항공우주산업기술동향 15 권 1 호 (2017) pp. 151~166 기술동향 에서보실수있습니다. 자율주행과위성항법기반정밀위치결정기술 임성혁 ), 안종선 , 손은성 , 이상우 , 허문범 *1 Autonomous D

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1 항공우주산업기술동향 15 권 1 호 (2017) pp. 151~166 기술동향 에서보실수있습니다. 자율주행과위성항법기반정밀위치결정기술 임성혁 ), 안종선 *, 손은성 *, 이상우 *, 허문범 * *1 Autonomous Driving and GNSS-based Precise Positioning Technology Im, Sunghyuck *, An, Jongseon *, Son, Eunseong *, Lee, Sangwoo *, Heo, Moonbeom *, ABSTRACT 초록자동차는인간의삶에서필수적인도구이다. 하지만복잡한교통으로인해자동차를운전하기위해소비하는시간과노령화에따른노인운전자의증가는편의와안전이라는부분에서자동차의효용성을저하시키고안전도를위협하고있다. 이를극복하기위해자율주행자동차기술이개발되고있고일부자율주행단계는상용화되고있는상황이다. 본논문에서는현재자율주행및위성항법기술현황에대해설명하고자율주행에의위성항법적용사례에대해서술하였다. 위성항법시스템 자율주행자동차 보정시스템 임성혁 안종선 손은성 이상우 허문범 한국항공우주연구원 본부위성항법팀

2 152 임성혁외 / 항공우주산업기술동향 15/1 (2017) pp. 151~ 서론 현대의복잡한교통환경과극심한교통체증에따른운전시간증가는운전자의여가시간부족및피로증가를야기하고 나아가안전성을저하하는문제로자리잡고있다 또한 노령인구증가로인한고령운전자의증가는교통사고증가의원인이되고있다 이러한문제점을극복하고 궁극적으로인간삶의질향상이라는목표를이끌고자전세계는지금자율주행기술개발 상용화라는공동의목표를향해달려가고있다 자율주행기술은미국방성 와 를시작으로본격적으로유명세를타기시작하였다 초기에는완주하는차가없어먼미래의기술로만여겨졌지만 거듭된대회를통해고도화된기술은도심에서의자율주행이현재또는가까운시일내에이루어질수있음을극적으로보여주었다 자율주행을위해사용되는기술은주변인식 물체인식 위치인식등 과판단 인식된정보를기반으로향후행동결정 및제어 인식과판단의결과를토대로차량의물리적행동을유발 와같이세가지기술로분류될수있다 그중에서가장중요한것은주변인식이다 사람의오감과같이스스로판단하기위한모든판단및행동의근거이기때문이다 주변인식을위한센서로는레이더 라이다 초음파 영상 위성항법 관성항법 등이있다 각센서별특징은 표 과같다 위성항법기술을이용하는경우에는항법위성의가시성확보여부및기술의차이에따라최대수 정도의정확도로위치를인식할수있다 그러나수 의정확도를갖는위성항법수신기는수천만원을상회하는고가의장비이므로상용화가요원하였다 센서 레이더 가격 ( 원 ) 수백만 성능 ( 정확도 ) 범위 수미터 300 미터 라이다 천만이상 수센티미터 수센티초음파수만미터 ( 보상후 ) 영상수십 만 위성항법 관성항법 수만 ~ 수천만수천 ~ 수천만 표 1. 센서별특징 100 미터 10 ~20 미터 - - 수밀리미터 - 수십미터 단점 전파흡수물질에취약, 산란으로인한오차발생빛흡수물질에취약, 고가온도 / 습도에따른오차증가, 분해능낮음조도에따른오차변화큼극도심성능저하및터널사용불가 시간에따른오차증가 하지만최근에저가의위성항법수신기를활 용한정밀위치결정기술이개발되었다 그정 확도는수십 정도로정밀지도기반으로차선 을구분할수있을정도이며응용분야에따라 다르겠지만기존의수천만원을상회하는위성 항법수신기를대체할수있을것으로기대하고 있다 본논문에서는국내외자율주행기술개발 동향에대해서술한후위성항법기술및구축 현황에대해설명한다 또한위성항법기술의 효과를극대화하기위한위성항법보강시스템 에대해설명하고위성항법기술의자율주행적 용국내외사례에대해기술하였다 마지막으 로향후위성항법의효과적인사용을위한도 로시스템이갖추어야할요건에대해서술하였 다 2. 자율주행및위성항법동향 2.1 자율주행동향 국가별동향 미국은국방부산하로자율주행자동차경진

3 임성혁외 / 항공우주산업기술동향 15/1 (2017) pp. 151~ 대회를개최하여이를토대로우수한인재를구글과애플에영입할수있게하였으며 년구글이일반도로에서시험운행이필요한시점이되자네바다주가최초로자율주행자동차의시험운행을허용할수있도록인프라구축이나제도개선에주력하였다 이를토대로 년 월말기준으로미국에서는일반도로에서자율주행자동차시험운전이 개주에서가능하다 또한미국정부는 년 월발표된 신미국혁신전략 의 개중점육성분야에서자율주행자동차의조속한상용화를지원하겠다는계획을밝혔다 자율주행자동차에필요한핵심기술개발과성능및안전기준제정 시험운전을위한다양한환경조성등을위해전년대비예산을 배늘리도록하였다 유럽에서 를중심으로 년에자율주행기술개발로드맵보고서 을발표하였다 이보고서에는현재자율주행자동차기술개발수준과사회제도적측면까지고려하여향후자율주행기술의 뿐만아니라유럽내도로체계 법규나제도등을다방면에서고려한기술개발이필요함을명시하였다 이를토대로자율주행자동차관련흐름에맞춰각정부별로다양한정책을내놓고있다 영국정부는자율주행자동차와도로간정보수집 도시정보 새로운음성인식서비스등자율주행관련된프로젝트를지원하기위해 만파운드를투자한다고밝혔다 그리고독일에서는자율주행기능및주행보조시스템시장을선점을위해독일연방교육연구부 는 천만유로의지원계획을발표하였다 이프로젝트에는독일의자동차완성업체인아우디와자동차부품업체인보쉬가참여를하며신기술이탑재된독일자동차생산시스템개발을진행하기로하였다 업체별동향 는 년까지첫번째자율주행차를생산하고 년본격적인시험에돌입할계획으로약 억원을투입하여자율주행차제조혁신센터를설립하는등전기차와자율주행차상용화를위해 년까지약 조원을투입할예정이고미국애리조나 캘리포니아 미시간 개주에서자율주행시험을진행중이며 년부터유럽으로확대 시험차량을 대에서 대로늘릴계획이다 은 차량공유업체 투자 자율주행기술스타트업 인수등공격적행보를보이고있고산하의자율주행개발팀 이자율주행기술개발 관련업체인수 플랫폼전략을진두지휘하고있으며 년 만달러를투자 실리콘밸리에자율주행차연구개발센터건립을발표하였다 그리고 년말 자사의일부캐딜락모델에자회사인 의자율주행시스템 슈퍼크루즈 를옵션으로장착할계획으로 년부터수천대규모의자율주행전기차볼트를 에공급 시험을시작할예정이다 은 년고속도로에서차선변경이가능한차량 년시내자율주행이가능한차량을각각선보이고 년이후완전자율주행차출시를예고하였으며 년 월일본최초로레벨 수준의자율주행기능을탑재한미니밴 세레나 를출시하였다 년 월에는영국에서차세대자율주행프로토타입차량의실제테스트장면을공개하여동테스트에서선보인프로파일럿 단일차선자율주행가능 은신형캐시카이 및리프 에탑재될예정이다 는 년까지시속 km로주행이가능한완전자율주행차출시를목표로하고있다 를자회사로두고있는

4 154 임성혁외 / 항공우주산업기술동향 15/1 (2017) pp. 151~166 는 등이선점하고있는앱기반차량공유및차량호출서비스시장을겨냥하고있으며상용차의경우 고속도로파일럿시스템을장착한 벤츠퓨처트럭 로자율주행을테스트중이며 최근네덜란드에서시범운행을시작하였다 년 월상하이국제모터쇼에서 는자율주행기술이한단계진화하여비포장도로에서도자율주행이가능한더뉴 클래스를공개하였다 년부터레벨 의완전자율주행차상용화목표를제시하여 년자회사 의신형 에레벨 자율주행기술을탑재할예정이며 년완전자율주행기술을적용한최고급전기세단을출시할계획이다 년 월디트로이트모터쇼에서자율주행전기미니버스 버즈컨셉트 를선보였고상용화에근접한미래자율주행기술을소개하였다 는 년완전자율주행차생산을계획으로중국 와협력하여 년 월에자율주행차기술을성공적으로시험하였고 년하반기에는 와함께미국 유럽에서완전자율주행 시리즈차량약 대의시범운행을계획 발표 중이며 년후반부터자사모든차량에자율주행기술을갖춘차를출시할계획이다 는 년레벨 자율주행차출시 년완전자율주행차출시하는것을목표로이미레벨 자율주행기술을확보하였다 년까지 단계완전자율주행기술을확보할계획으로 년 와협력해무인자율주행시스템을장착한 을미국피츠버그에서시험하고있고 년에는중국 스웨덴 영국에서각각 대의 차량을투입해자율주행시험에들어갈예정이다 는부분자율주행기술을양산차량에 도입하여조기상용화에진입을목표로 년 월 반자율주행시스템인오토파일럿 을선보였으며 년말까지미국서부 에서동부뉴욕까지 횡단하는자율주행시험을진행하겠다고계획을발표하였다 또한 년말까지모델 를포함한전차종에완전자율주행을위한소프트웨어와하드웨어를갖추겠다는계획을발표하였다 는세계에서자율주행기술특허를가장많이보유한것으로알려져있으며자사의고도운전지원시스템 가디언 의실용화를목표로 미국자회사가레벨 의자율주행실험차량을개발 공개했다고일본언론이보도 하였고 년까지고속도로에서주행가능한완전자율주행차를개발 시판하고 향후 년내 단계자율주행자동차를내놓을계획이다 는 년까지고속도로자율주행실용화를목표로 년자동브레이크와보행자충돌회피등의기능을갖춘 혼다감지시스템 을차량에탑재하고 년 월에는 기능이적용된약 만달러가격의자율주행차를공개하였으며 년 월 와손잡고자율주행차공동연구를위한검토에돌입하였고 의자율주행전용센서 소프트웨어등을자사의차에탑재 미국내일반도로에서완전자율주행실증실험에착수하였다 그림 1. 위성항법시스템현황

임성혁외 / 항공우주산업기술동향 15/1 (2017) pp. 151~166 155 2.

년대부터군사적인목적을위해미국국방부와 에의해연구를시작하였으며 년 월최초의위성을발사한이후로지속적인연구개발을통해 년정상운용 단계에진입하였고 년미대통령결정각서 에서안정적이고지속적인 무료사용을보장하였으며 년 월 일고의잡음 이제거되었다 우주부분에서는고도 에 시간 시간 분 주기로 개의지구궤도를도는 개의위성으로구성되어있으며 두개의주파수로신호를송출하며 지상부분에는

5 임성혁외 / 항공우주산업기술동향 15/1 (2017) pp. 151~ 위성항법시스템현황위성항법시스템은크게전지구위성항법시스템과지역위성항법시스템 으로분류할수있다 는지구전체를서비스대상으로하는위성항법시스템으로중궤도 만 내외 를선회하는 기의위성군으로구성되며미국의 러시아의 의 와중국의 등을예로들수있다 는정지궤도및준천정궤도위성을사용하여특정지역 대륙 국가 을서비스대상으로하는위성항법시스템으로일본의 와인도의 등을예로들수있다 미국의 년대부터군사적인목적을위해미국국방부와 에의해연구를시작하였으며 년 월최초의위성을발사한이후로지속적인연구개발을통해 년정상운용 단계에진입하였고 년미대통령결정각서 에서안정적이고지속적인 무료사용을보장하였으며 년 월 일고의잡음 이제거되었다 우주부분에서는고도 에 시간 시간 분 주기로 개의지구궤도를도는 개의위성으로구성되어있으며 두개의주파수로신호를송출하며 지상부분에는 개의중앙제어국 과 개의감시국 으로구성되며위성시계오차보정및작동상태감시 위성궤도추적및조정의기능을수행한다 의정확도는민간용 코드를사용할경우위치오차 시각오차 이 며 는민간용서비스를무료로개방함으로써전세계위성항법시장을사실상독점하고있고위치및시각정보는미국을포함한전세계에서중요인프라로서의기능을수행하고있다 의성능개선요구및 의 시스템에대한비교우위확보를위해서현대화계획을추진중에있고 년부터새로운항법신호주파수인 밴드및군사용 코드가추가된 세대 위성들을발사하고 년 월 일에는 보정신호테스트를위한신호전송시작하였으며 년 월 핵심비행소프트웨어의테스트를완료하였다 년 월 일부터 신호의 기능테스트를시작하는등현시스템보다더정밀하며외부신호에강인한항법정보를제공하기위해시스템을고도화하고있다 그림 2. 개발단계별 GPS 위성그림 3. GPS 현대화단계

6 156 임성혁외 / 항공우주산업기술동향 15/1 (2017) pp. 151~166 을위한첫번째 해외지상국을브라질의수도에설치했다고발 표하였다 유럽의 그림 4. GLONASS 현대화단계 러시아의 년부터개발을시작하였으며 년 월첫번째위성을발사하였고총 기 기주위성 기보조위성 의위성들을고도 의중궤도에 의궤도경사각을가지도록배치할계획이었으나구소련붕괴이후재정적어려움으로인하여정상적으로운영하지못하였으며 년 월에발사된 기의위성을포함하여 년 월기준으로 기의위성으로불완전운영되고있었으나정상운영을위하여추가적인위성발사를통해 년말에총 기의위성을가동하는중이다 러시아항공우주국 에서 년에서 년까지 년간현대화계획을추진하였으며 년 기 년 기로구성된시스템을목표로 년부터개발을시작한 타입의신형위성을 년 월 일에러시아플래세츠크우주발사기지에서발사하였다 위성이후 위성으로교체를계획하고있으며이를통하여위성의크기와질량이 에비교할때절반수준으로줄어들며수명도 년이상이될것으로예상되고있다 제 의민간신호를 주파수대역에포함시켜측위정확도를향상이예상되고 년 월에는항법시스템의정확도를향상시키는 는 년부터전지구위성항법시스템구 축에착수하였으며 년 월각료이사회에 서 계획이승인되어 년 월 를결성하여사 업을추진을시작하였으며 년 월첫번 째시험위성인 를성공적으로발사하였 다 년 월부터는 에서 로업무가이관되어 가구축되었으며 는최초의민간 용위성항법시스템으로총 억유로 약 조 원 을투자하여총 기 기주위성 기보 조위성 의위성들을고도 의궤도에 배치하여 년부터서비스를개시할예정이 었으나국내외상황의변화로인하여지연되어 년부터서비스의개시가예상된다 는 개의주파수대역에의하여전송 개의주파수대역은 와겹침 되며 개의반송파에는총 개의 신호가전송되도록구성되어있다 서비스종류 Open Service (OS) Safety-of-Liv e Service (SoL) Commercial Service (CS) Public Regulated Service (PRS) 표 2. Galileo 서비스종류 서비스종류 - 시각과위치서비스위주의무료서비스 - 단일 / 이중주파수측위가가능 - 주로항법분위사용목적 - 정확도는 OS 와동일하나, 높은무결성제공 (GPS L5 에대응 ) -2 개의상업용신호 (E6B, E6C) 를이용한높은정확도유지 - 경찰, 소방, 구급, 군응용분야와같은공공목적을위한서비스 -PRS 접근은 EU 국가들에의해관리

7 임성혁외 / 항공우주산업기술동향 15/1 (2017) pp. 151~ 년발사계획이었으나연기되었고 년 월이후로계획이조정되었으며 년 월 을완료하고 년중반 을완료하였다 년 월 일 첫번째 위성 기 발사성공이후 년 월 일항법탑재체실험을시작하여 년 월 일 항법위성 신호전송시작하였다 중국의 중국은 년까지 기의위성을발사하여전지구적인위성항법시스템구축을목표로추진중에있으며정확성에있어서는위치오차 시각동기오차 속도측정오차 의성능이예상된다 제공하는항법서비스는 와같이공개서비스와군용서비스를제공할예정이다 년 월 일에 에누락되었던항법위성의궤도정보가기록된항법메시지내용포함한위성항법시스템의 발표하였고 년항법위성시스템 의지상시스템개발이승인되는등항법위성의정확도를향상시키고있는중이다 위성항법관련핵심기술확보를위해 의 프로젝트에참여하고있으며 년 월중국은 의 프로젝트참여하였다 그림 5. 중국 Beidou 개발단계 전지구적인위성항법시스템구축이전에는 그림 와같은정지궤도위성인 를이용하여 에서 그리고 에서 의서비스지역을가지는지역위성항법시스템을제공할계획이다 일본의 일본의 은 의보완및서비스증대를위하여민 관합작으로 년부터개발을시작하여 년 월 일에쏘아최초의항법위성인 를궤도상에안착시켰다 현재추가적으로 개의 위성이발사되어운용될예정이며일본 동북아 호주등에항법신호서비스가가능하도록 자궤도로선회한다 는현재총 종류의신호를송신하고있으며 호환가능한신호인 에대해서비스를제공하고별도로항법성능향상을위해 신호및테스트및실험용신호인 신호를송신하고있으며향후 까지 기의항법위성을통해서비스제공이예정되어있다 3. 위성항법보정및자율주행적용 3.1 위성항법위치결정정확도향상 위성항법은많은장점에도불구하고몇가지취약점을갖고있다 위성항법신호는항법위성에서사용자에게전달되는경로에많은오차발생요인이존재하게된다 위성항법오차의종류에는위성궤도오차 위성시계오차 위성데이터오차 전리층지연 대류층지연 신호왜곡 다중경로를포함한난수신신호 수신기오차등을포함한다 그림 은위성항법오차의종류를설명하고있다

158 임성혁외 / 항공우주산업기술동향 15/1 (2017) pp. 151~166 그림 6. 위성항법신호오차요인 그림 8.

위성항법신호오차제거방법위성항법신호의오차는대부분 기법으로제거가가능하다 기법은이미위치를정확히알고있는기준국에서사용자에게보정정보 를보내고사용자는이를활용하여위치를결정하는방법이다 그림 은 의원리를설명하고있다 의종류는코드측정값을활용하는경우와반송파측정값을활용하는경우로나눌수있다 그림 은

) Multipath ( 다중경로오차 ) Measurement noise ( 측정오차 ) 5.0 m 0.4 m 0.5 m 0.2 m 2.5 m 0 m 1.5 m 0 m 0.6 m 0.6 m 0.3 m 0.

8 158 임성혁외 / 항공우주산업기술동향 15/1 (2017) pp. 151~166 그림 6. 위성항법신호오차요인 그림 8. 보강항법시스템종류및국가별현황 국내위성항법보정정보제공현황국내에서가장많이사용하는 는실제차량의위치와 잠재적인오차가발생하여차로구분수준의위치결정에한계가있다 표 3. GPS 발생요인별오차 그림 7. 위성항법신호오차제거방법위성항법신호의오차는대부분 기법으로제거가가능하다 기법은이미위치를정확히알고있는기준국에서사용자에게보정정보 를보내고사용자는이를활용하여위치를결정하는방법이다 그림 은 의원리를설명하고있다 의종류는코드측정값을활용하는경우와반송파측정값을활용하는경우로나눌수있다 그림 은 를기본원리로무결성 정보까지제공하는보강항법시스템을설명한것이다 오차발생요인잠재오차통상오차 Ionosphere ( 전리층지연 ) Troposphere ( 대류층지연 ) Ephemeris data ( 위성궤도정보오차 ) Satellite clock drift ( 위성원자시계오차 ) Multipath ( 다중경로오차 ) Measurement noise ( 측정오차 ) 5.0 m 0.4 m 0.5 m 0.2 m 2.5 m 0 m 1.5 m 0 m 0.6 m 0.6 m 0.3 m 0.3 m 계 ~ 15 m ~ 10 m * 출처 : Diana Cooksey, Understanding the Global Positioning System (GPS), MSU GPS Laboratory, Department of Land Resources and Environmental Sciences, Montana State University-Bozeman h t t p : / / w w w. m o n t a n a. e d u / g p s / u n d e r s t d. h t m l

임성혁외 / 항공우주산업기술동향 15/1 (2017) pp. 151~166 159 그림 9. GPS 와 DGPS 개요 * 출처 : 해양수산부홈페이지 (http://mof.go.

전용수신기의가격은대부분 만원이상으로소비자의부담이크며 건물등장애물이많은곳에서는정확도가떨어지는단점이있으며특히가격대비성능이낮아차로구분수준의위치결정에실제적인활용이어렵다는데문제점이있다 차세대위성항법보정시스템 는정지궤도위성을이용하여수신기와위성간의거리오차 위성궤도및시계오차

SBAS 개요 * 출처 : 한국항공우주연구원내부자료 (2013) 는항공용으로사용할경우위치정확도 무결성 성능을항상보장하는바 를육상용에적용할경우전반적으로 의위치정확도성능은향상되지만 차로 구분을할수있는수준의성능을위해서는추 가적인기술개발이필요할것으로판단된다 개활지에서

9 임성혁외 / 항공우주산업기술동향 15/1 (2017) pp. 151~ 그림 9. GPS 와 DGPS 개요 * 출처 : 해양수산부홈페이지 ( 는 의일종으로이러한 의오차를줄이기위한시스템의통칭으로국내에서는해양수산부의시스템을일컫는시스템의명칭으로주로사용하고있다 해양수산부의 시스템은전국에 개기준국을세워기존 의오차를줄인위치결정기술이적용된시스템으로서 선박항해 연구 측량등특수목적에주로이용되고있다 그러나이 전용수신기의가격은대부분 만원이상으로소비자의부담이크며 건물등장애물이많은곳에서는정확도가떨어지는단점이있으며특히가격대비성능이낮아차로구분수준의위치결정에실제적인활용이어렵다는데문제점이있다 차세대위성항법보정시스템 는정지궤도위성을이용하여수신기와위성간의거리오차 위성궤도및시계오차 전리층지연등에대한보정정보를보다광범위한지역에제공하기위한시스템으로주로항공기항법을지원하기위한목적으로국토교통부에서추진중에있으며 년상용화를목표로 년부터연구개발에착수하였다 그림 10. SBAS 개요 * 출처 : 한국항공우주연구원내부자료 (2013) 는항공용으로사용할경우위치정확도 무결성 성능을항상보장하는바 를육상용에적용할경우전반적으로 의위치정확도성능은향상되지만 차로 구분을할수있는수준의성능을위해서는추 가적인기술개발이필요할것으로판단된다 개활지에서 기준국장비를활용하여 움직이지않는상태에서측정하는경우 이내의위치결정정확도를얻을수있을것으 로예상된다 육상교통상황특히 도심및준도심상황에 서차로구분을위한 내외위치결정정확도 를얻기위해서는추가적인센서가필요하다 육상교통수단은가로수 고층건물 고가도로 등과같이가시성과신호의수신감도가나쁜 지역을주행하는경우가많아서특히오차발생 의가능성이커진다 그림 과같은육상교통환경에서다중 경로및순간적인신호단절이발생하여 처럼개활지에서측정한위치결정정확도획득 이불가능하다

위성방송위성궤도동일 위성궤도와 코드기반의보강정보전송을위해서한국해 양연구원주도로 년 월부터 년 월까 지 기술개발이 수행되었으며이연구의결과로지상테스트베 드및가상사용자성능평가 시범시스템운용및활용방안이제시되었다 는소프트웨어에서는코드기반 보정정보를생성하며 무결성알고리즘은

10 160 임성혁외 / 항공우주산업기술동향 15/1 (2017) pp. 151~166 그림 11. 육상교통환경위성항법신호관측환경 * 출처 : 한국항공우주연구원내부자료 (2013) 그림 12. SBAS 의육상교통활용시한계점 * 출처 : 한국항공우주연구원내부자료 (2013) 정지궤도위성의기하학적특성으로인 하여육상교통에서활용시장애물이많은지 역에활용이거의불가능하고 위성은지 구적도면에놓여있으므로 서울을기준으로주 변에고도각 도이하에서 장애물이없어야관측가능하다 그림 와같이주위건물때문에위성을 바라볼수없는경우위성방송 설치가 안되는이유와동일하다 위성방송위성궤도동일 위성궤도와 코드기반의보강정보전송을위해서한국해 양연구원주도로 년 월부터 년 월까 지 기술개발이 수행되었으며이연구의결과로지상테스트베 드및가상사용자성능평가 시범시스템운용및활용방안이제시되었다 는소프트웨어에서는코드기반 보정정보를생성하며 무결성알고리즘은 수신기가위치정확도를매초마다계산하여자신의위치값으로부터벗어나는정도를확인하는수준으로위치오차의검출기능만을수행하므로육상교통사용자의무결성을만족하는수준에는한계가있다 국토지리정보원은 년부터 시스템을원내국토공간정보센터 중앙센터에설치하였으며 년 월 일자로전국 개상시관측소를이용하여 실시간정밀 측량서비스 를제공하기시작하였다 현재는 구 행정자치부의관측소를통합하여전국 개이상의상시관측소를이용한 서비스를제공하고있으며 상시관측소망내부나망외부에관계없이네트워크를이용하여서버에연결한후이동점의위치근처에가상기준점을생성하여수 의정밀한측량을할수있도록서비스를제공하고있으며시스템구성은다음 그림 과같다 시스템의중앙국서버하드웨어는 서버 대 서버 대로구성되어있으며 소프트웨어와홈페이지서비스를위한 소프트웨어 데이터베이스관리를위한 로이루어진다 그리고 소프트웨어는 으로이루어지면 은수신기로부터관측데이터의실시간수집 파일생성 관측자료통계및무결성검증 싱글베이스 보정치생성등의역할을수행한다 또한 은 의보정치를생성하며 은전리층및대류권오차및위성궤도오차모델링과모델링에따른 보정치를생성한다

임성혁외 / 항공우주산업기술동향 15/1 (2017) pp. 151~166 161 그림 14. 차로구분교통인프라실용화과제개요 그림 13.

대일기반보정정보의전송이이루어지므로동시사용자의수가제한된다 위성항법교통인프라기술개발육상교통환경에서위성항법을기반으로차로구분수준의위치결정기술을개발하기위하여한국항공우주연구원은국토교통부로부터 위성항법기반교통인프라기술개발

이때위성항법반송파기반다중기준국네트워크를활용하여넓은지역 이상 에서차로구분이가능한수준의위치정확도를확보하고육상교통환경에서위성항법신호의고장검출을수행하여신뢰도를높이는연구수행을완료하였다 본연구결과를실용화하기위하여국토교통부로부터실용화과제

11 임성혁외 / 항공우주산업기술동향 15/1 (2017) pp. 151~ 그림 14. 차로구분교통인프라실용화과제개요 그림 13. VRS 시스템구성 의통신구성은중앙제어국의경우 전용선과라우터 으로이루어지며기준국은 라우터 으로구성된다 사용자는휴대폰과 수신기를가지고 측량을실시한다 측지측량용으로개발된시스템이므로실시간성과 대일기반보정정보의전송이이루어지므로동시사용자의수가제한된다 위성항법교통인프라기술개발육상교통환경에서위성항법을기반으로차로구분수준의위치결정기술을개발하기위하여한국항공우주연구원은국토교통부로부터 위성항법기반교통인프라기술개발 과제를수탁하여연구를수행하였다 본과제에서육상교통환경에서위성항법기반위치정보제공기술을개발하여도로주행중에차로구분수준 최대허용오차 이하 의위치결정을수행할수있는원천기술을개발하는것을목적으로하고있다 이때위성항법반송파기반다중기준국네트워크를활용하여넓은지역 이상 에서차로구분이가능한수준의위치정확도를확보하고육상교통환경에서위성항법신호의고장검출을수행하여신뢰도를높이는연구수행을완료하였다 본연구결과를실용화하기위하여국토교통부로부터실용화과제 차로구분정밀위치결정교통인프라기술실용화연구 를수탁하여 그림 와같이연구를진행중이며 년에완료될예정이다 3.2 위성항법의자율주행적용동향 미국미국의 는육상교통환경위치결정관련연구개발을주관하고있으며다양한연구기관과대학이참여하였다 대표적인과제로 은 년에시작되었으며지능형통합충돌경고시스템을개발하는것이주요한목적으로위성항법장비는 그림 와같이 의일부로장착되어서연구에필요한경도 위도 헤딩 속도 시각정보를제공한다 이때활용한위치결정기법은 가활용되었다 그림 15. IVBSS의위성항법활용장비

12 162 임성혁외 / 항공우주산업기술동향 15/1 (2017) pp. 151~166 환경측면에서다양한효과를목표로하고있다 특히 그림 과같이 를이용한위치결정을하여 통신을통해정보제공을한다 유럽 그림 16. CICAS-V 의위성항법활용장비그림 17. Connected Vehicle의위성항법활용장비 프로젝트는 년부터 년까지교차로충돌방지및운전자경고시스템개발을완료하였다 주요목적은교차로에접근하는운전자에게교통신호위반및보행자출연등의경고를보내운전자가교차로진입시적절한행동을할수있도록도와주는것으로 모듈을 그림 과같이 社의수신기를사용한 시스템을활용하였다 년부터 년까지는 프로젝트가진행되었다 이는미시간앤아버주변에서개발한차량단말을가지고 서비스대규모실도로검증을성공적으로마쳤으며 년부터 년까지 대규모프로젝트가진행되어 크게안전 이동성 유럽의육상교통위치결정과관련된사업은크게 가지가있으며이중 는끊임없는무선통신방식을활용하여차량과도로간의상호정보교환시스템을구축하였다 의다양한응용서비스는전용 를통해제공되고 에사용된전용 에는위성항법장비가탑재되어있으며오도미터 를함께활용하여차량의위치결정에활용되었다 년이후로는 등의지정구간시범서비스운영을하는 프로젝트가유럽등지에서진행중이며 는프랑스내 대차량및 도로구간을대상으로 인프라를구축하여시범운영하는프로젝트이고 는지중해구간에서교통정보를제공하는인프라를구축하여국경지대화물교통및정체구간관리효율화사업이며 또한유럽 개국교통정보제공서비스를시범운영하는프로젝트이다 분야의 활용에관련한프로젝트로는 년부터진행되고있는 프로그램이있다 는 인 와 를활용한어플리케이션개발지원및사업개발환경을조성중이며 기술적으로는위성항법도로활용에요구되는무결성을실시간도심실험으로검증하였다

임성혁외 / 항공우주산업기술동향 15/1 (2017) pp. 151~166 163 그림 19. Mazda Atenza ASV-5 통신시스템 그림 18.

긴급차량정보제공지원등의기술을개발하여교통사고방지기술을연구하였으며최근종료된 단계에서 를 그림 와같이개발하였으며 차재센서에 위치정보를 통신에이용하였고 노면전차와의연계에서도 위치정보를활용하였다 통신에서는 및일반 센서를이용하여위치결정오차는약 수준이다 는히로시마시내주행실험을통해시스템성능검증을하였다 국내 연구단은 년부터 까지한국교통연구원을비롯한교통 통신분야의총

13 임성혁외 / 항공우주산업기술동향 15/1 (2017) pp. 151~ 그림 19. Mazda Atenza ASV-5 통신시스템 그림 18. COOPERS 의위성항법활용장비유럽은위와같이유럽연합의전폭적지원하에 연구개발 표준화에노력을하고있으며 자율주행실현을위한연구개발또한병행되고있다 일본일본국토교통성의 는일본의 관련기술개발대표사례로 년부터진행되고있다 프로젝트는자동차의안정성향상을위한전자장비등의신기술을적용하여교통사고방지와그피해절감을목적으로프로젝트를통하여추돌및충돌방지지원 우회전시충돌방지지원 긴급차량정보제공지원등의기술을개발하여교통사고방지기술을연구하였으며최근종료된 단계에서 를 그림 와같이개발하였으며 차재센서에 위치정보를 통신에이용하였고 노면전차와의연계에서도 위치정보를활용하였다 통신에서는 및일반 센서를이용하여위치결정오차는약 수준이다 는히로시마시내주행실험을통해시스템성능검증을하였다 국내 연구단은 년부터 까지한국교통연구원을비롯한교통 통신분야의총 개전문기관이참여하여연구를수하였다 연구목표는실시간교통정보를시간과공간제약없이제공 모든생활영역구분없이언제어디서나원하는서비스및교통상황에맞는맞춤형최적의교통정보서비스를가능하게하는유비쿼터스환경의미래교통시스템개발을목적으로수행되었다 에서위성항법위치결정방법으로 를사용하며 관성센서를함께사용하여위성항법신호가수신되지않는지역에서위치결정을수행하는것이다 스마트하이웨이사업단은국토해양부에서수립한 건설교통 혁신로드맵 에서 사업 이 으로선정되어추진됨에따라 년부터착수하여 년까지진행되었으며 세계최고수준의빠르고편안한지능형녹색도로를실현하기위하여 와자동차기술을융합시켜교통사고를사전에예방하고편리한녹색고속도로핵심기술을개발하고실용화하는것이목표이다 위치결정방법으로위성항법이사용되고있으며상용소프트웨어를활용한정밀위치결정방법이사용되었다

164 임성혁외 / 항공우주산업기술동향 15/1 (2017) pp. 151~166 감사의글 그림 20. 스마트자율협력주행개념도이의후속과제로자율주행을위한 스마트자율협력주행도로시스템개발 과제가 년도시작되어그림과같이자율주행을위한인프라측면의기술을개발하고있다 본과제의결과물은향후최초의자율주행지원고속도로인 구리 세종 간고속도로에설치될예정이다 4.

14 164 임성혁외 / 항공우주산업기술동향 15/1 (2017) pp. 151~166 감사의글 그림 20. 스마트자율협력주행개념도이의후속과제로자율주행을위한 스마트자율협력주행도로시스템개발 과제가 년도시작되어그림과같이자율주행을위한인프라측면의기술을개발하고있다 본과제의결과물은향후최초의자율주행지원고속도로인 구리 세종 간고속도로에설치될예정이다 4. 결론 본논문을통해국내외자율주행및위성항법현황을설명하였다 또한위성항법신호의오차를제거하는 시스템과자율주행에의적용사례를서술하였다 하지만위성항법기술은정확도뿐만아니라무결성측면에서극복해야할부분이많다 특히 지상에서의다중경로로인한오차발생은통계적인해석이불가능하여무결성판단을어렵게한다 따라서위성항법기술이자율주행에사용되기위해서는도로인프라건설시위성항법신호를저해하는요소 소음방지벽 전광판 표지판등위성항법신호의가시성을저해하는요소 를최소화하고최소한의시뮬레이션을통한가시위성관측환경분석을통한도로인프라설계반영이필요할것이다 향후위성항법시스템의가용성은날로향상될것이다 하지만위성항법신호의내재된한계를극복할수있는방안에대한연구를지속한다면앞으로위성항법기술은자율주행을위한필수적인기술이될것이다 이연구는국토교통부교통물류연구사업 차로구분정밀위치결정교통인프라기술실용화연구 의연구비지원 에의해수행되었습니다 참고문헌 최주한 주요국가 업체별자율주행자동차의기술발전동향과성장과제 정보통신방송정책 제 권 제 호 통권 호 이은성외 명 육상교통환경의위성항법위치결정성능향상을위한기술동향 항공우주산업기술동향 제 권 제 호 이재환 자율주행차주요업체동향과시사점 정보통신기술진흥센터정기간행물 호 년 박세환 텔레매트릭스관련표준기술및시장동향 제 권

15 임성혁외 / 항공우주산업기술동향 15/1 (2017) pp. 151~ 전황수 이원범 주행세 과금체계구현을통한교통서비스기능향상 아주대학교석사논문 변태영 김동주 기반의 차량간통신의실험적성능평가 한국산업정보학회논문지 제 권 제 호 오성호 차량운전안전향상 미국엔텔리드라이브사례 도로정책브리프 제 호 정도현 미국의지능형자동차개발및실용화지원프로젝트 프로젝트를중심으로 오성호 유럽쿠퍼스 의특징과시사점 도로정책브리프 제 호 강연수 기술개발현황 한국통신학회지 제 권 제 호 스마트하이웨이사업단홈페이지 이은성 위성항법기반육상교통환경정밀위치결정기술 지상파 기반 실험방송세미나 박재익외 명 이동체이동체속도정보와안테나기저선거리를활용한반송파위상측정값의고장검출방법 한국항행학회논문지 제 권 제 호

16 166 임성혁외 / 항공우주산업기술동향 15/1 (2017) pp. 151~166 홈페이지 위성항법기반교통인프라기술개발 상세연구내용기술서 한국항공우주연구원

과 일정 범위에서만 사용할 수 있는 지역보강 시스템 (Local Area Augmentation System)으로 구분된다. 위성항법 시스템은 우주 공간의 위성을 이용하여 사용자 의 정확한 위치 및 시각 정보를 제공하는 측위 시스템이 다. 기상 조건에 상관없이 연속적이

과 일정 범위에서만 사용할 수 있는 지역보강 시스템 (Local Area Augmentation System)으로 구분된다. 위성항법 시스템은 우주 공간의 위성을 이용하여 사용자 의 정확한 위치 및 시각 정보를 제공하는 측위 시스템이 다. 기상 조건에 상관없이 연속적이 위성항법 시스템을 활용한 교통체계 위성항법 시스템은 위성을 이용하여 사용자의 정확한 위치와 시각 정보를 제공하는 측위 시스템으로 1960년대 미국에서 군사적인 목적을 위해 연구하기 시작했다. 교통 분야에서는 내비게이션 서비스를 비롯해 위치 측정, 선박과 항공기의 항법 기능, 차량 감시 및 제어, 재난 구조 등다양한 분야에서 이용 하고 있다. 김 장 환 한국교통연구원