의 영향도를 평가하고, 향 후 운용 계획(차선 확장 및 운용 전략 등)을 수립하는데 근거자료를 제공할 수 있을 것으로 기대함.● 미래 차량 기술의 영향도를 정량적으로 평가한 결과를 도출하여 국가 차원에서 기술 도입 속도를 제어하고 도로 교통 및 차량 관련 산업의 기술 개발 로드맵을 구축하는데 해당 시뮬레이션 플랫폼을 활용할 수 있을 것으로 기대함.● 교통 흐름 시뮬레이션은 크게 microscopic, mesoscopic, macroscopic 의 단위로 도입되어 각각 필요한 용도에 맞는 모델을 활용하여 왔음. 컴퓨터의 연산 능력 증대에 맞추어 교통 시스템의 영향도를 평가하는데 있어 통계적, 연역적 해석 기법에서 나아가 연산 능력을 적극적으로 활용하는 mesoscopic 혹은 microscopic 스케일 기반의 상세 모델 해석 기법 도입을 가속화할 수 있을 것으로 생각됨.● 신청자인 연구책임자의 국제적인 네트워크를 활용하여, 현재 관련 연구 분야를 선도하고 있는 해외의 우수한 연구팀과 협업이 가능할 것으로 판단하며, 이를 통해 공동 연구 개발 주제를 도출하고, 향 후 지속적으로 기술 교류를 수행하거나 해외 연구소의 슈퍼 컴퓨팅 환경을 활용하는 유저로 참여하는 등의 교류가 가능할 것으로 예상되며, 이러한 연구 개발 경험을 축적하면 국내의 관련 연구 분야를 더욱 활성화시킬 수 있는 좋은 계기가 될 수 있을 것으로 기대됨.
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| 사회 경제적 파급효과 |
● 본 연구 과제는 기초 단계에서 진행되는 상황이므로 경제적ㆍ산업적으로 직접적인 효과를 기대하기는 어렵지만 시스템 효율 향상을 돕는 기법 개발에 활용되는 등의 간접적인 지원을 수행할 수 있음. ● 미래에 커넥티드 카의 시대가 되었을 때, 중앙 통제 시스템의 제어 최적화 전략과 개별 차량의 대응 제어 전략이 충돌할 경우, 운전자에게 최적 운전 기법에 대한 시뮬레이션 해석 결과를 인식시켜 중앙 통제의 제어 전략을 따르게 하고, 결과적으로는 시스템의 교통 흐름을 개선하고 에너지 효율을 높이는 효과를 유발할 수 있을 것으로 생각됨. ● 해당 시뮬레이션 모델로 해석된 결과를 바탕으로 운전자들에게 자율주행 및 군집주행 등의 새로운 기술에 대한 시뮬레이션 결과를 제공함으로써 기술의 적응도를 높이는 역할을 할 수 있을 것으로 기대됨.
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| 활용방안 |
서울 세종시간 고속도로의 자율주행 혹은 군집주행 전용차선의 도입에 대한 영향도 평가 및 운용 전략을 수립하는데 활용함. 고속도로 상에서 군집주행의 성능을 극대화하기 위해 전용차선의 도입이 고려될 수 있는데, 어느 정도 수준의 기술이 어떠한 시장 진입속도로 적용될 지는 예측하기 어려움. 본 과제로 개발된 해석 시뮬레이션 모델을 활용하여 자율주행 기술 또는 군집주행 기술이 적용되는 수준, 그리고 해당 기술 적용 차량의 시장 점유율 따른 교통 시스템의 성능을 다양한 조건에서 분석하는 것이 가능함. 활용 예로, 수용 가능한 교통량, 즉 교통 흐름의 정도를 성능지표로 도출하여 기술 점유율 증가에 따른 최적의 전용차선 도입 시기와 전용차선의 확대시기를 결정할 수 있을 것으로 생각됨. 개발되는 해석 플랫폼은 시스템의 에너지를 평가할 수 있으므로 에너지 역시 성능지표로 활용될 수 있음.커넥티드 카가 상용화될 경우를 가정하여, 실제 기술을 2단계(전용차선, 전용차선 + 군집주행)로 구분하여 도로 운용 전략을 수립하고 개선하는데 활용함. 군집주행의 경우 Pulse & Glide 와 같이 차량의 연비 성능을 극대화하는 수준의 속도 동조화를 적용하여 운용할 가능성도 존재하는데, 이러한 교통 흐름 최적 제어 기술의 성능을 평가하기 위해 상세 개별 차량의 동적 거동과 연비 해석이 가능한 시뮬레이션 모델이 필요함. 최상위 수준의 자율주행 기술과 네트워크 기술이 적용된 차량들을 제어하기 위한 교통 시스템의 중앙 통제 시스템을 운용하는 전략을 개발해야 함. 이를 위한 개발 과정에서 본 과제에서 개발된 시뮬레이션 모델 및 해석 환경이 적극적으로 활용될 수 있음. 나아가서는 중앙 통제 시스템의 운용 전략과 개별 차량의 제어 전략이 협조할 수 있도록 시스템의 분산 및 통합 제어 전략을 시뮬레이션 하는 등의 확장된 기능이 적용된 해석 플랫폼으로 진화될 수 있음. 도로의 교통 상황과 차량의 연비 등의 성능을 연계하여 평가할 수 있는 합리적 근거를 도출하여 교통 관련 기술 개발의 로드맵을 작성하는데 활용함. 국토 개발의 핵심적인 요소인 도로 교통 개발은 자율주행차량 등의 새로운 기술의 등장으로, 중앙 통제 시스템을 개발하거나 전용도로 인프라를 구축하는 등 새로운 국면을 맞이하고 있음. 관련 기술에 막대한 투자가 필요한 만큼 시의 적절한 연구 개발 투자를 위해 합리적인 기술 개발 로드맵이 수립되어야 함. 본 과제에서 개발된 교통 및 차량 시뮬레이션 모델 연계 해석 기법은, 이러한 기술 개발 로드맵을 구축하는데 필요한 교통 물류 측면 및 에너지 효율 측면의 영향도를 상세하고 정량적으로 평가하여 예측하는 것을 가능하게 함. 이를 바탕으로 합리적인 기술 개발 로드맵을 구축하는 통합 시뮬레이션 플랫폼으로 활용될 수 있음. 병렬형 연산을 이용하는 대단위 교통 시스템의 성능 해석 환경을 다양한 연구에 활용할 수 있음. 국내의 경우, 세계 시장에 비해 친환경 자동차 시장이 상대적으로 느린 속도로 확대되고 있는 상황이고, 관련 기술의 에너지 영향도에 다소 덜 민감한 편이지만, 향 후 친환경 자동차 시장의 확대에 맞추어 국가 차원에서 교통 시스템의 성능을 에너지 관점에서 평가할 필요가 있을 것으로 생각됨. 이러한 요구가 생겼을 때, 본 과제에서 개발된 고성능 연산 프로세스를 활용하여 국가에서 주도하는 도로 교통 개발 전략, 시장 제어 전략, 혹은 기술 개발 전략을 수립할 때 필요한 대단위 교통 시스템의 성능 평가 결과를 도출할 수 있음.
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