자동차는 운전이 편리하고 안전해야 한다. 궁극적인 자동차 개발은 운전자가 핸들을 조작하지 않고 달리는 자율 주행 실현을 목표로 발전하고 있다. 이같은 첨단 지능형 자동차 실현에는 센싱 및 제어기술과 함께 통신의 역할이 매우 중요하다. 차량 통신기술은 차량 내부 네트워크(In-Vehicle Network, IVN)와 차량 외부 통신 네트워크로 구분할 수 있다. 차량 외부 통신은 차량 간 통신 네트워크(Vehicle to Vehicle communi-cation network, V2V), 차량과 인프라 간 통신 네트워크(Vehicle to Infra commu-nication network, V2I)으로 구분한다. 차량 통신기술 개념과 서비스, 최근 기술개발 및 표준화 동향을 알아본다.

차량 통신의 분류

사람들은 지구상에 존재했던 원시시대부터 더 빨리 더 안전하게 이동하기를 꿈꿔왔다. 기원전 1만년전 원시인들은 농경과 화물 운반을 위해 야생말을 길들여 사용했으며, 13세기 몽고인들은 말이 신속하게 달리고 원하는 방향으로 회전할 수 있도록 훈련시켜 기마부대로  세계를 정복했다. 18세기 발명된 증기기관차는 더 많은 사람과 물자를 빠르게 수송할 수 있게 했고, 20세기 헨리 포드로 대표되는 자동차는 개인에게 더욱 편리하면서 빠른 이동의  꿈을 실현시켜줬다.
20세기는 자동차의 발전과 함께 이동통신기술도 획기적으로 발전했다. 언제 어디서나 원하는 사람과 원하는 정보를 주고받고 싶은 욕구는 1970년대에 차량에서 음성통화가 가능한 1세대 아날로그 셀룰러 기술을 출현시켰다. 그리고 80년대의 2세대 디지털 셀룰러 기술, 90년대의 멀티미디어 서비스를 제공하는 3세대 IMT-2000 기술을 거쳐 4세대 이동통신으로 발전해 가고 있다.
텔레매틱스(Telmatics)는 ‘Telecom-munication’과 ‘Informatics’의 합성어로 차량과 무선통신망이 연결돼 운전자에게 교통정보, 긴급구조, 인터넷 서비스를 제공해 편리함과 안전성을 증대시키는 서비스 기술이다. 텔레매틱스는 차량과 IT 통신기술이 융합된 대표적인 기술로 잠재시장이 매우 큰 기술로 주목받고 있다. 텔레매틱스를 차량 중심으로 유무선 네트워크 측면에서 볼 때, 그림 1과 같이 차량 내부망과 외부망으로 구분할 수 있다. 차량 내부망은 일반적으로 IVN이라고 부르며, 차량 외부망은 V2V와 V2I로 분류한다. 차량 통신 서비스 역시 표 1과 같이 차량 내부에서 제공하는 IVN 서비스, V2V 서비스, 그리고 V2I 서비스로 구분할 수 있다.
IVN 서비스는 차량에서 멀티미디어 등의 개인 편의, 그리고 차량 안전을 지원하는 차내 유선 네트워크를 의미하며, V2V는 차량 간 통신 기반 서비스, V2I는 차량과 인프라 기반의 서비스를 말한다. IVN에는 차량의 바디나 새시 부분을 연결 제어하는 CAN(Controller Area Network), 오디오, 앰프, CDP 등 멀티미디어 기기 접속을 위한 MOST(Media Oriented System Trans-port), 그리고 브레이크나 조향장치를 연결하고 제어하는 X-by-Wire(FlexRay)가 있다.
V2V는 차량 간 통신을 기반으로 통신망을 구성하고 정보를 전달하는 인프라 도움없이 구성할 수 있는 차량 통신망이다. V2I는 차량과 유무선 통신 인프라 망이 접속되어 단말과 서버 간 통신을 지원할 수 있는 통신망을 제공한다. V2V는 차량 간 통신을 기반으로 차량 추돌경고 서비스와 그룹 통신을 제공하며, V2I는 차량에 IP 기반의 교통정보 및 안전 지원, 다운로드 서비스를 제공한다.

외부통신 개발 동향

IVN은 차량의 안전이나 편의에 밀접하게 관련된 네트워크 기술이기 때문에 자동차 메이커가 주도적으로 기술 개발, 표준화를 추진하고 있다. CAN은 독일 보쉬가 차량의 엔진, 미션, ABS, 에어백과 같은 장치들 간 정보를 공유하고 실시간으로 제어하기 위해 개발했는데, 현재 대부분 차량이 채택해 사용하고 있다. MOST는 차량의 오디오, 비디오와 같은 멀티미디어 기기 간 광 네트워크를 제공하기 위해 1998년 다임러 크라이슬러, BMW 등이 참여해 기술개발을 주도했다. 최대 150 Mbps를 지원하는 광통신 네트워크다. AMI-C 1394는 미국 자동차 업체 컨소시엄이 멀티미디어 기기 네트워크를 위해 채택한 기술로 최대 400 Mbps를 지원하는 차내 통신 네트워크다. 차량 내 IVN은 유선망이 설치, 유지, 보수에 번거로움이 있기 때문에 무선을 이용한 정보기기 망을 구성하는 시도가 추진돼 왔다. 차량 전장이 수 미터여서 2.4 GHz 대역의 WPAN 기술 적용이 연구됐다. 블루투스, 무선랜, UWB 기술은 IVN에 적용이 될 수 있는 기술로, 블루투스 기술은 핸즈프리 서비스, 무선랜은 Hot Spot에서의 차량 인터넷 서비스에 활용되고 있다.
V2V와 V2I는 차량의 안전뿐만 아니라 편의, 관리에도 관련 있어 정부, 자동차 업체, 그리고 통신업체가 상호협력해 기술개발을 추진하고 있다. 미 교통성(U.S Department of Transportation, DOT)에서는 그림 2와 같은 VII(Vehicle Infrastructure Integration) 프로젝트를 추진해 국가차원의 교통정보와 차량안전 서비스 제공을 추진하고 있다. VII 프로젝트는 V2V, V2I 통신을 지원하는 통신 시스템 구조, 시스템 엔지니어링, 단말 플랫폼, 위치정보, 네트워크 보안 시스템 등의 개발과 시험을 수행한다. 여기에는 BMW, DCX, 포드, 혼다, 닛산, 텔코디아 등이 참여하고 있다.
DOT는 5.9 GHz 대역에서 V2V와 V2I 통신을 모두 지원하는 WAVE(Wireless Access for Vehicle Environments) 기술을 개발했다. 또 차량 공공 서비스와 일반 개인  서비스를 제공할 목적으로 2010년부터 미국 전역에 20만 개의 노변기지국을 연차적으로 설치해 통신 인프라를 구축하여 운용할 계획이다. WAVE 통신기술은 기본적으로 IEEE 802.11 무선 랜 기술을 차량 환경과 차량안전 서비스에 적합하도록 규격을 변형한 기술이다. DOT는 5.9 GHz 대역 WAVE 기술을 개발하고 서비스 적합성을 검증할 목적으로 DIC(DSRC Industry) 컨소시엄을 구성했으며, 여기에는 Mark IV, Raytheon, Sirit Technologies, TransCore, 토요타, 혼다 자동차 등이 참여하고 있다.  
자동차 메이커들은 차량 통신을 이용한 차량안전 서비스를 제공하기 위해 2003년 BMW, 다임러 크라이슬러, 포드, GM, 닛산, 폭스바겐 등이 중심이 돼 VSCC(Vehicle Safety Communications Consortium)를 구성했다. VSCC는 도로에서의 차량충돌 감소를 위한 차량안전 서비스 요구사항을 정의하고 WAVE 기술을 적용해 성능을 평가하는 한편, 통신 프로토콜 표준화를 추진하고 있다. 차량안전 서비스에서 우선순위가 높은 서비스는 통신 인프라 기반의 급커브 경고, 좌회전 지원, 신호위반 경고 등이 있다. V2V 기반으로는 전방충돌 경고, 긴급 전자 브레이크, 차선변경 경고, 사전충돌 감지 등이 있다.
EU는 2005년부터 ‘i2020 Intelligent Car Initiative’라는 슬로건 하에 보다 안전하고 지능화된 고품질의 이동성을 제공하겠다는 비전을 제시하고 있다. i2020 비전을 실현하기 위해 e-Safety 포럼을 구성했는데, 여기에는 150여개 업체가 참여해 7개의 워킹그룹으로 나뉘어 도로맵, 통신기술, 국제협력, 서비스 등의 연구활동에 나서고 있다. EU의 프레임워크 프로젝트를 통해 연구되고 있는 대표적인 프로젝트는 PReVENT, AIDE(Adaptive Integrated Driver-vehicle Interface), EASIS(Electronic Architecture and System Engineering for Integrated Safety Systems), GST(Global System for Telematics Integrated Project), Cooperative System, Cooperative System and Synergies, CVIS(Cooperative Vehicle Infrastructure Systems), SAFESPOT, Coopers(CO-OPerative SystEms for Intelligent Road Safety) 등이 있다.
특히, 2007년부터 시작된 7차 프레임워크 프로젝트에서는 지능형 자동차 시스템과 고속 이동 환경에서 차량안전 시스템, 교통관리 및 안전 시스템과 Cooperative 시스템을 연구하고 있다. SAFESPOT 프로젝트는 2006년부터 4년간 3,700만 유로가 투입된 사업으로, ‘Smart Vehicles for Smart Roads’라는 비전을 목표로 차량이 주행 중 실시간으로 주위 차량을 모니터링하는 Cooperative 통신기술과 차량안전 서비스 기술을 연구하고 있다. SAFESPOT 프로젝트에서는 그림 4와 같이 이동하는 차량이 센서를 기반으로 실시간으로 차량의 주변 상황을 인식해 차량이 위험상황을 인식할 경우 차량 간 통신으로 안전 서비스를 제공하거나 노변에 설치된 기지국이 안전 관련 메시지를 차량에 제공해 안전운행을 지원하는 기술을 연구 중이다. Cooperative 통신의 주요 기술은 Dynamic Adhoc Networking, Accurate Relative Localization, ‘Dynamic Local Maps이 있으며, 이 중 Localization 기술은 GPS, DGPS와 Landmark 등을 복합적으로 이용하는 방식이 연구되고 있다.
INTERSTATE 프로젝트는 교차로에서의 안전기술을 연구할 목적으로 2006년부터 폭스바겐, 르노, 인리아(Inria) 등 유럽 자동차 업체가 참여한 컨소시엄 형태로 추진되고 있다. 교차로에서의 차량안전 서비스 연구는 교차로 안전 시뮬레이션, 차량 센서(레이더, 레이저 스캐너, 비디오 카메라)를 이용해 도로 노변 표시와 차량 위치, 이동 방향을 실시간으로 모니터링하고 무선통신기술을 사용해 안전 관련 패킷 메시지를 전달하는 기술을 포함하고 있다. 이 기술은 자동차의 위치와 방향을 실시간으로 계산하고 교차로에서 추돌방지를 위한 신호등 변화를 예측하는 기술인데, 운전자에게 경고음이나 메시지를 주는 형태로 Packet latency가 100 msec 이내로 제공돼야 한다.
CVIS는 차량과 노변 간 통신 시스템 개발을 목표로 총 사업비 4,100만 유로, 4년간 12개국 63개 업체가 참여하고 있는 대규모 프로젝트다. 다양한 텔레매틱스 서비스 적용을 고려해 통합망 관리, 종착점 기반 제어, 망 기반 가속/감속, 동적 버스차로 운영, 운전자 인식, 망 기반 운전자 지원 서비스, 화물 및 차량 관리, 위치관리, 위험물 관리, 주차예약 등을 개발하고 있다. 또 IEEE 802.11 표준과 연계해 OSGi(Open Services Gateway initiative) 기반 단말 플랫폼을 추진하고 있다.
C2C-CC 컨소시엄은 미국에서 추진하고 있는 WAVE 기술의 차량안전과 교통 시스템 적용을 추진하고 있다. 이 컨소시엄에는 아우디, BMW, 폭스바겐, 르노, 피아트가 참여하고 있다.
일본에서는 DSRC 통신을 이용한 ETC(Electronic Toll Collection) 서비스가 전국적으로 확산돼 있어 DSRC 통신 인프라를 기반으로 교통정보와 차량안전 서비스를 지원하는 연구가 추진되고 있다. 2007년도에 일본에서 시연한 Smart Way 프로젝트에서는 DSRC 통신을 이용해 ETC, 교통정보, 차량 간 충돌경고 서비스를 제공하는 기술을 선보였다. 또 DSRC 통신이 통달거리가 제한돼 있으므로 셀룰러, 무선 랜과 연동해 차량에서 인터넷 서비스를 제공하는 Internet ITS 기술을 개발했다. 인터넷 ITS 기술은 그림 5와 같이 다양한 무선접속 기술이 단말에 접속되고 IP 프로토콜 상에서 통합되는 특징을 지니고 있다. 
토요타, 혼다, 닛산 등 자동차 메이커와 히다찌, OKI 등 통신업체들은 5.8 GHz ITS 대역, 2.4 GHz ISM 대역, 그리고 200 MHz 대역을 이용한 차량 간 통신기술을 연구하고 있다. 5.8 GHz ITS 대역은 미국에서 추진하고 있는 WAVE 기술, 2.4 GHz ISM 대역은 무선 랜 기술, 그리고 200 MHz 대역은 기존 아날로그 방송 주파수를 새로운 기술로 해 다각적인 접근을 시도하고 있다.
국내에서는 ETRI가 중심이 돼 2007년도부터 VMC(Vehicle Multihop Commu       -nication) 기술을 연구하고 있다. VMC 기술은 WAVE 규격을 준용해 차량 간 통신과 차량과 인프라 통신을 지원하는 핵심기술 확보를 목표하고 있다. 핵심기술은 고속이동 환경에서의 OFDM(Orthogonal frequency-division multiplexing) 모뎀 기술과 Low latency, 다수 사용자 환경을 지원하는 CSMA/TDMA Hybrid MAC 기술, 차량 간 멀티홉을 지원하는 멀티홉 라우팅 기술, 차량 단말 플랫폼 기술, 차량안전 서비스 컨버전스 서비스 기술 등이다. VMC 기술은 V2V통신에서는 Non_IP 프로토콜을 지원하고 V2I 통신에서는 IP 프로토콜을 지원하는 구조를 가지고 있다(그림 6).