V2X 통신의 이해


2016-11-03 15:35:26

1. ITS/C-ITS와 텔레매틱스

1.1 ITS 개념

ITS란 Intelligent Transport System의 약자로 ‘지능형 교통체계’를 말합니다. 교통, 전자, 통신, 제어 등 첨단기술을 도로, 차량, 화물 등 교통체계의 구성요소에 적용하여 실시간으로 교통정보를 수집, 관리, 제공합니다. 즉 ITS란 교통시설의 이용효율을 극대화할 수 있는 환경 친화적 교통체계 시스템입니다. 우리 생활에서 접할 수 있는 ITS에는 버스정류장의 버스 도착 안내 시스템, 교차로에서 교통량에 따라 자동으로 신호가 바뀌는 시스템, 내비게이션의 실시간 교통정보 알림 시스템, 하이패스 등이 있습니다.

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[그림 1] ITS 시스템
– 자료출처: 한국도로공사
1.2 C-ITS 개념

C-ITS란 Cooperative-Intelligent Transport System의 약자로 차량이 주행 중 운전자에게 주변 교통상황과 급정거, 낙하물 등의 사고 위험 정보를 실시간으로 제공하는 시스템입니다. 즉 C-ITS란 차량과 도로인프라 간(V2I), 차량과 차량 간(V2V), 차량과 보행자 또는 개인 단말기 간(V2P) 등 도로교통시스템 구성요소 간 통신시스템 및 개인 이동단말기를 통한 끊임이 없는 연계기술을 통해 전방의 교통사고 및 장애물과 주변 차량정보를 공유하여 위험상황을 피할 수 있도록 사전에 경고하는 미래형 교통체계입니다.

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[그림 2] C-ITS 시스템
– 자료출처: 국토교통부
1.3 텔레매틱스

텔레매틱스(Telematics)란 통신(Telecommunication)과 정보과학(Informatics)의 합성어로 자동차와 컴퓨터·이동통신 기술의 결합을 의미합니다. 텔레매틱스는 무선 및 음성·데이터통신과 인공위성을 이용한 위치정보시스템(GPS)을 기반으로 자동차 내부와 외부 간 또는 차량 간 통신시스템을 이용해 정보를 주고받음으로써 차량에 새로운 부가 서비스를 제공하는 기술을 의미합니다.

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[그림 3] 텔레매틱스 시스템
– 그림출처: Infotreeservice
1.4 ITS와 텔레매틱스 서비스 목표

ITS는 도로와 차량을 지능화하여 신속, 안전, 쾌적한 교통체계를 제공하여 교통의 효율성을 증대시키는 것을 목표로 하며, 텔레매틱스는 차량 단말에서 운전자에게 편리성, 안전성을 증대시키는 것을 목표로 합니다. 이와 같은 시스템들을 서비스로 구현하기 위해서는 V2X 통신 기술을 활용해야 합니다.

2. V2X 통신 기술

2.1 V2X 통신 기술

V2X는 Vehicle to Everything의 약자로 운전 중, 유/무선망을 통하여 다른 차량 및 도로 등 인프라가 구축된 사물과 교통정보와 같은 정보를 교환하는 통신기술입니다. V2X는 차량 간 통신(V2V, Vehicle to Vehicle), 차량과 도로 인프라 간 통신(V2I, Vehicle to Infra), 차량과 보행자 간 통신(V2P, Vehicle to Pedestrian), 차량과 개인 단말 간 통신(V2N, Vehicle to Nomadic Devices) 등 도로 위의 차량에 적용 가능한 모든 형태의 통신 기술을 포함하는 개념입니다.

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[그림 4] V2X 통신 활용
2.2 V2V 통신 기술

V2V는 Vehicle to Vehicle의 약자로, 차량 간에 무선으로 정보를 주고받는 기술을 말합니다. V2V는 이동 중이거나 정차 중인 차량들 간의 신호 또는 데이터를 송수신하는 무선 통신 기술로, 일정 범위 내에 있는 자동차들이 무선 통신을 통해 각자의 위치/속도 정보와 주변 교통상황 정보 등을 주고받으며 갑작스러운 교통사고를 예방하는 시스템입니다. 즉 도로를 달리는 차량들이 서로 대화(자신의 속도와 위치 등)를 주고받으며 충돌 위험성을 차단하기 위한 시스템입니다.
이처럼 V2V는 주로 사고를 예방하기 위하여 사용되거나 사고의 연속 발생을 막기 위하여 사용됩니다. 앞차와의 사고 등 운전하면서 발생할 수 있는 돌발 상황을 뒤따라오는 차에게 전달함으로써 연쇄 추돌을 방지할 수 있습니다. 또한 주행 중 운전자가 볼 수 없는 사각지역에 다른 차가 있거나 그로 인한 사고를 미연에 방지할 수 있습니다.

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[그림 5] V2V를 이용한 사고예방 시스템
– 자료 출처: 미국 교통부, 그래픽: 김충민 기자
2.3 V2I 통신 기술

V2I는 Vehicle to Infrastructure의 약자로, 차량과 도로 인프라 간에 무선으로 정보를 주고받는 기술을 말합니다. V2I는 차량 내에 설치된 통신 단말기와 정보를 서로 교환할 수 있는 일종의 기지국을 도로 곳곳에 설치하여 차량으로부터 주행 정보를 수집하고, 이를 중앙 서버에서 분석하여 교통상황 및 사고정보 등을 차량에게 제공하는 기술입니다.
V2I 통신 기술은 주로 V2V 통신 기술과 결합하여 ITS/C-ITS 시스템에서 활용되는데, 이를 이용하면 차량은 실시간 교통상황 및 돌발 상황을 안내받을 수 있어 교통 정체나 교통사고를 미연에 예방할 수 있습니다.

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[그림 6] V2I 통신 예시
– 그림 출처: USDOT
2.4 V2N 통신 기술

V2N은 Vehicle to Nomadic의 약자로, 차량과 모바일 기기 간에 무선으로 정보를 주고받는 기술을 말합니다. V2N은 차량 내의 내비게이션 시스템과 같은 기기들과 스마트폰, 태플릿 등의 각종 모바일 기기를 연결하는 기술입니다. V2N을 이용하면 차량과 모바일 기기를 지닌 개인(보행자 혹은 자전거 탑승자)이 서로 정보를 교환하여 차량과 보행자가 가까워지면 양쪽 모두에게 경고음을 발생시켜 교통사고를 미연에 방지할 수 있습니다. 또한, 운전자가 스마트폰이나 태블릿 등을 통해 차량 상태를 모니터링할 수 있습니다.
최근에는 스마트폰 활성화 및 LTE 서비스 확대 등에 힘입어 차량과 스마트폰을 연결하여 차량 안에서 인터넷은 물론, 스마트폰을 활용한 다양한 부가 서비스를 제공하기 위한 V2N 기술 개발이 진행되고 있습니다.

3. V2X 통신 기술 문제점

위와 같은 V2X 통신 기술은 우리 생활을 편리하고 안전하게 해주지만, V2X 통신 기술에는 ‘네트워크 인프라 구축 미비’, ‘해킹 및 정보 유출’, ‘주파수 간섭’ 등의 문제점이 존재합니다.
현재 도로 위에서의 네트워크 인프라 구축이 미비하여 차량 간의 무선통신 기술을 차량에 적용하더라도 실제로 차량 간 무선 통신을 할 수 없는 상황입니다. 또한 수 천대가 넘는 자동차가 도로 위를 달리며 V2X 통신을 한다면, 네트워크에 걸리는 부하는 상당한 규모가 될 것입니다.
V2X는 무선 통신이다 보니 차량 통신 메시지가 도청이 가능하며, 이로 인해 개인정보 유출뿐만 아니라 OBU 또는 RSU의 비밀 소프트웨어에 대한 기밀 유출 사고가 일어날 수 있습니다. 또한 V2X 통신망이 해킹 당했을 경우, 해커는 교통정보를 임의로 조작하여 교통사고를 발생시킬 수 있고, 이는 인명사고로도 이어질 수 있습니다.

- OBU: On Board Unit, 차량에 탑재되는 보조적인 장치들의 총칭
       ex) 스마트카드, 안테나, 디스플레이 등
- RSU: Road Side Unit, 도로 주변에 설치되어 차량과 소통하는 노변장치들의 총칭

마지막으로 V2X에서 사용하는 DSRC 등 무선 통신 프로토콜은 주파수를 이용해 통신을 하게 되는데, 만약 해당 주파수가 V2X 이외의 용도로 사용된다면 서로 간섭이 되어 사고가 발생할 수도 있습니다. 또한 이러한 통신 프로토콜들은 주파수 영역이 알려져 있으므로 해커가 악의적으로 OBU 및 차량 내부 통신망에 대해 DDOS공격을 수행하여 차량 통신망을 마비시키는 등 전파 방해 공격을 할 수 있습니다.


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