· 커넥티드 자율주행을 위한 셀룰러 네트워크 기반 보안 통신 기술 기반 마련
· 분산형 교통 시스템의 복원력(resilience) 강화 위한 다양한 개념 제시
· 렌닝겐 소재 보쉬 테스트 트랙에서 데모 시연
차량과 인프라 간 통신을 통한 커넥티드 자동화 모빌리티 시스템의 안정성과 신뢰성을 높이기 위한 연구 결과가 발표됐다. 3년간 진행된 ConnRAD(Connectivity & Resilience for Automated Driving Functions in Germany) 연구 프로젝트는 불완전하거나 불확실한 정보가 제공되는 상황에서도 커넥티드 모빌리티 시스템이 안정적으로 작동하도록 하는 기반 기술을 마련했다는 평가다.
이 연구 프로젝트에는 보쉬(Bosch)가 컨소시엄 리더로 참여했으며, 다임러 자동차 정보기술 혁신 센터(DCAITI), 프라운호퍼 개방형 통신 시스템 연구소(FOKUS) 및 프라운호퍼 메카트로닉 설계 기술 연구소(IEM), 자를란트 응용과학대학(htw saar), 인피니언 테크놀로지스 AG, 뮌헨 공과대학(TUM), TÜV SÜD, 울름대학교 등이 함께했다. 이 컨소시엄은 미래의 커넥티드 교통 시스템을 어떻게 설계·개발·검증해야 견고하고 신뢰성 있게 운영할 수 있는지를 연구했다. 이 프로젝트는 독일 연방 연구·기술·우주부(Federal Ministry of Research, Technology and Space)의 지원을 받았다.
ConnRAD 연구 결과, 좌회전 안전성 향상에 기여
주변 차량은 물론 신호등과 같은 인프라와 정보를 교환하는 V2X 통신은 자율주행 기능의 효율성을 높이는 핵심 요소이지만, 데이터 신뢰성은 교통 상황, 기상 조건, 정보의 출처에 따라 크게 달라질 수 있다. 자율주행 시스템이 이러한 변동성을 고려하면서 이용 가능한 데이터를 최적으로 활용하려면, 교환되는 정보와 데이터 채널의 신뢰도를 정량적으로 파악할 수 있어야 한다.
ConnRAD는 바로 이 지점을 해결한다. 프로젝트 팀은 도로 이용자 간의 통신에서 각 참여자가 자신의 신뢰도와 적합성을 서로 검증하고 평가할 수 있는 메커니즘을 개발했다. 차량 시스템은 이를 기반으로 안전이 중요한 주행 기능에 필요한 정보인지 판단하고, 적합하지 않을 경우 해당 정보를 사용하지 않는다.
이번 프로젝트에서는 도시 교차로에서의 좌회전 상황을 특히 주목했다. 도로 인프라의 서라운드 센서(레이다 또는 라이다 센서)가 차량과 직접 통신하고, 차량은 센서 데이터의 출처와 품질을 기반으로 신뢰도를 평가한다. 차량이 단순히 교차로 통과 허가 신호만 받으면 사고가 발생할 수 있지만, 서라운드 센서에서 메타데이터가 함께 제공되면 차량은 데이터의 신뢰도를 평가할 수 있어 좌회전을 안전하게 수행할 수 있다. 예를 들어, 복잡한 교통 상황에서 충분하지 않을 수 있는 레이다 신호만 제공될 경우 차량은 좌회전 동작을 중단한다. 레이다와 라이다와 같은 다수의 고품질 서라운드 센서가 공동으로 확인한 경우에만 안전하게 좌회전을 수행할 수 있다. 또 다른 사례로, htw saar는 교통정체 후미에서 발생할 수 있는 추돌 사고를 방지하기 위해 V2X 통신의 신뢰도를 평가하는 타당성 검증(plausibility check)를 적용했다.
효율적인 V2X 통신을 위한 통합 시스템 개발
ConnRAD는 사이버보안, 기능 안전성, 관련 법규 및 조직적 프레임워크 요건을 포함한 강건하고 신뢰할 수 있는 통신 아키텍처를 개발했다. 아키텍처의 핵심은 기존 메시지 프로토콜과 인터페이스의 확장이다. 이러한 확장을 통해 수신되는 정보를 운행 중 지속적으로 평가하고 검증할 수 있다. 데이터 품질이 떨어질 경우, 주행 시스템은 안전하게 자동으로 적절한 대응 조치를 취할 수 있다. 예를 들어, 대체 정보원으로 전환하거나 주행 동작을 조정하는 방식이다.
이와 관련해 인피니언은 통신 파트너 인증을 하드웨어 기반으로 수행하는 개념을 제안했다. 이 방식에서는 셀룰러 부품의 고유한 서명을 ‘지문’처럼 활용해 전송된 데이터가 진본이며 특정 하드웨어에서 나온 것임을 식별함으로써 조작 가능성을 크게 줄였다.
뮌헨 공과대학은 제한된 통신 대역폭에서도 원격 조종 주행(Teleoperation) 안전성을 높이는 ‘Ability Awareness Protocol’과 신뢰도 지표를 개발했다. 여기에 네트워크 예측 서비스 품질(Network Predictive Quality of Service)을 추가했다. 이는 잠재적인 통신 문제 발생 시 조기 개입이 가능하도록 네트워크 품질을 예측 평가하는 접근법이다.
울름 대학교는 확률 기반 신뢰도 평가 시뮬레이션을 통해 시스템 복원력의 상당한 향상을 확인시켜 주었다. 프라운호퍼 IEM은 개발 프로세스를 확장해 분산 주행 기능의 회복력 요구사항을 체계적으로 시스템 개발에 반영했다. TÜV SÜD는 법적·규제적 프레임워크 요건을 평가했다.
이와 같은 연구 결과를 바탕으로, ConnRAD 파트너들은 커넥티드 분산 시스템에서 복원력 있는 주행 기능을 개발하기 위한 참조 아키텍처와 종합적인 방법론을 도출할 수 있었다.
이번 프로젝트는 커넥티드 자율주행 모빌리티의 신뢰성과 안전성을 높이는 중요한 토대를 마련한 것으로 평가된다.
AEM(오토모티브일렉트로닉스매거진)
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