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1 수시 17-5 자율주행차량에대응한첨단교통인프라정책방안연구 - 도로운영방안을중심으로 - A Study on the Smart Transportation Infrastructure Policy to Respond to of the Age of an Autonomous Vehicle 오성호, 박종일, 윤태관

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3 수시 자율주행차량에대응한첨단교통인프라정책방안연구 - 도로운영방안을중심으로 - A Study on the Smart Transportation Infrastructure Policy to Respond to the Age of an Autonomous Vehicle 오성호, 박종일, 윤태관

4 연구진오성호국토연구원연구위원 ( 연구책임 ) 박종일국토연구원책임연구원윤태관국토연구원책임연구원 연구심의위원이백진국토연구원연구위원김호정국토연구원선임연구위원이상건국토연구원선임연구위원김대종국토연구원연구위원김경석공주대학교교수강경표한국교통연구원연구위원

5 약어목록 ABS ACC ADAS AI ARS ASV AV AVI BA BRT CA CACC CCTV C-ITS CNS COOPERS COSMO CV CVIS DFS DMS DOT DSRC DSSS ECU ERTRAC ESP FCW FHWA GPS HCM HIDO HOV ICT IoT ISTEA Anti-lock Brake System Adaptive Cruise Control Advanced Driver Assistance Systems Artificial Intelligence Automatic Response System Advanced Safety Vehicle Autonomous Vehicle Automatic Vehicle Identification Braking Assistance Bus Rapid Transit Collision Avoidance Cooperative Adaptive Cruise Control Closed Circuit Television Cooperative Intelligent Transport System Car Navigation System COOPerative systems for intelligent Road Safety Cooperative Systems for sustainable Mobility and Energy Efficiency Connected Vehicle Cooperative Vehicle-Infrastructure System Driver Feedback Sign Dynamic Message Sign Department of Transportation Dedicated Short Range Communication Driving Safety Support Systems Electronic Control Unit European Road Transport Research Advisory Council Electronic Stability System Forward Collision Warning Federal Highway Administration Global Positioning System Highway Capacity Manual Highway Industry Development Organization High Occupancy Vehicle Information Communications Technology Internet of Things Intermodal Surface Transportation Efficiency Act

6 ITS KDI LCS LDM LDWA MPR NAV NCSL NHTSA NV OBU RSE SAE SIP TCS V2I V2V V2X VDS VICS VII VMS WAVE Intelligent Transport System Korea Development Institute Lane Control Sign Local Dynamic Map Lane Departure Warning Assistance Market Penetration Rate Non Autonomous Vehicle National Conference of State Legislatures National Highway Traffic Safety Administration Night Vision On-board Unit Road Side Equipment Society of Automotive Engineers Strategic Innovation Promotion Program Traction Control System Vehicle to Infrastructure Vehicle to Vehicle Vehicle to Everything Vehicle Detection System Vehicle Information & Communication System Vehicle Infrastructure Integration Variable Message Sign Wireless Access in Vehicular Environments

7 요약 SUMMARY 1. 연구의개요 연구의배경및필요성 자율주행차량이란스스로도로환경인식, 위험요소판단, 주행경로계획, 차량제어등이가능한자동차를뜻함 자율주행차량은그기술수준에따라레벨 0~5로나눌수있으며 (SAE, 2016, p.2) 2017년현재 2단계수준이고 2020년 3단계, 2025년 4단계를예상함 자율주행차상용화는국민의이동성과편의성을향상시켜지역간통행증가와궁극적으로지역발전에긍정적영향을미칠것으로기대됨 자율주행으로인한교통부문의도입효과는 < 표 1> 과같음 표 1 자율주행차량도입에따른효과 유형효과상세내용 운전자 도로운영자 주행편의성주행안전성주행효율성초고속성도로효율성도로안전성친환경성 운전자의피로, 음주여부와무관하게주행차내에서운전대신기타업무가능 돌발상황에대한자동대응으로운전자인지반응한계를극복해사고감소 정보력을바탕으로최단거리검색및주변사고상황등파악을통한통행시간단축 첨단기술과안전성을기반으로초고속주행이가능해져통행시간단축 도로낙하물또는사면붕괴등에즉각적대응이가능해져사고감소 짧은차두거리유지로도로용량증가및정체감소 불필요한가 감속, 경제속도유지등으로환경개선 자료 : 저자작성 요약 i

8 국토교통부예측에따르면, 2020년전후부터레벨 3,4단계의자율주행차량이본격상용화될시기까지자율주행차량과일반차량이도로를공유할것으로예상됨 이때, 기존도로인프라에대한인식한계와예기치못한돌발상황에대한대응력부족및도로이용자행태에대한이해부족으로안전문제가제기됨 또한, 짧은차두거리의군집주행이불가능해도로용량극대화를통한도로이용효율향상효과를기대하기는어려움 따라서, 자율주행차량의효율을극대화하기위해기존첨단교통인프라기술을검토하고자율주행차량의도입비율및시기에따른단계별효율적운영방안에대한정책검토가필요함 연구의목적 본연구는자율주행차량의기술수준및국내 외동향을분석하고, 이에따라자율주행차량도입비율에따른효율적대응단계를 1~3단계로구분하여각단계별정의와자율주행차량도입기대효과에대해분석함 또한, 기존첨단교통인프라에대해검토하고, 자율주행차량에대응한첨단교통인프라에대한정의를통해제시된각단계별자율주행차량의효율을극대화할수있는첨단교통인프라운영방안모색을목적으로함 연구의범위와방법 기준년도는 2016년으로하되구득이어려운경우가장최근자료를활용함 레벨 5 자율주행차량 (SAE Standard J3016 ) 을기준으로연속류기본구간을대상으로첨단교통인프라정책추진방안을제시함 ii

9 2. 자율주행차량과첨단교통인프라 자율주행차량 정부는자율주행차량기술개발은선진국보다늦게시작했지만제도 기반시설조기구축으로상용화시기를단축해 2020년자율주행차량상용화 ( 레벨 3의부분적자율주행 ) 를목표로함 자율주행차량은 2020 년경상용화되고 2030 년에는신규자동차의 75% 에이를것으로예상 ( 이재관, 2015, p.3) 자율주행차량의특성상도로인프라, 자율협력주행차, 통신및기타운영관리시스템의연계가필수적이며이를위해서는중앙정부의협력연구개발및역할분담이매우중요 미국은 2017 년현재총 33개주가자율주행차량주행을법적허가했으며, 2020 년까지첨단운전자보조시스템 (ADAS) 을장착한자율주행차량기술이완성되어제한적인주행을목표로설정 유럽은자율주행차량로드맵에서 2018 년기술검토완료, 2021 년까지파일럿테스트, 2022 년법제도마련후 2025 년에상용화를예상하고있음 (ERTRAC, 2015, p.35~37)) 일본은 전략적이노베이션창조프로그램 (SIP) 의 10대과제중하나로자율주행을선정하고 2020년까지시스템개발및보급을지원하여 2020년후반완전자율주행차량의실현을목표로함 그러므로자율주행차량과첨단교통인프라연계를위한현황검토및정의, 효과적정책제시를통해선진국의자율주행차량기술개발및상용화속도에대응할수있을것으로기대함 첨단교통인프라 첨단교통인프라란자율주행차량관련기반시설뿐만아니라기존의지능형교통체계 (ITS) 부터협력지능형교통체계 (C-ITS) 에이르기까지다양한시스템을포함함 요약 iii

10 ITS (Intelligent Transport System) 는도로설치물을이용하여교통정보를수집및제공하는장치가첨단교통인프라로정의됨 C-ITS (Cooperative ITS) 는차량과차량, 기반시설, 기타통신을통해교통정보를수집및제공하였으므로첨단교통인프라는노변설치물과차량내설치장비 (OBU) 임 자율주행차량에대응한첨단교통인프라는 자율주행차량과일반차량의안전하고효율적주행을지원하는모든인프라 로정의하고도로시설물, 도로 교통정보수집및통신노변설치물 (RSE), 정밀전자지도기반동적정보시스템 (LDM), GPS 지역수신 제어국, 운영센터로구성됨 그림 1 자율주행차량에대응한첨단교통인프라 자료 : 저자작성 iv

11 3. 자율주행차량에대응한첨단교통인프라정책방안 자율주행차량도입에따른전략적대응단계 일반차량과혼재시, 자율주행차량및시스템은일반차량, 운전자, 도로및환경조건, 교통상황등에영향을받기때문에성능및그효율을극대화하지못할것으로예상됨 자율주행차량의도입에따른효율극대화와선진국에비해뒤쳐진국내자율주행기술개발및상용화속도에대응하기위해단계를구분하고단계별전략적첨단교통인프라정책을제시해야함 대응단계는전체차량중자율주행차량도입비율에따라도입초기, 활성화, 안정화세단계로구분함 그림 2 자율주행차량도입에다른전략적대응 3 단계 자료 : 저자작성 자율주행차량전략적대응단계별첨단교통인프라정책 1 단계에서는자율주행차량의운행을위해기존도로인프라의첨단화를통해 효율적이고안전한운전을지원해야함 요약 v

12 각첨단교통인프라의구축방안은 < 표 2> 와같음 표 2 첨단교통인프라구축방안 첨단교통인프라 도로시설물 교통상황정보수집노변설치물 (RSE) 정밀전자지도기반동적정보시스템 (LDM) GPS 지역수신 제어국 운영센터 구축방안 자율주행차량의인지성능향상을위한차선표시방안 자율주행차량의카메라의시인성을향상할수있는도로표지 교통상충점의기하구조개선 기설치된 RSE 를통해다양한정보를송신하고, 선택적정보를수신할수있는서비스개발이필요 정적 동적데이터의가공및처리가가능한전자지도개발을통해차량센서의한계를극복 차량및특정상황의정밀한위치정보를수집및가공할수있는능력 다양한데이터를저장 가공할수있는용량 처리능력 자료 : 저자작성 2단계는자율주행차량의증가로인한일반차량과혼재주행에서발생할수있는이슈를해결하기위해자율주행차량과일반차량의분리가필요한단계를의미함 분리운영을위한자율주행차량의비율은다음수식을통하여산정함 여기서, V AV= 첨두시시간당자율주행차량통행량 V NAV= 첨두시시간당일반차량통행량 N= 편도차로수 W= 가중치 (W 1, 정책적가중치, 작을수록자율주행차량에가중 ) ( 자료 : 저자작성 ) 자율주행과일반차량분리운영시, 자율주행차량의군집운행이가능해져도로용량극대화달성으로도로효율향상과불필요한가 감속및차로변경을최소화로인한온실가스배출량감소로환경개선효과가기대됨 3단계는안정화단계로자율주행차량비율의증가로이에따른다양한요구가있을것이며, 그중하나로서초고속성에대한사회적합의와요구가있을것으로예상됨 vi

13 첨단기술을장착한자율주행차량비율의증가로인한도로안전성이개선되고이에따른초고속통행에대한수요증가로도로제한속도를상향해야할필요성이대두될것임 기존도로기반시설활용시, 기설계된기하구조는안전상의문제로제한속도를상향시키기어려워, 초고속적합설계의신규도로구축 ( 자율주행차량전용도로 ) 이필요함 요약 vii

14 viii 표 3 자율주행차량에대응한첨단교통인프라정책요약 단계기대상황 자율주행차량에대응한첨단교통인프라정책 정책案고려사항장점및기대효과 제 1 단계 ( 도입초기 ) - 일반차량의비율이여전히높은상태 - 자율주행기술로인해운전자는운전업무로부터일정부분해방 - 운전자과실의사고급격히감소 기존도로인프라첨단화 - 자율주행관련첨단도로인프라정의 - 첨단도로인프라의상세구축방안및기술개발연구 - 첨단도로인프라의효율적설치및운영방안검토 자율주행차량의정보인지한계성극복을통해안전성향상 기존도로인프라와의연계를통해불필요한신규기반시설구축방지 제 2 단계 ( 활성화 ) - 일정비율이상의자율주행차량도입 - 자율주행과일반차량의서로다른특성으로인해발생하는이슈를해결하고자교통류분리에대한사회적요구증대 기존도로인프라첨단화 + 교통류분리 ( 전용차로 ) - 자율주행과일반차량의형평성문제를고려하여야함 - 연속류편도 3 차로의경우, 전체교통량의 33% 이상이자율주행차량이면전용차로운영을통한 교통류분리가적절함 여기서, VAV= 첨두시시간당자율주행차량통행량 VNAV= 첨두시시간당일반차량통행량 N= 편도차로수 W= 가중치 (W 1, 정책적가중치, 작을수록자율주행차량에가중 ) 구축비용이낮음 군집주행이가능해도로운영효율성증가 일반차량이용차로의서비스수준향상 교통류분리로안전성확보 불필요한가 / 감속및경제운전으로친환경성향상 제 3 단계 ( 안정화 ) - 자율주행차량의비율증가와성능및운영모두안정화된상태 - 첨단기술을통한안전성보장으로초고속주행에대한수요증가가예상됨 기존도로인프라첨단화 + 교통류분리 ( 전용차로 ) + 초고속화 ( 전용도로 ) - 초고속성에대한사회적합의도출 - 자율주행차량의기술신뢰성보장 - 초고속주행시자율주행차량의안전성보장 초고속성확보로통행시간단축및정시성향상 향상된교통서비스로사회 경제적부가가치창조 물류비감소기대 자율주행차량구입의사증가효과발생기대 자료 : 저자작성

15 4. 결론및향후과제 결론 첨단교통인프라를자율주행차량시대자율주행과일반차량의안전하고효율적주행을지원하는모든인프라로정의하였고, 그중도로운영방안에중점을두어연구를수행하였음 자율주행차량의도입비율에따라, 제 1단계 ( 도입초기 ), 제 2단계 ( 활성화 ), 제 3단계 ( 안정화 ) 로구분할수있으며, 각단계에적절한첨단교통인프라정책을제시해자율주행차량의효율을극대화하려함 제 1단계 : 기존도로인프라의첨단화, 제 2단계 : 교통류분리 ( 案 : 전용차로운영 ), 제 3단계 : 초고속화 ( 案 : 전용도로구축 ) 를제안함 향후과제 기존교통류이론및서비스수준평가방법을이용하여자율주행차량도입시효과분석을수행하였으나, 자율주행차량의특성을고려한교통류이론및서비스수준평가방법이새로마련될필요가있음 완전자율주행차량 (SAE 기준 Level 5) 및연속류기본구간을대상으로연구를하였기때문에, 자율주행차량의각기술수준 (0~5 Level) 별도입비율에따른상세분석이진행되지못하였음 효율적인자율주행차량의운행을위해서각제조사별표준화를통한공통플랫폼개발은물론이고자율주행차량을일반운전자가이해하고함께도로를공유할수있는정책적지원또한마련되어야할것임 요약 ix

16 차례 CONTENTS 요 약 i 제 1 장 연구의개요 1. 연구의배경및목적 3 2. 연구의범위및방법 7 3. 선행연구검토및차별성 8 4. 연구의기대효과 10 제 2 장 자율주행차량과첨단교통인프라 1. 개요 국내 외자율주행차량기술및정책동향 기존첨단교통인프라현황 자율주행차량에대응한첨단교통인프라정의 시사점 42 제 3 장 자율주행차량에대응한첨단교통인프라정책방안 1. 자율주행차량도입에따른전략적대응단계 자율주행차량전략적대응단계별첨단교통인프라정책 49 x

17 수시 자율주행차량에대응한첨단교통인프라정책방안연구 제 4 장 결론및향후과제 1. 결론 향후과제 67 참고문헌 69 SUMMARY 72 차례 xi

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19 CHAPTER1 연구의개요 1. 연구의배경및목적 3 2. 연구의범위및방법 7 3. 선행연구검토및차별성 8 4. 연구의기대효과 10 A Study on the Smart Transportation Infrastructure Policy to Respond to the Age of an Autonomous Vehicle

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21 CHAPTER 1 연구의개요 1. 연구의배경및목적 1) 연구배경 자율주행차량이란스스로도로환경인식, 위험요소판단, 주행경로계획, 차량제어등이가능한자동차를뜻함 자율주행차량은인지, 판단, 제어의 3단계주행프로세스를가지며인지단계에서는차량에설치된카메라, 센서등의첨단운전자보조시스템 (ADAS) 과정밀지도 (LDM) 를통해주변환경을인지하고경로를탐색함 이를토대로주행, 차로변경, 가 감속, 추월, 정차, 회전등판단을내리고조향및가 감속제어를수행하게됨 자율주행차량은그기술수준에따라레벨 0~5로구분되며 (SAE Standard J3016 기준 ) 2017년현재 2단계수준이고 2020년 3단계, 2025 년 5단계수준에도달할것으로예상함 자율주행차량은 2020년경상용화되고 2030년에는신규자동차의 75% 에이를것으로예상됨 ( 이재관, 2015, p.3) 표 1-1 자율주행기술수준 SAE 레벨자율주행기술수준 0 비 ( 非 ) 자율주행 1 운전자보조자율주행 2 일부자율주행 3 조건부자율주행 4 고 ( 高 ) 레벨자율주행 5 완전자율주행자료 : SAE (2016), p.2 자료저자재구성 제 1 장연구의개요 3

22 우리나라와해외선진국은자율주행차량기술개발과법 제도등규제개선을통해상용화에대비하고있음 우리나라자율주행차량기술개발및보급지원을위해관계부처 ( 국토교통부, 산업통상부, 미래창조과학부 ) 합동으로세부추진과제와지원방안, 부처별역할분담방안을발표함 - 자율주행차량기술개발은미국, 유럽국가등의선진국보다늦게시작했지만제도 기반시설조기구축으로상용화시기를단축해 2020년자율주행자동차상용화 ( 레벨 3의부분적자율주행 ) 를추진중에있음 년 7월미래창조과학부와국토교통부등은 스마트카일반도로시험운행 을위한규제개선을추진함 해외선진국에서도일반기준, 구조및기능, 운행기준등을마련하여허가구역에한해자율주행차량의시험운행을허가하고있음 - 미국과유럽국가의경우, 자율주행차량의운행허가를위한법적제도및상용화에따른기술검토를진행중에있음 자율주행차량이도입되면운전자와도로운영자관점에서다양한효과가예상됨 운전자측면에서주행편의성, 주행안전성, 주행효율성, 초고속성등의기대효과가예상됨 - 주행편의성은자율주행으로인해운전자가운전업무로부터해방되어기타업무수행이가능함을의미함 - 주행안전성은교통사고의 90% 를차지하는운전자과실로인한사고에대해인간의인지반응속도보다빠른자율주행차량의성능으로인해안전성을향상시킴을의미함 - 주행효율성은자율주행차량의첨단기술과통신기술을통한정보교환방식으로인해목적지까지최단거리또는최소시간주행을가능하게하고주변상황인지력을상승시킴을의미함 4

23 - 초고속성은자율주행차량주행성능을기반으로인간이운전할때에비해안전한상태로고속주행이가능함을의미함 도로운영자측면에서도로효율성, 도로안전성, 친환경성등의기대효과가예상됨 - 도로효율성은자율주행차량의군집주행을통해기존도로를보다효율적으로활용할수있음을의미함 - 도로안전성은도로상에발생할수있는즉각대응이어려운상황 ( 낙하물, 사면붕괴등 ) 에대한즉각적대응으로사고율이감소함 - 친환경성은자율주행차량의군집주행을통해일반차량대비가 감속및차로변경빈도를낮춰교통환경을개선할수있음을의미함 표 1-2 자율주행차량도입에따른효과 구분효과상세내용 운전자 도로운영자 자료 : 저자작성 주행편의성 주행안전성 주행효율성 초고속성 도로효율성 도로안전성 친환경성 운전자의피로, 음주여부와무관하게주행차내에서운전대신기타업무가능 돌발상황에대한자동대응으로운전자인지반응한계를극복해사고감소 정보력을바탕으로최단거리검색및주변사고상황등파악을통한통행시간단축 첨단기술과안전성을기반으로초고속주행이가능해져통행시간단축 도로낙하물또는사면붕괴등에즉각적대응이가능해져사고감소 짧은차두거리유지로도로용량증가및정체감소 불필요한가 감속, 경제속도유지등으로환경개선 제 1 장연구의개요 5

24 하지만, 자율주행차량과일반차량혼재시예기치못한돌발상황으로자율주행차량의성능을제대로발휘하기어렵거나교통사고가증가할수있음 국토교통부예측에따르면, 2020년전후부터레벨 3,4단계의자율주행차량이본격상용화될시기까지자율주행차량과일반차량이도로를공유할것으로예상됨 혼재시, 기존도로인프라에대한인식한계, 돌발상황에대한대응력부족, 도로이용자행태에대한이해부족등으로안전문제가대두됨 또한, 짧은차두거리의군집주행이불가능하므로도로이용효율성향상을기대하기어려움 따라서, 자율주행차량의도입효과를극대화하기위해기존첨단교통인프라기술을검토하고자율주행차량의도입비율및시기에따른단계별효율적운영방안에대한정책검토가필요함 2) 연구의목적 본연구는자율주행차량과일반차량의혼재시, 기존도로 교통인프라의효율적활용을통한자율주행차량의효율극대화를위한정책제시를통해자율주행시대에대한선제적대응을목적으로함 자율주행차량도입비율및시기에따라단계를구분하고각단계별자율주행차량의효율을극대화할수있는정책을제시함 제시된정책을통해자율주행차량으로인한기대효과극대화로안전하고편리한도로서비스제공을통해국민행복을증진시킴 6

25 2. 연구범위및방법 1) 연구범위 시간적범위 기준연도는 2016 년으로하되구득이어려운경우가장최근자료를 활용 내용적범위 자율주행차량의기술및정책동향 기존첨단교통인프라와자율주행차량에대응한첨단교통인프라정의 자율주행차량의도입 ( 레벨 5 완전자율주행차량기준 ) 에따른전략적대응단계구분 각단계별자율주행효율극대화를위한첨단교통인프라정책추진방안 2) 연구의방법 문헌검토 자율주행차량기술개발현황검토 자율주행차량에대한국 내외도입현황및정책검토 교통류분리및초고속교통관련연구자료및도입현황검토 국 내외기존첨단교통인프라현황검토 외부전문가의견수렴 국토교통부의정책수립자, 학계, 교통연구기관등의관련전문가 들로부터자문회의를실시하고다양한관점의전문가의견을수렴 제 1 장연구의개요 7

26 그림 1-1 연구수행흐름도 자료 : 저자작성 3. 선행연구검토및차별성 1) 선행연구현황 국토교통부 (2015) 는자율주행차량이도로기반시설과협력하여 자동차전용도로에서자율주행 ( 레벨 2) 이가능하도록지원하는도로 시스템기술개발에관한연구를진행함 이백진외 (2016) 의 첨단인프라기술발전과국토교통분야의과제 연구에서자율주행자동차도입에따른국토교통분야의영향에대해검토하고및향후추진과제를도출함 오성호외 (2013) 의 新성장동력을위한전국도로망재편 연구에서는성장패러다임의변화에따른도로망의기능으로이동성 8

27 ( 빠름도로 ) 와여가성 ( 느림도로 ) 을제시하고초고속도로의건설 필요성을제시함 표 1-3 선행연구와의차별성 구분 선행연구와의차별성 연구목적연구방법주요연구내용 1 과제명 : 스마트자율협력주행도로시스템개발기획보고서 연구자 ( 년도 ): 국토교통부 (2015) 연구목적 : 운전자감시하에제한적인자율주행이가능한도로-자동차협력시스템개발기획 기술동향파악 미래예측기법을적용한국토공간구조전망 ( 시나리오플래닝기법 ) 국토미래에대한시뮬레이션 전문가설문조사 관련국내외동향및환경분석 - 국내외정책동향분석 - 국내외시장현황및전망 - 국내외기술개발동향및분석 연구개발과제구성및추진전략마련 연구개발의타당성검토 주요 선행 연구 기타 1 과제명 : 첨단인프라기술발전과국토교통분야의과제 자율주행자동차를중심으로 연구자 ( 년도 ): 이백진외 (2016) 연구목적 : 자율주행자동차기술발전이사람의통행행태, 도시및국토공간에미치는영향을파악하고바람직한국토분야의과제도출을목적 전문가협의체및세미나개최 전문가조사및정책수요조사 일반인설문조사 국내외자율주행자동차기술개발및정책현황 자율주행자동차기술발전에따른국토공간이용의변화 자율주행자동차기술발전과국토분야의과제 2 과제명 : 新성장동력을위한전국도로망재편 연구자 ( 년도 ): 오성호외 (2013) 연구목적 : 미래사회및가치관의변화를고려한기존전국도로망의기능재편방안제시 국내외문헌검토 통계및설문조사 관련기관과의협동연구 관련전문가및공무원의견수렴 성장및성장동력의변천사와전망 성장과전국도로망의역할 신성장동력과도로의기능 신성장동력을위한전국도로망재편방향 정책적활용방안 본연구 4 차산업혁명에따른자율주행과초고속화를지원할수있는첨단교통인프라정책도출 국내외문헌검토 기존교통인프라검토 관련전문가및공무원의견수렴 자율주행차량도입초기일반차량과혼재시발생할수있는문제점분석 자율주행차량에대응한첨단교통인프라정책추진방향 초고속교통체계에대응한첨단교통인프라정책추진방향 자료 : 저자작성 제 1 장연구의개요 9

28 2) 본연구의차별성 선행연구들은자율주행자동차도입에따라미치는영향분석, 기술개발등과관련하여향후정부정책수립지원및추진과제를제시하고있으나, 자율주행차량도입비율및시기를고려한종합적인점검이이루어지지않았음 본연구는자율주행차량도입에따른교통부문여건변화를전망하고, 자율주행차량과일반차량간의혼재에따른효율적운영을지원할수 있는첨단교통인프라관련정책추진방안을제시하고자함 4. 연구의기대효과 1) 정책적기대효과 자율주행차량도입에대응하는첨단교통인프라정책지원을통해 자율차량과일반차량혼재시발생할수있는안전성및도로이용 비효율성등의이슈를해결하고효율적인운영방안을제시할수있음 자율주행자동차관련국토교통부의정책지원 - 국내자율주행자동차는국토교통부, 미래창조과학부, 산업통상자원부의정부부처합동으로사업을적극추진하고있으며, 본연구는국토교통부의향후대응과제를도출해정책지원 자율주행차량도입에대응한추진과제도출 - 지금까지자율주행자동차관련이슈들은주로자동차기술개발중심으로논의됨 - 첨단교통인프라정책지원에대한연구가부족한실정임 국정과제및부처정책추진계획연관성 - 현정부 144개국정과제중 87. 항공, 해양등교통안전선진화 : 스마트하고안전한도로구현및안전인프라확충, 8. 과학기술을통한창조경제기반조성 에기여 10

29 2) 경제적 사회적기대효과 첨단인프라정책제시로자율주행차량시대교통기반시설부문국가 재원낭비방지를위한효율적계획수립을지원하고, 사회적으로 국가경쟁력향상및일자리창출효과를기대할수있음 자율주행차량관련도로 교통기반시설의중복투자및재원낭비방지를위한한정된재원의효율적지출계획수립지원 도로-자동차 -ICT 산업관련분야및자율주행자동차관련해외시장국가경쟁력향상및전문인력양성을통한일자리창출효과기대 제 1 장연구의개요 11

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31 CHAPTER2 자율주행차량과첨단교통인프라 1. 개요 국내 외자율주행차량기술및정책동향 기존첨단교통인프라현황 자율주행차량에대응한첨단교통인프라정의 시사점 42 A Study on the Smart Transportation Infrastructure Policy to Respond to the Age of an Autonomous Vehicle 제 1 장연구의개요 13

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33 CHAPTER 2 자율주행차량과첨단교통인프라 1. 개요 4차산업혁명은 2016 년다보스포럼을통해전세계로확산되었고, 다양한사업이초연결성 (Hyper-Connected), 초지능화 (Hyper- Intelligent) 기반하에상호연결된지능화사회로의변화를의미함 4차산업혁명시대의 4가지핵심융합기술은다음과같음 - 사물과 ICT의융합 : 사물인터넷 (IoT) - 사람과 ICT의융합 : 사람과장치를연결하는인터페이스 - 운송수단과 ICT의융합 : 자율주행차량 - AI ( 인공지능 ) 와 Big data의융합 : 딥러닝 (Kotra, 2017, p.3) 국내에서는 2016년하반기경제정책방향에서 11대신사업을선정하여 R&D 지원확대 ( 투자비의최대 30% 세액공제 ) - 11대신사업 : 미래형차, 지능정보, 차세대 SW/ 보안, 콘텐츠, 차세대방송통신, 전자정보디바이스, 바이오. 헬스, 에너지신사업 / 환경, 융복합소재, 로봇, 항공우주 과학기술전략회의, 4차산업혁명시대의선제적대비차원의 9개국가전략프로젝트를 2016년 8월선정 - 신성장동력 : 자율주행차량, 스마트시티, 경량소재, 인공지능, 가상 / 증강현실 - 삶의질향상 : 정밀의료, 바이오신약, 탄소자원화, 미세먼지대응 ( 서동혁, 2016) 제 2 장자율주행차량과첨단교통인프라 15

34 국토교통부에서는 2016년 10월, 4차산업과관련 7대신사업을선정하여중점추진중에있음 - 7대신산업 : 자율주행차량, 드론, 공간정보, 해수담수화, 스마트시티, 제로에너지빌딩, 리츠 자율주행차량은 4차산업혁명의핵심기술들을바탕으로 스스로도로의환경인식, 위험판단, 주행경로계획, 차량제어를통해안전하게주행이가능한자동차 로정의함 자율주행차량은넓은개념으로 < 표 2-1> 과같이구분가능하며, 본연구에서는자율주행자동차 (Autonomous Vehicle) 에국한하여연구를진행함 표 2-1 자율주행차량의구분및정의 구분및명칭 정의 범위 스마트카 (Smart Car) 하위무인 / 자율 / 자동주행자동차를포함하는가장광범위한개념 차세대정보통신기술접목으로운전자에게안전, 편의를제공하는인간친화적자동차 높음 무인자동차 (Unmanned Vehicle, Driverless Car) 운전자탑승없이목적지까지주행하는차량 자율주행자동차 (Autonomous Vehicle, Self-driving Car) 운전자개입최소화로독자적주행이가능한차량 본연구 자동주행자동차 (Automated Driving Car) 종횡방향모두에대해보조하는차량 운전자가주변상황을지속적으로모니터링해야하고언제든지운전에개입할수있는차량 낮음 자료 : 구보람외 (2017) 자료저자재구성 16

35 자율주행자동차는 4차산업혁명시대를대표하는기술로장래국토공간에가장핵심적인변화동인이될것으로예측 자율주행차량은그기술수준에따라레벨 0~5로나눌수있으며 (SAE standard J3016 기준 ) 2017년현재 2단계수준이고 2020년 3단계, 2025년 5단계를예상함 그림 2-1 자율주행기술수준 자료 : SAE (2016), p.2 자료저자재구성 자율주행차량은인지, 판단, 제어의 3단계의주행프로세스를가지며인지단계에서는차량에설치된카메라, 센서등의첨단운전자보조시스템 (ADAS) 과정밀지도 (LDM) 를통해주변환경을인지하고경로를탐색함 이를토대로주행, 차로변경, 가 감속, 추월, 정차, 회전등판단을내리고조향및가 감속제어를수행하게됨 제 2 장자율주행차량과첨단교통인프라 17

36 그림 2-2 자율주행프로세스 자료 : 저자작성 그림 2-3 자율주행차량첨단기술 자료 : INSIGHTSIAS (2016) 위와같은특성으로인해자율주행차량은도입시도로운영자및운전자측면에서다양한장점이있을것으로기대함 - 운전자측면 : 편의성, 안전성, 각종정보를통한효율성, 초고속성등 - 도로운영자측면 : 효율성 ( 도로용량증가, 정체감소 ), 안전성 ( 사고율감소 ), 친환경성 ( 온실가스배출량감소 ) 등 18

37 표 2-2 자율주행차량도입에따른효과 운전자 도로운영자 자료 : 저자작성 효과 주행편의성 주행안전성 주행효율성 초고속성 도로효율성 도로안전성 친환경성 상세내용 운전자의피로, 음주여부와무관하게주행차내에서운전대신기타업무가능 돌발상황에대한자동대응으로운전자인지반응한계를극복해사고감소 정보력을바탕으로최단거리검색및주변사고상황등파악을통한통행시간단축 첨단기술과안전성을기반으로초고속주행이가능해져통행시간단축 도로낙하물또는사면붕괴등에즉각적대응이가능해져사고감소 짧은차두거리유지로도로용량증가및정체감소 불필요한가 감속, 경제속도유지등으로환경개선 < 그림 2-4> 에서첨단자동차안전기술도입으로인해교통사고사망자 수가감소하고있는것을보여주듯이, 자율주행첨단기술도입으로 인한안전성확보가가장중요한장점임 그림 2-4 차량첨단기술도입에따른전세계교통사고사망자수변화 자료 : 한국투자증권자료를인용한글로벌기술협력기반육성사업심층분석보고서 (2017) p.4 재인용후저자일부수정 제 2 장자율주행차량과첨단교통인프라 19

38 < 그림 2-4> 에기술되어있는차량첨단기술의영문기술명및상세 내용은 < 표 2-3> 과같음 표 2-3 차량첨단기술상세내용 약어 ( 기술명 ) ABS TCS ESP BA 영문기술명 Anti-lock Brake System Traction Control System Electronic Stability System Braking Assistance 상세내용 회전축이제동시완전잠기지않게함으로운전자의핸들조작을가능하게하고미끄러짐없이최단거리로차량을정지하게하는장치 마찰력이적은노면주행또는코너링시휠스핀방지를위해구동력을제어하는장치 차량자세제어장치로코너링, 가속, 제동시각각구동륜을제어하여미끄럼방지하는장치 노약자, 여성등과같이급제동시다리근력이약한운전자를위해급제동상황을판단하여브레이크압력을높여주는보조장치 FCW Forward Collision Warning 전방충돌경고장치로주행차선전방의자동차를감지하여충돌회피를목적으로운전자에게시각적, 청각적, 촉각적경고를주는장치 ACC NV LDWA CACC CA Adaptive Cruise Control Night Vision Lane Departure Warning Assistance Cooperative Adaptive Cruise Control Collision Avoidance 일반크루즈컨트롤기능에앞차와의거리를유지하여가 / 감속하는장치 어둠속에서도로에접근하는보행자나야생동물등을적외선카메라로포착해그이미지를차량내부의디스플레이에표출하는장치 차선이탈경고장치로주행하고있는차로를운전자의도와무관하게벗어남을방지하기위해운전자에게시각적, 청각적, 촉각적경고를주는장치 차량간통신과센서융합을통해전방한대차량뿐아니라교통류에대해인지하고가 / 감속하는장치 추돌방지시스템으로전방의차량뿐아니라장애물등위험요소를파악하여운전자에게경고하는장치 자료 : 저자작성 20

39 2. 국내 외자율주행차량기술및정책동향 1) 국내 산업통상부, 국토교통부, 미래창조과학부는자율주행도입을위해 부처별역할분담및실행계획을 < 표 2-4> 와같이수립하여 효율적인자율주행차량의운행을위한기초를다지고있음 표 2-4 자율주행차량범부처공동추진계획 주무부처 추진사업 전반기 ( 16~ 22) 후반기 ( 23~ 30) 산업통상자원부 창조경제산업엔진 자율주행 산업부주도 완전자율주행 목표 ( 차량 / 도로 /ICT 통합 ) 국토교통부 미래창조과학부 스마트모빌리티 ( 반 ) 군집주행 스마트하이웨이 첨단도로 이용자중심 교통서비스 국토부주도 - 미래부주도 - 범부처, 민간공동 - 포럼 / 연구반운영 자료 : KEIT PD Issue Report (2014), p.42 저자재구성 정부는자율주행차량기술개발및보급지원을위해관계부처 ( 국토교통부, 산업통상부, 미래창조과학부 ) 합동, 추진및지원방향및부처별역할분담방안을발표하는등중점추진중 - 정부는선진국에비해뒤처진자율주행차량기술개발을제도 기반시설조기구축으로상용화시기를단축해 2020년자율주행자동차상용화 ( 레벨 3의부분적자율주행 ) 목표 제 2 장자율주행차량과첨단교통인프라 21

40 특히자율주행은도로기반시설, 자율협력주행차, 통신및기타운영관리시스템의연계가필수적이며이를위해서는중앙정부의협력연구개발및역할분담이매우중요 - 이를위해중앙정부는 2015년에시행된제3차규제개혁장관회의를통해국토교통부를중심으로각부처간의역할분담및협력연구개발을통해효율적으로대응하고있음 - 핵심기술인통신, 정밀지도, GPS, 도로시설물인식등자율협력주행도로시스템연구를협력하여진행중에있음 표 2-5 자율주행관련중앙정부의협력체계 구분세부내용해당부처 규제개선및제도정비 자율주행기술개발지원 자율주행지원인프라확충 시험운행허가제도마련자율주행시스템임시운행허용시험운행보험상품개발자율주행차량부품테스트및기능안전성강화자율주행핵심부품기술개발고도화자율주행자동차실증기구지정자율주행실험도시 (K-City) 구축해킹예방기술개발및전문인력양성지원자율주행차량근거리시범서비스사업정밀위치제공위성항법기술개발차선표기정밀수치지형도제작자율주행지원도로인프라개발 확충차량의통신주파수분배자율주행자동차수용사회적공감대 국토부 산업부 국토부, 산업부 국토부 국토부, 미래부, 산업부 미래부 국토부 미래부 산업부 자료 : 제 3 차규제개혁장관회의 자율주행자동차상용화지원방안 ( ) 22

41 그림 2-5 스마트자율협력주행도로시스템개발세부과제연계도 자료 : 진규동 (2015), p 년 7월미래창조과학부와국토교통부등은 스마트카일반도로시험운행 을위한규제개선을추진하였고국외에서도일반기준, 구조및기능, 운행기준등을마련하여허가구역에한해자율주행차량의시험운행을허가하고있음 국토교통부는자동차관리법개정및국토부고시 ( 자동차관리법시행규칙제26조의 2 및국토부고시제 호 자율주행자동차의안전운행요건및시험운행등에관한규정 ) 를통해 2017년 3월 7일자율주행차량의허가증교부및번호판발부등의절차를통해자율주행차량의실교통상황도로주행임시운행을허가했음 제 2 장자율주행차량과첨단교통인프라 23

42 표 2-6 국내자율주행차량시험운행기준및국외기준과비교 구분대상국내 국외 미국 (Nevada) 영국네덜란드 시기시험운행허용시기 차종 전차종 트레일러, 모터사이클, 4.5 톤초과차량제외 전차종 전차종 일반기준 보험가입 사전주행 소지 마일리지기준없이충분한사전주행필요 $5M 보험증권제시 16,000km 사전주행필요 소지 마일리지기준없이폐도에서사전주행필요 소지 사전주행통해고장및기능안전검증필요 식별표시 자율차임시운행표지부착 자율차임시운행표지부착 규정없음 규정없음 고장감지및경고장치 운전자우선자동전환 필수필수필수규정없음 필수필수필수규정없음 구조및기능 추가안전장치 운행기록장치 최고속도제한전방추돌방지 교통안전법의운행기록장치 규정없음규정없음규정없음 사고 30 초전센서데이터기록및 3 년보유 차량장치작동기록 허가기관에따라운행상황기록장치장착요구가능 영상기록장치필수규정없음 영상및음성기록설치가능 규정없음 탑승인원 2 인 2 인규정없음규정없음 운행기준 사고발생보고 규정없음 사고및교통법규단속 (10 일이내 ) 사고조사시협조및관련기관제출 규정없음 허가구역 고속도로 1개, 국도 5개구간신청시명시한도로 4개도시허가요청시, 시험도로신청 자료 : EBN 뉴스기사 ( ) 및국토교통부자료저자재구성 24

43 2) 국외 (1) 미국 2014년미국 NHTSA 는사고방지및감소등의이유로승용차와소형트럭에 V2V기능을의무화하는방안을입법예고함 National Economic Council and Office of Science and Technology Policy (2015) 에서자율주행자동차를이용한도로안전성의급격한향상을위해국가중점사업을추진하겠다고발표함 2016년 2월미국교통국 (DOT) 산하고속도로교통안전국 (NHTSA) 은구글자율차의컴퓨팅시스템을운전자로인정함 2017년총 33개주가자율주행차량주행을법적허가했으며, 현재자율주행차량관련법제정을통과한주현황은 < 그림 2-6> 에나타남 이러한노력으로미국정부는 2020년까지첨단운전자보조시스템 (ADAS) 을장착한완성된자율주행차량기술로제한적인주행을계획 추진함 그림 2-6 미국자율주행차량관련법안통과주현황 ( 현재기준 ) 자료 : NCSL (2017) Autonomous vehicles legislative database 웹사이트 제 2 장자율주행차량과첨단교통인프라 25

44 (2) 유럽 유럽은자율주행차량로드맵에서 2018 년까지기술검토를마치고, 2021년까지파일럿테스트, 2022년법제도마련후 2025년에상용화를예상하고있음 (ERTRAC, 2015, p.35~37) 자율주행의수준에따른유럽의추진방향은 < 그림 2-7> 과같으며 2025년에완전자율주행이가능할것으로예상함 그림 2-7 유럽자율주행차량추진방향 자료 : ERTRAC (2015), p.7 저자재구성 유럽교통안전위원회는자율주행차량관련권고사항을명시하며 안전성강화로드맵에따라자율주행차량기술을평가항목으로 추가하고있음 26

45 또한, 상용화를위해교통안전규제와교통법의주요원칙에대한협약인비엔나협약을개정하여부분적자율운행이가능한실정임 영국은 2015년 9월부터법제화추진중이며자율주행관련 8개프로젝트 ( 자율주행차량과도로간정보수집, 도시정보, 음성인식서비스등 ) 에약 2,000만파운드투자 독일은자율주행및주행보조시스템에약 840만유로지원및독일연방교육연구부는이를위해약 5천만유로지원계획발표 프랑스는 2016년미래를선도할 9개유망산업중하나로자율주행차량을선정하고국가차원의기술개발을적극지원중 ( 정보통신기술진흥센터, 2016, p.13) (3) 일본및중국 일본도요타는 2012년구글의자율주행차량협력요청을거부할정도로자율주행차량개발및상용화에회의적이었으나최근정부중심으로적극추진중임 하지만최근정부중심으로시험주행도로 ( 이바라기현쓰쿠바시 ) 건설등적극추진중이며도요타, 닛산등자동차제조사역시개발추진중임 ( 경향비즈, , 일본, 자율주행차시정선점가속페달 ) 일본은 전략적이노베이션창조프로그램 (SIP) 의 10대과제중하나로자율주행을선정하고 2020년까지시스템개발및보급을지원하여완전자율주행차량의실현은 2020년후반으로계획하였음 또한, 2020년까지고속도로에자율주행차량전용차로구축방안을확정하고도쿄올림픽개최에맞춰상용화및자율주행버스, 택시운영을통해홍보예정임 제 2 장자율주행차량과첨단교통인프라 27

46 표 2-7 일본자율주행차량상용화방안 연도 상세방안 2016 이바라기현쓰쿠바시에자율주행차량시험주행장건설 2018 고속도로자율주행실현 2020 특정주차장대상으로자율주차허용, 지정구역자율주행허용 야간장거리트럭운송에군집자율주행실현 - 정부주도로지도및통신등공통분야 R&D - 자율주행기술을활용한사업모델구체화추진 - 일본주도의국제자율주행규정제정자료 : 일본경제산업성및국토교통성웹사이트자료저자재구성 중국은 2020 년에자율주행차량을선보여 2030 년까지시민의안전및편리를도모하고노인및맹인에게자율주행차량운전이가능하도록추진중임 ( 전황수외, p.134) 우한, 상하이, 충칭, 우후등에자율주행차량시범구가조성또는계획되고있으며자동차공장을둔도시가앞장서활발히진행중임 (ipnomics, , 한 중 일, 자율주행차각축 ) 3. 기존첨단교통인프라현황 본절에서기존첨단교통인프라의기술과현황을검토하고 4절에서자율주행차량에대응한첨단교통인프라를정의하고자함 첨단교통인프라란자율주행차량뿐만아니라기존의지능형교통체계 (ITS) 부터협력지능형교통체계 (C-ITS) 에이르기까지다양한시스템을포함함 28

47 1) 국내 초기 ITS는 1993 년사회간접자본투자기획단의 ITS 도입검토후건설교통부 ( 현국토교통부 ) 의추진으로중앙정부중심의 ITS 추진기반을조성함 ( 류승기, 2014, p.144) 차량증가율대비도로증가율, 교통문제로인한사회비용증가, 교통구성요소간정보흐름의단절, 인력에의한비효율적교통운영및관리등의이유가 ITS 도입근거가됨 ( 한국개발연구원, 2014, p.35~37) 하지만, 도로와차량이분리된검지 수집 제공시스템을통해특정지점및구간에대해서만서비스제공이가능하다는단점이있음 ITS를위한첨단교통인프라는크게분리형과통합형으로구분할수있으며, 분리형은교통정보수집과제공으로분류할수있음 표 2-8 ITS 교통정보수집및제공기술 구분 기술 적용시스템 분리형 교통정보수집 교통정보제공 지점검지구간검지수동형능동형 VDS, CCTV AVI, Beacon VMS, 교통방송, DFS, LCS CNS, Website, ARS, 스마트폰 기존 ITS 통합형 ( 교통정보수집 제공 ) DSRC, 무선랜, WAVE DSRC 기반교통정보시스템 UTIS 등 자료 : 한국교통연구원 (2010), p.16, 33 제 2 장자율주행차량과첨단교통인프라 29

48 그림 2-8 ITS 교통정보수집및제공기술 < 교통정보수집장치 > 지점검지기 (VDS) 구간검지기 (AVI) < 교통정보제공장치 > 가변전광표지 (VMS) 운전자피드백사인 (DFS) 자료 : 원주시교통정보웹사이트, Equipment World s 웹사이트 ( 검색일 : ) 현재고속도로와국도의 ITS 기반시설구축현황은 < 그림 2-10> 과같으며고속도로의 100%, 일반국도의 22.7%, 도시부도로의 10.4% 가기구축운영중임 ( 국토교통부홈페이지 기준 ) 그림 2-9 국내 ITS 기반시설구축현황 자료 : 국토교통부홈페이지. 검색일 :

49 표 2-9 국내 ITS 기반시설구축연장및장비대수 구분관리기관구간 고속도로 국도 한국도로공사 경기고속도로 경부선등 28 개 평택화성선등 3 개 구축연장 (km) 구축장비수 ( 대 ) 3, , 서울춘천고속도로서울양양선 부산울산고속도로동하선 서울고속도로서울외곽 용인서울고속도로용인서울선 신공항하이웨이 인천국제공항선 인천대교제 2 경인선 천안논산고속도로논산천안선 신대구부산고속도로중앙선 제 2 서해안고속도로 계 4, ,290 서울지방국토관리청경기권 ,147 원주지방국토관리청강원권 대전지방국토관리청충청권 ,303 익산지방국토관리청전라권 부산지방국토관리청경상권 계 2, ,969 자료 : 국토교통부국가교통정보센터, 검색일 : 앞서언급한단점을극복하기위해차량과차량 / 도로 / 기반시설통신을통한 C-ITS 개념을 2012년발표함 - C-ITS란도로교통시스템의구성요소에첨단기술을적용하여교통운영및관리의효율성극대화, 이용자편의및안전성제고, 연료소모를통한이산화탄소배출량감소등의미래형교통체계임 ( 류승기, 2014, p.144) C-ITS는차량내설치장비 (OBU) 를통해교통정보를수집및제공하는시스템으로기존 ITS의통합형에서진화한서비스임 제 2 장자율주행차량과첨단교통인프라 31

50 그림 2-10 C-ITS 개념도 자료 : 국토교통부홈페이지. 검색일 : 표 2-10 협력형교통기반시설추진현황 분야 단위 계 노변기지국 개소 돌발상황검지기 개소 7-7 보행자검지기 개소 신호제어기 개소 도로기상정보 개소 1-1 WAVE 통행료징수 개소 3-3 센터설비 H/W 개소 정밀지도 개소 센터 S/W개발 식 자료 : 강경표 (2016), p.22 32

51 2) 국외 (1) 미국 1970 년초부터 ITS 연구를시작하여, 1991 년육상교통효율화법 (ISTEA) 제정후정부및민간 ITS America 가 ITS 사업을추진함 교통정보수집및제공은국내와유사한형태로수행함 - 수집 : 영상검지기, CCTV, 레이더, 루프, AVI - 프루브데이터수집 : 블루투스, GPS, 통행료지불, 휴대전화 - 제공 : 가변정보표출기 (DMS), 웹사이트, 스마트폰어플리케이션 미국의고속도로와간선도로의 ITS 기반시설구축현황은 < 그림 2-11>, < 그림 2-12> 와같음 - 고속도로는정보수집및제공시스템구축이꾸준한증가추세를보임 - CCTV와 DMS가대부분설치되어있고, 루프검지기는레이터와프루브리더로대체되며, 블루투스리더가빠르게증가하는추세임 - 간선도로의경우전자모니터링시스템의확장추세를나타내며그외다른기술은조금씩증가하고있음 - 신호교차로모니터링을위해루프와영상인식검지기사용이증가하고있으며, CCTV 도입, 교통감응신호, 블루투스리더, 레이더가 2010년에서 2013년사이설치개소가크게증가함 제 2 장자율주행차량과첨단교통인프라 33

52 그림 2-11 미국 ITS 기반시설구축현황 ( 고속도로 ) 자료 : U.S. Department of Transportation (2014), p.29 참고저자한글번역 34

53 그림 2-12 미국 ITS 기반시설구축현황 ( 간선도로 ) 자료 : U.S. Department of Transportation (2014), p.21 참고저자한글번역 제 2 장자율주행차량과첨단교통인프라 35

54 ITS에서차량간통신의 C-ITS로전환은다음과같이진행되었음 년근거리무선통신 (DSRC) 주파수 5.9GHz 확보후, V2I, V2V 통신환경구축을위한차량기반시설통합 (VII) 프로그램을통하여 C-ITS 사업의기반마련 - 그후, 2009년 Intelligent Driver로개명후, WAVE 기술을개발하여 2010년부터미국전역에 20만개의노변기지국 (RSE) 을구축 운영함 년 ~2013년 Safety Pilot Model Deployment 프로젝트를통해 V2X 서비스를테스트하였고 2020년까지 CV Pilot 프로젝트를진행중임 (2) 유럽 1986년 EUREKA 프로젝트의 PROMETHEUS R&D를통해교통효율및안전증진을위한도로시설및관련정보통신시설확충계획인 DRIVE 프로젝트가추진됨 2008년주파수 5.9GHz 확보와더불어, C-ITS 관련연구개발을 EC의 Framework programs (FP) 6 기반에서추진하였고, 2002~ 2006년에는세부프로젝트로 CVIS, SAFESPOT, COOPERS 를추진함 2013~2015 년, 사업화준비프로젝트로서이탈리아, 오스트리아, 스웨덴테스트베드기반의 COSMO 와 Compass4D 1) 를추진함 1) Competitiveness and Innovation Program (CIP) 의세부과제로 European Commissions 지원을통해도로안전, 에너지효율향상, 도로정체감소등의목표로진행하고있는 pilot project 임 36

55 그림 2-13 유럽 Compass4D C-ITS 구축현황 자료 : 웹사이트. 검색일 : (3) 일본 1970년대부터도시내교통처리를위한시스템개발후, 1980년종합관제시스템, 1996년차량교통정보통신시스템 (VICS) 을추진하여 2016년 7월현재 5,100만대 ( 전체차량의 63%) 설치운영중 (HIDO, 2016) C-ITS 개념검증을위해 Smartway, 첨단안전자동차 (ASV), 운전안전보조시스템 (DSSS) 을추진하였고현장실증을위해 ITS Safety 2010을추진하는등기존근거리무선통신 (DSRC) 기반시설을통해 V2I 중심의서비스추진중 제 2 장자율주행차량과첨단교통인프라 37

56 4. 자율주행차량에대응한첨단교통인프라정의 자율주행차량자체센서는정보인지에한계가있으므로교통안전과 도로이용효율향상을위해첨단교통인프라와차량의연계가중요함 그림 2-14 자율주행차량센서인지한계성과도로인프라정보관리영역 자료 : 진규동 (2015), p.8 도로인프라는자율주행차량성능의한계점을보완할수있는교통정보및관련정보 ( 기상정보등 ) 수집장치와측위인프라로 GPS 오차를극복하는기술, 그리고도로시설등이있음 또한, 이를자율주행차량과연계하기위한정보연계플랫폼으로서전자정밀지도 (LDM) 와노변설치물 (RSE) 이있음 ( 진규동, 2015, p.9) 따라서, 자율주행차량에대응한첨단교통인프라의정의는다음과같음 38

57 자율주행차량에대응한첨단교통인프라정의 자율주행차량과일반차량의안전하고효율적주행을지원하는모든인프라 로정의하고도로시설물, 도로 교통정보수집및통신노변설치물 (RSE), 정밀전자지도기반동적정보시스템 (LDM), GPS 지역수신 제어국, 운영센터를포함함 자료 : 저자작성 정의된첨단교통인프라는자율주행차량도입에대응하기위한필수요소로서다음 3장에서각요소의상세구축방안을다루도록함 그림 2-15 자율주행차량에대응한첨단교통인프라 자료 : 저자작성 1) 도로시설물 도로시설물은자율주행차량과일반차량모두에적합한기하 구조로설계된도로와자율주행차량의인식을위한차선과도로 표지, 자율차량과일반차량분리를위한차선도색등이있음 제 2 장자율주행차량과첨단교통인프라 39

58 2) 도로 교통정보수집및통신노변설치물 (RSE) 자율주행차량에정보를제공하기위해서도로 교통정보를수집하여차량통신을지원하는노변설치물이필요하며, 수집 통신장치는기존 ITS와 C-ITS의장치뿐만아니라각종정보 ( 예, 기상정보, 노면정보등 ) 를수집할수있는첨단장비를포함함 3) 정밀전자지도기반동적정보시스템 (LDM) 전자정밀지도는자율주행에필요한규제선 ( 차선, 도로경계선, 정지선, 차로중심선 ), 도로시설 ( 중앙분리대, 터널, 교량, 지하차도 ), 표지시설 ( 교통안전표지, 노면표시, 신호기 ) 등을 3차원으로표현한정밀도로지도로제작과정은 < 그림 2-16> 과같음 ( 국토교통부보도자료 ) 그림 2-16 전자정밀지도제작과정 자료 : 국토교통부보도자료 ( ), 3 차원정밀도로지도 로자율주행시대준비 그림 2-17 전자정밀지도 ( 좌 : 점군데이터, 우 : 벡터데이터 ) 자료 : 국토교통부보도자료 ( ), 3 차원정밀도로지도 로자율주행시대준비 40

59 그림 2-18 전자정밀지도구축항목 자료 : 국토교통부보도자료 ( ), 3 차원정밀도로지도 로자율주행시대준비 4) GPS 지역수신 제어국 GPS 는일반내비게이션에서쓰이는오차범위보다최대 30 배 정밀한기술로차선기반의위치구분이가능한정밀위성항법 기술을의미함 5) 운영센터 운영센터는차량 - 도로연계협력서비스를위한통합운영센터 로서주행데이터관리를통해자율주행빅데이터관리 공유및 안전 / 교통상황모니터링기능을수행함 제 2 장자율주행차량과첨단교통인프라 41

60 5. 시사점 정부는선진국에비해기술개발은늦으나제도 기반시설조기구축으로상용화시기를단축해 2020 년레벨 3의부분적자율주행을목표로함 2020년전후부터레벨 3,4단계의자율주행차량이본격상용화될시기까지자율주행과일반차량이혼재되어자율주행차량의성능발휘가어렵거나안전상의문제가있을수있음 혼재시이러한문제를최소화하고자율주행차량의첨단기술을통한도로운영자및운전자측면의기대효과를극대화하기위해자율주행차량기술은도로인프라, 통신및기타운영관리시스템의연계가필수적임 하지만, 정책개발에관련된연구진행이미흡하므로, 자율주행차량과도로인프라의효율적연계를위해 3장에서자율주행차량도입에따른전략적대응단계의구분과각단계별첨단교통인프라정책방안을제시함 42

61 CHAPTER3 자율주행차량에대응한첨단교통인프라정책방안 1. 자율주행차량도입에따른전략적대응단계 자율주행차량전략적대응단계별첨단교통인프라정책 49 A Study on the Smart Transportation Infrastructure Policy to Respond to the Age of an Autonomous Vehicle 제 2 장자율주행차량과첨단교통인프라 43

62

63 CHAPTER 3 자율주행차량에대응한첨단교통인프라정책방안 1. 자율주행차량도입에따른전략적대응단계 1) 대응단계구분의필요성 국토교통부예측에따르면, 2020 년전후부터레벨 3,4 단계의자율 주행차량이본격상용화될시기까지자율주행차량과일반차량이 도로를공유할것으로예상 ( 국토교통부보도자료, 2017) 이때, 기존도로인프라인식한계, 예기치못한돌발상황, 또는도로이용자행태에대한이해부족으로교통사고가증가할수있고, 군집주행불가로도로이용효율향상을기대하기어려움 혼재시, 자율주행차량및시스템은일반차량, 운전자, 도로및환경조건, 교통상황등에영향을받기때문에성능및그효율을극대화하지못할것으로예상되며이에따른고려사항은 < 표 3-1> 과같음 표 3-1 자율주행차량과일반차량혼재시고려사항 고려사항 일반차량운전자도로및환경조건교통상황 일반차량의성능을고려한일반차량 - 자율주행차량의혼재시운행방안 일반차량운전자과실로인한돌발상황에대한대응능력 도로노면상태및기상조건등에대한대응능력 정체또는사고등의교통상황에대한대응능력 자료 : 저자작성 제 3 장자율주행차량에대응한첨단교통인프라정책방안 45

64 아래제시된그림과같이자율주행과일반차량이혼재되어주행하는차로에비해분리한경우가군집주행 ( 짧은차두간격 ) 을통해도로효율을향상시킬수있음 - 일반차량은운전자조작에의존하므로돌발상황대비를위해선행 후행차량과의충분한거리유지가필요 - 뒤따르는차량이자율주행차량이라하더라도일반차량운전자가느끼는부담감과일반운전자의돌발상황에대한대응을위해충분한안전거리를유지해야하므로자율주행차량전용차로에비해차두거리가길게나타남 그림 3-1 자율주행과일반차량혼재및분리상황비교 자료 : 그림저자작성 (* 표에언급된내용은 Tientrakool et al. (2011) 자료참고 ) 따라서, 자율주행차량의도입에따른자율주행차량의특성이지닌효율극대화와선진국에비해늦었지만국내자율주행상용화시기가늦춰지지않게하기위해대응단계를구분하고단계별로적절한첨단교통인프라정책을제시해야함 46

65 2) 전략적대응단계구분 전체차량중자율주행차량비율에따라대응단계를크게도입초기, 활성화, 안정화세단계로구분함 그림 3-2 자율주행차량도입에따른전략적대응 3 단계 자료 : 저자작성 (1) 제 1단계 ( 도입초기 ) 제 1단계는자율주행차량도입초기단계로서, 일반차량의비율이여전히높고, 자율주행차량의인지 제어기술로인한안전성향상으로운전자에게운전으로부터자유롭게하는편의성이제공됨 하지만, 자율주행차량의군집주행에비해일반차량과혼재차로에서주행하므로짧은차두거리를유지할수없어도로이용효율이개선되지못함 그리고일반차량의가 감속, 차로변경으로인해자율주행차량역시가 감속, 차로변경의빈도가높아지므로환경개선효과가없음 또한, 일반차량은자율주행차량에비해인지및제어능력이떨어지기때문에, 선행하던자율주행차량의돌발상황에대처하지못해추돌사고가발생할가능성등의안전상이슈가제기됨 제 3 장자율주행차량에대응한첨단교통인프라정책방안 47

66 (2) 제 2단계 ( 활성화 ) 제 2단계는자율주행차량도입이활성화되어일정비율이상의자율주행차량이도로에운행중인단계를의미함 이시기일반차량과자율주행차량의분리를통한자율주행차량의군집주행으로도로이용효율향상및불필요한가 감속, 차로변경빈도감소로인한온실가스배출량감소로환경개선효과기대 하지만, 기존도로설계속도에따른제한속도로인해초고속주행을불가능함 (3) 제 3단계 ( 안정화 ) 제 3단계는자율주행차량의비율이크게증가하여그성능및운영의모든측면이안정화된상태를의미함 자율주행차량과일반차량의완전분리를통해자율주행차량의효율을극대화할수있는단계로정의함 도로설계시초고속주행에적합한기하구조로설계속도를향상시켜자율주행차량의초고속주행을지원함 48

67 2. 자율주행차량전략적대응단계별첨단교통인프라정책 1) 제 1 단계 ( 도입초기 ) (1) 기대상황 자율주행차량기술완성으로실도로운행이허가및시작되는시점으로자율주행차량비율이일정수준에이를때까지일반차량과혼재주행이불가피함 자율주행차량의운행을위해기존도로인프라에서첨단교통인프라로의변화를통해효율적이고안전한운전을지원해야함 자율주행차량도입초기에대응하기위해서는첨단교통인프라구축이마련되어야효율적이고안전한자율주행차량의운행이보장될수있음 자율주행차량의기술레벨에따라도로인프라의기술수준이다르고, 완전자율주행은차량과도로의보조, 협력이아닌연계수준을나타냄 표 3-2 자율주행차량과도로첨단교통인프라관계 SAE Level Level 0 Level 1 Level 2 Level 3 Level 4 Level 5 설명비 ( 非 ) 자율주행 운전자보조주행 일부자율주행 조건자율주행 고 ( 高 ) 레벨자율주행 완전자율주행 도로인프라 - - 기존 ITS 인프라 기존 C-ITS 인프라 첨단교통인프라 첨단교통인프라 키워드 차량 - 운전자 차량 - 운전자 차량 - 도로보조 차량 - 도로협력 차량 - 도로연계 차량 - 도로연계 자료 : 저자작성 제 3 장자율주행차량에대응한첨단교통인프라정책방안 49

68 (2) 첨단교통인프라정책및효과분석 제 1단계에서는도로 교통인프라의첨단화를통해자율주행차량에대응해야하며, 첨단교통인프라구축방안은 < 표 3-3> 과같이정의함 표 3-3 첨단교통인프라구축방안 첨단교통인프라 도로시설물 교통상황정보수집노변설치물 (RSE) 정밀전자지도기반동적정보시스템 (LDM) 상세구축방안및기대효과 자율주행차량의인지성능향상을위한차선표시방안 자율주행차량의카메라의시인성을향상할수있는도로표지 교통상충점의기하구조개선 기설치된 RSE 를통해다양한정보를송신하고, 선택적정보를수신할수있는서비스개발이필요 정적 동적데이터의가공및처리가가능한전자지도개발을통해차량센서의한계를극복 GPS 지역수신 제어국 차량및특정상황의정밀한위치정보를수집및가공할수있는능력 운영센터 다양한데이터를저장 가공할수있는용량 처리능력 자료 : 저자작성 (3) 국내 외유사정책사례 자율주행차량의정밀한제어를위해서는위치기반의정보와제어기술의융합이필수이며, 이를위해유럽, 미국등에서정밀지도서비스와도로에서수집한주행환경정보를통해한계를극복하려는기술개발이진행중임 일본은자율주행차를위한도로기술의고도화로서차선, 표지판, 도로구조등을개선하고있으며, 이를통한최적성능관리를목표로하고있음 네덜란드는자율주행차를위해각차로에대한기상상황이미지를표출함으로서시인성확보가향상될수있는연구를진행중이며, 그외해외프로젝트 (CVIS, Safespot) 에서자율주행을위한차선마킹의중요성에대해강조하고있음 ( 국토교통부, 2015) 50

69 2) 제 2 단계 ( 활성화 ) (1) 기대상황 제 1단계 ( 도입초기 ) 에서제 2단계 ( 활성화 ) 로넘어가는단계는자율주행차량의증가로인한일반차량과혼재주행에서발생할수있는이슈를해결하기위해자율주행차량과일반차량의분리가필요한단계를의미함 자율주행차량을일반차량과분리운영시, 자율주행차량의군집운행으로인한도로용량극대화를통한효율향상과불필요한가 감속및차로변경을최소화로인한온실가스배출량감소로환경개선효과가기대됨 2017년 4월국토교통부는자율주행차량혼용시대대비도로구조개선추진계획을밝혔고전용차로구축및교통량에따른신호주기조절로자율주행차량의제성능발휘를지원하도록하는연구검토를착수함 (2) 첨단교통인프라정책및효과분석 자율주행차량의비율이일정수준이넘어설경우, 자율주행차량과일반차량의분리를통한효율향상을위한방안으로자율주행차량전용차로운영이필요함 자율주행차량전용차로설치판단기준은자율주행차량의통행량과일반차량통행량에대해다음수식과같이표현할수있음 여기서, V AV= 첨두시시간당자율주행차량통행량 V NAV= 첨두시시간당일반차량통행량 N= 편도차로수 W= 가중치 (W 1, 정책적가중치, 작을수록자율주행차량에가중 ) 제 3 장자율주행차량에대응한첨단교통인프라정책방안 51

70 고속도로에서차량간통신 (V2V) 을통해용량을 273% 증가시킬수있고교통정체로인한사회비용을감소시킬수있음 (Tientrakool, 2011) 자율주행은차량간통신을통해, 운전자에의한일반주행에비해짧은차두거리를유지할수있는특성상, 밀도를고속도로연속류임계치인 44대 /km/lane 으로유지한상태로빠른속도로주행이가능함 교통류분리를위해현재국내버스전용차로, 국외다인승차로 (HOV Lane), 전기자동차전용차로와같이자율주행차량전용차로를설치할수있음 그림 3-3 자율주행차량전용차로 ( 안 ) 자료 : 구글이미지검색후저자이미지수정 ( 검색어 : 버스전용차로, 검색일 : ) 전용차로도입에따른기대효과는다음과같음 - 기존기반시설사용으로추가구축비용없이도색및도로표지설치 ( 표지판또는차선규제전광판 (LCS)) 로효율극대화 - 별도의구축기간이소요되지않아공사등으로인한기존교통류방해없음 52

71 - 자율주행차량의군집주행이가능해짧은차두거리유지로도로운영효율증가 - 설치기준에따른최소자율주행차량의비율은위에제시된수식기준으로편도 4차로연속류의경우 25% 이며, 이경우일반차량에는긍정적또는부정적인효과없이자율주행차량의속도향상효과가나타남 - 자율주행차량비율이증가할수록일반차량의통행속도및서비스수준향상. 즉, 자율주행전용차로는임계밀도까지일정한속도로주행이가능하기때문에서비스수준 A를유지하고, 일반차량은자율주행차량과분리되어기존도로의한정된용량을효율적으로사용할수있으므로밀도가감소하여서비스수준이향상됨 - 일반차로의서비스수준향상을목표로자율주행전용차로운영을위해서는아래표에서제시된바와같이자율주행차량의비율이각각 31%, 43% 되는시점이일반차로의서비스수준이 E에서 D로향상되고, D에서 C로향상되는시점임 - 즉, 자율주행차량의비율이 25% 가되는시점은일반차로에아무런영향이없기때문에전용차로도입시점이될수있으며, 31%, 43% 되는시점에전용차로도입효과로서일반차로의서비스수준이개선됨 제 3 장자율주행차량에대응한첨단교통인프라정책방안 53

72 표 3-4 자율주행차량비율에대한서비스수준분석결과 자율주행차량비율 교통량 (pcphpl) 자율주행전용차로 밀도 (pcpkmpl) 서비스수준 교통량 (pcphpl) 일반차로 밀도 (pcpkmpl) 서비스수준 0% 각차로밀도 21로서비스수준 E 25% 2, A 2, E 30% 3, A 2, E 38% 3, A 2, E D 40% 4, A 2, D 45% 4, A 1, D 48.85% 4, A 1, D 자료 : 저자작성 가정및전제사항 대상 : 편도 4차로설계속도시속120km 의고속도로 ( 연속류기본구간 ), 합류 분류부는고려하지않음 교통량 : 10,000대 / 시간 서비스수준산정 : 연속류기본구간은밀도를기준으로서비스수준을산정함. 자율주행전용차로의 경우임계밀도에서제한속도주행이가능하므로밀도와무관하게임계밀도까지는서비스수준을 A로 가정함 기타 : 1) 자율주행전용차로의서비스수준은임계밀도에서도제한속도 ( 시속 110km) 유지가능함 2) 앞의수식에서계산된바와같이자율주행차량비율 25% 이하는고려하지않음 참고자료 : HCM (2013) - 그외, 특성이다른자율주행차량과일반차량교통류분리로안전확보의장점이있음 - 또한, 자율주행차량의불필요한가 감속, 차로변경감소로온실가스배출량감소효과를기대함 (Anderson (2014), 한동희외 (2011), p.114) 54

73 그림 3-4 속도및가속도에따른배출가스량 이산화탄소 (CO 2 ) 배출량 일산화탄소 (CO) 배출량 탄화수소 (HC) 배출량 질산화물 (NOx) 배출량 자료 : 한동희외 (2011), 차량주행상태를고려한차량배출가스산정모형구축 반면, 전용차로도입으로인한부정적효과는다음과같음 - 자율주행차량통행량이적을시, 일반차량과의형평성문제및전체네트워크의서비스수준저하등의문제점대두 - 합류및분류부에서교통류와해현상발생 - 기존버스전용차로도입구간에시행시, 상충문제 - 위반차량처리문제 - 기존도로설계기하구조로인한초고속성미확보 제 3 장자율주행차량에대응한첨단교통인프라정책방안 55

74 (3) 국내 외유사정책사례 캐나다밴쿠버에서미국시애틀 (I-5 Highway) 150마일 (240Km) 구간에 HOV 차로을활용, 자율주행차량전용차로의도입을제안하였고 (David, 2017), 아랍에미레이트의두바이도자율주행차량전용도로도입을검토중임 국내에서는경부고속도로버스전용차로가대표적인교통류분리의예임 그림 3-5 경부고속도로버스전용차로 자료 : 구글이미지검색 ( 검색어 : 버스전용차로, 검색일 : ) 고속도로버스전용차로제확대시행타당성분석연구 ( 한국운수산업연구원, 2012) 와전기자동차보급확대를목적으로버스전용차로내전기차운행가능성검토연구가수행되었음 ( 산업통상자원부, 2016) 국외전용차로관련사례는 < 표 3-5> 와같음 56

75 표 3-5 국외전용차로관련사례 국가대상시작연도상세내용 미국 버스 1969 다인승차량또는요금지불차량 - 뉴저지링컨터널진입로를대상으로대중교통정시성및이동성증가를위해최초의버스전용차로도입현재약 200 여도시에서다인승차로운영중 미국캘리포니아, 텍사스, 조지아, 플로리다주의 Express Lane 네덜란드 다인승차량 1993 유럽최초로 HOV 차로도입 스페인 다인승차량 1995 마드리드 A6 고속도로에서 HOV 차로도입 영국 다인승차량 1998 HOV 차로도입 프랑스 다인승차량 - HOV 차로도입 네덜란드 다인승차량 2001 HOV 차로도입 노르웨이전기자동차 2003 오슬로에서 HOV 차로내전기차주행허용, 2005 년확대운영 자료 : 산업통상자원부 (2016), p.12~18 참고저자작성 3) 제 3 단계 ( 안정화 ) (1) 기대상황 자율주행차량도입의안정화와더불어자율주행차량의효율극대화를위한다양한요구가있을것이며, 그중하나로서초고속성에대한사회적합의와요구가있을것으로예상됨 첨단기술을장착한자율주행차량비율의증가로인한안전성 확보와초고속통행에대한수요증가로도로제한속도를상향 해야할필요성대두 제 3 장자율주행차량에대응한첨단교통인프라정책방안 57

76 (2) 첨단교통인프라정책및효과분석 기존도로기반시설활용시, 기설계된기하구조는안전상의 문제로제한속도를상향시키기어려워, 초고속적합설계의신규 도로구축 ( 자율주행차량전용도로 ) 이필요함 설계속도및제한속도향상시, 교통량 - 속도 - 밀도사이관계식에 의해자율주행차량전용도로에서는밀도는최대임계치 (44 대 / km/ 차로 ) 로유지가능하고속도가증가할수록교통량이증가 하게되므로각각의속도에따른교통량은다음과같이나타남 - 밀도 44 대 /km/ 차로는자율주행차량기술이완벽하다는전제하에서 도출한값이므로 10% 씩밀도를감한시나리오에대해교통량을 추정함 교통량 - 속도 - 밀도사이의관계식 교통량 속도 밀도 표 3-6 설계속도향상에따른통과가능교통량추정 설계속도 ( 제한속도 ) 교통량 ( 대 / 시간 ) 일반연속류 시속 120km ( 시속 110km) 2,300 밀도 ( 대 /km/ 차로 ) 신규도로건설시 시속 120km ( 시속 110km) 시속 140km ( 시속 130km) 시속 160km ( 시속 150km) 44 4,840 5,720 6, (10% ) 4,356 5,148 5, (20% ) 3,872 4,576 5, (30% ) 3,388 4,004 4, (40% ) 2,904 3,432 3,960 자료 : 저자작성 58

77 즉, 고속도로최대용량 ( 서비스수준 F, 설계속도시속 120km 기본구간기준 ) 인 2,300대 / 시간에비해 1.5~2배이상의용량을사용함으로서교통효율성이증가하게됨 초고속화로인한안전성문제에대해서는 Solomon (1964) 의연구에서교통사고는개발차량의속도가원인이아니고주변차량의평균속도와차이가클수록발생확률이높다고발표함 - 즉, 제한속도향상이사고발생확률과직접적인연관이없으므로도로의초고속화와도로안전성감소에는연관관계가없음을의미함 그림 3-6 Solomon curve ( 상대속도 - 사고율관계모형 ) 자료 : Solomon D. (1964), Accident on main rural highways related to speed, driver, and vehicle 제 3 장자율주행차량에대응한첨단교통인프라정책방안 59

78 자율주행차량의초고속성확보를위해도로의선형구조가개선된전용도로구축이필요하고, 그에따른기대효과는다음과같음 - 자율주행차량의초고속성확보로통행시간단축및정시성향상 - 향상된교통서비스제공으로사회 경제적부가가치창조 - 자율주행차량을이용한물류시장형성과이로인한물류비감소기대 - 전용도로이용으로인해자율주행차량구입의사증가효과발생 반면, 부정적인효과는다음과같음 - 신규도로건설시소요되는시간및비용문제발생 - 자율주행차량전용도로망계획시, 기존도로와연계고려 - 도로구축, 합류부및분류부선정시, 이권다툼발생 - 전토지보상문제고려 - 온실가스배출량감소로인한환경오염및소음증가 (3) 국내 외유사정책사례 우리나라고속도로의제한속도는대부분시속 100km 와 110km 로 1970년경부고속도로개통이후큰변화가없음 - 최근신문매체를통해서울 ~ 세종고속도로의설계속도가시속 140km로적용될것이라는보도가있었으나정부는부인 ( 세종포스트, 2017) 국토교통부는도로서비스질향상을위해 초고속도로선형설계지침마련연구용역 을수행하여초고속시대에대응함 미국은 1974년연방정부가전국적으로시속 55마일의제한속도를안전및연료소비등의문제로설정한후, 1987년시속 65마일, 1995년연방규제를폐지함 ( 매경프리미엄, 2017) 현재대부분시속 70~75마일로제한속도를설정하였고, 미국 60

79 네바다 (Nevada) 주북부고속도로는 2017년 5월초제한속도를시속 75마일에서시속 80마일로상향했음 독일아우토반 ( 총연장 11,000km) 의경우, 속도제한이없지만일부구간에서는주행속도를제한 ( 도시부시속 100km~ 지방부시속 130km) 하고있으나효율적도로운영, 유지관리, 안전관리로인해사고율이매우낮음 오스트리아는속도유연화프로젝트를통해제한속도를시속 80~160km로교통흐름최적화를도모하고 2004년 텔레메틱계획안 (Flexibilisierung von Geschwindigkeiten) 에의거속도유연화실험프로젝트진행후 ( 05.9) 기존고속도로로확대 ( 06.10) 적용함 일본제 2 동명 ~ 명신고속도로 ( 총연장 502km) 는사회적합의를통해설계속도를시속 120km에서시속 140km로하여고규격초고속도로및지능형도로로건설 속도향상으로인한안전상의문제는미연방고속도로국 (FHWA) 의 Effects of Raising and Lowering Speed Limits 보고서에따르면속도향상이아니라주변속도와편차가교통사고의원인이라분석함 전용도로의경우, 국내창원시는 대형화물전용도로 를 2017년말까지개통하여창원산업단지와마산항사이통행을지원해일반차량의안전을도모하고화물차량의정시성도보장할계획임 인천또한화물차량의주거지운행에따른문제점을보완하고자인천중구항동일대에전용도로건설을계획중임 인도정부의경우전기화물차전용도로를건설할계획을발표함 그외간선급행버스 (BRT), 자전거, 보행자전용도로도교통류분리의한가지예가될수있음 제 3 장자율주행차량에대응한첨단교통인프라정책방안 61

80 62 표 3-7 자율주행차량에대응한첨단교통인프라정책요약 단계기대상황 자율주행차량에대응한첨단교통인프라정책 정책案고려사항장점및기대효과 제 1 단계 ( 도입초기 ) - 일반차량의비율이여전히높은상태 - 자율주행기술로인해운전자는운전업무로부터일정부분해방 - 운전자과실의사고급격히감소 기존도로인프라첨단화 - 자율주행관련첨단도로인프라정의 - 첨단도로인프라의상세구축방안및기술개발연구 - 첨단도로인프라의효율적설치및운영방안검토 자율주행차량의정보인지한계성극복을통해안전성향상 기존도로인프라와의연계를통해불필요한신규기반시설구축방지 제 2 단계 ( 활성화 ) - 일정비율이상의자율주행차량도입 - 자율주행과일반차량의서로다른특성으로인해발생하는이슈를해결하고자교통류분리에대한사회적요구증대 기존도로인프라첨단화 + 교통류분리 ( 전용차로 ) - 자율주행과일반차량의형평성문제를고려하여야함 - 연속류편도 3차로의경우, 전체교통량의 33% 이상이자율주행차량이면전용차로운영을통한교통류분리가적절함 여기서, VAV= 첨두시시간당자율주행차량통행량 VNAV= 첨두시시간당일반차량통행량 N= 편도차로수 W= 가중치 (W 1, 정책적가중치, 작을수록자율주행차량에가중 ) 구축비용이낮음 군집주행이가능해도로운영효율성증가 일반차량이용차로의서비스수준향상 교통류분리로안전성확보 불필요한가 / 감속및경제운전으로친환경성향상 제 3 단계 ( 안정화 ) - 자율주행차량의비율증가와성능및운영모두안정화된상태 - 첨단기술을통한안전성보장으로초고속주행에대한수요증가가예상됨 기존도로인프라첨단화 + 교통류분리 ( 전용차로 ) + 초고속화 ( 전용도로 ) - 초고속성에대한사회적합의도출 - 자율주행차량의기술신뢰성보장 - 초고속주행시자율주행차량의안전성보장 초고속성확보로통행시간단축및정시성향상 향상된교통서비스로사회 경제적부가가치창조 물류비감소기대 자율주행차량구입의사증가효과발생기대 자료 : 저자작성

81 료 : 저자작성 CHAPTER4 결론및향후과제 1. 결론 향후과제 67 A Study on the Smart Transportation Infrastructure Policy to Respond to the Age of an Autonomous Vehicle 제 3 장자율주행차량에대응한첨단교통인프라정책방안 63

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83 CHAPTER 4 결론및향후과제 1. 결론 제 4차산업혁명의 4대핵심융합기술중하나인자율주행은, 운송수단과 ICT의융합기술로서 2020 년전후부터상용화를앞두고있음 상용화에대응한연구및정책방안수립에노력을기울이고있음 - 국내에서는산업통상부, 국토교통부, 미래창조과학부등부처별역할분담및실행계획을수립하여발표하는등중점추진중에있으며, 2015년에시행된제 3차규제개혁장관회의를통해국토교통부를중심으로협력연구개발을통해효율적으로대응하고있음 - 미국을비롯한유럽, 일본, 중국등은국가중점사업으로서자동차제조업체와함께연구및정책수립을진행중이며, 자율주행차량의법적운행허가및안전규제 법안을개정하여자율주행차량에대응할수있는준비에박차를가하고있음 첨단교통인프라를자율주행차량과일반차량의안전하고효율적주행을지원하는모든인프라로정의하였고, 그중자율주행차량에대응한도로운영방안에중점을두어연구를수행하였음 도로시설물 ( 도로기하구조, 도로표지, 교통류분리를위한차선도색등 ) 교통상황정보수집노변설치물 (RSE) 정밀전자지도기반동적정보시스템 (LDM) GPS 지역수신 제어국 운영센터 제 4 장결론및향후과제 65

84 국토교통부예측에따르면, 2020 년전후부터레벨 3,4단계의자율주행차량이본격상용화될시기까지자율주행차량과일반차량이도로를공유할것으로예상됨 이때예기치못한돌발상황으로자율주행차량의성능발휘가어렵고오히려교통사고가증가할수있는문제점등을해결하기위해자율주행차량과일반차량의분리의필요성이대두됨 자율주행차량의도입비율에따라, 제 1단계 ( 도입초기 ), 제 2단계 ( 활성화 ), 제 3단계 ( 안정화 ) 로구분할수있으며, 각단계에적절한첨단교통인프라정책을제시해자율주행차량의효율을극대화하려함 제 1단계 ( 도입초기 ) 에서는자율주행차량과일반차량의혼재주행으로인해자율주행차량의특성중안전성과편의성은확보가가능함 - 자율주행차량도입초기는기존의도로인프라의첨단화를위해도로시설물, 교통상황정보수집장치, 정밀전자지도기반동적정보시스템 (LDM), GPS 지역수신 제어국, 운영센터를구축하여자율주행차량의운행을지원해야함 - 짧은차두거리를유지하며군집주행을하거나불필요한가 감속및차로변경이감소되거나하는등의효과가나타나지않기때문에, 2단계활성화단계의교통류분리의사전준비를위해지정차로제또는갓길차로주행을허용하는등의정책검토가가능함 제 2단계에서는자율주행차량전용차로정책을제시하며, 서비스수준산정결과에따라자율주행차량의비율이 25%, 38% 가되었을때, 각각일반차로의부정적영향이없거나서비스수준이한단계향상됨 - 또한, 교통류분리로인한자율주행차량의효율성및친환경성이확보되는효과가나타남 66

85 제 3단계에서는제 2단계에서기존설계도로의분리된차로를운영함으로서초고속성이실현되지못하는문제를해결하기위해선형개량된전용도로구축안을제시함 - 이는향상된교통서비스제공을통해사회 경제적부가가치를창조하고, 물류비감소등의장점을불러올것으로기대됨 - 전용차로운영시발생할수있는교통류와해현상, 기존버스전용차로와의상충문제, 위반차량처리문제등에대해제시하였음 - 전용도로구축시, 거대한인프라구축비용및기존도로와연계성확보문제, 고속으로인한사고심각도증가등의문제점도있으므로전용도로구축을여러방안중하나로제시하며, 향후충분한정책적판단이고려되어야함 2. 향후과제 기존교통류이론및서비스수준평가방법을이용하여자율주행차량도입시효과분석을수행하였으나, 자율주행차량의특성을고려한교통류이론및서비스수준평가방법이새로마련될필요가있음 기존교통류이론에서제시하는교통량-속도 -밀도곡선은자율주행차량의특성을반영하지못함 밀도, 교통류율, 속도등의지표를이용하여서비스수준을산정하는방법론역시자율주행차량의특성을반영하지못하고있기에이에대한연구가필요함 완전자율주행차량 (SAE 기준 Level 5) 및연속류기본구간 (4차로 ) 을대상으로연구를하였기때문에, 자율주행차량의각기술수준 (0~5 Level) 별도입비율에따른상세분석이진행되지못하였음 시뮬레이션을활용한각수준별도입비율에따른정책방안연구가필요함 제 4 장결론및향후과제 67

86 연속류기본구간뿐만아닌연속류의분류 합류구간, 단속류구간등을고려한연구가필요함 지정차로도입효과분석을위해, 자율주행차량비율및일반승용, 승합, 화물비율을이용한다양한시나리오를대상으로전체네트워크의효과분석이연구되면, 각도로의교통특성별정책대안제시가가능할것으로기대됨 효율적인자율주행차량의운행을위해서각제조사별표준화를통한공통플랫폼개발은물론이고자율주행차량을일반운전자가이해하고함께도로를공유할수있는정책적지원또한마련되어야할것임 68

87 참고문헌 REFERENCE Ben Husch and Anne Teigen A road map for self-driving cars. EBN ( 뉴스기사 ) 자율주행자동차서울-호법고속도운행가능.. 기술개발탄력. Equipment World s 웹사이트 ( 검색일 : ) ERTRAC Automated driving roadmap. HIDO (Highway Industry Development Organization) ITS in Japan. Highway Capacity Manual INSIGHTSIAS (News Article) Insights into Issue: Autonomous Vehicle Technology. ipnomics, , 한 중 일, 자율주행차각축 JM Anderson, K Nidhi, KD Stanley, P Sorensen Autonomous vehicle technology: A guide for policymakers. KEIT PD Issue Report 산업부의자율주행자동차기술개발방향. KOTRA 차산업혁명시대, 첨단제품개발트렌드와시사점. National Economic Council and Office of Science and Technology Policy A Strategy for American Innovation. NCSL. Autonomous vehicles legislative database. Patcharinee Tientrakool Ya-Chi Ho Nicholas F. Maxemchuk Highway Capacity Benefits from Using Vehicle-to-Vehicle Communication and Sensors for Collision Avoidance. Vehicular Technology Conference (VTC Fall), 2011 IEEE. SAE Automated Driving-Level of driving automation are defined in new SAE International Standard J3016. Solomon D Accident on main rural highways related to speed, driver and vehicle, Bureau of Public Roads,Department of Commerce, Washington, USA. 참고문헌 69

88 U.S. Department of Transportation Deployment of Intelligent Transportation Systems: A Summary of the 2013 National Survey Results. 웹사이트. 검색일 : 강경표 자율주행자동차시대를대비한교통부문정책과제와미래전략 ( 전문가간담회자료 ). 경향비즈, , 일본, 자율주행차시정선점가속페달 구보람외 사용자관점의자율주행단계별인터랙션특징. 예술인문사회융합멀티미디어논문지. 7(2). pp.351~359. 국토교통부국가교통정보센터웹사이트.. 검색일 : 2017년 6월 26일국토교통부보도자료 ( ), 3차원정밀도로지도 로자율주행시대준비국토교통부보도자료 자율차혼용시대, 미래도로정책방안연구검토착수. 국토교통부홈페이지 국토교통부 스마트자율협력주행도로시스템개발기획보고서. 국토교통부고시제 호. 자율주행자동차의안전운행요건및시험운행등에관한규정. 글로벌기술협력기반육성사업심층분석보고서 유럽의자율주행자동차기술및정책동향. 류승기 미래교통 C-ITS 기술동향. 고양시 : 한국건설기술연구원. 매경프리미엄뉴스기사 美고속도로제한속도상향안전위해결정했다고? 산업통상자원부 전기자동차보급확대를목적으로버스전용차로내전기차운행가능성검토연구. 세종시 : 산업통상자원부산업통상자원부 전기차의버스전용차로운행가능성검토연구. 서동혁 글로벌생산환경변화와제조업의대응전략 ( 발표자료 ). 세종시 : 산업연구원. 세종포스트뉴스기사 국토부, 서울 ~ 세종시속 140km 설계사실무근. 오성호 김흥석 김호정 박종일 新성장동력을위한전국도로망재편. 세종시 : 국토연구원. 원주시교통정보웹사이트 ( 검색일 : ) 이백진 김광호 박종일 첨단인프라기술발전과국토교통분야의과제 -자율주행자동차를중심으로-세종시 : 국토연구원. 이재관 자율주행자동차동향과전망. 융합 Weekly TIP Vol

89 자동차관리법시행규칙제26조의 2 전황수 고순주 국내외자율주행차정책동향. Electronics and Telecommunications Trends Vol.30, No.5, 정보통신기술진행센터 해외자율주행자동차정책동향. 제3차규제개혁장관회의 자율주행자동차상용화지원방안. 진규동 스마트자율협력주행도로시스템구상. 월간교통. 세종시 : 한국교통연구원. 한국개발연구원 경제발전경험모듈화사업 : 지능형교통시스템 (ITS) 구축. 세종시 : 한국개발연구원. 한국교통연구원 도시부간선도로교통정보수집 제공방안연구. 세종시 : 한국교통연구원. 고양시 : 한국건설기술연구원. 한국운수산업연구원 고속도로버스전용차로제확대시행타당성분석연구. 서울시 : 한국운수산업연구원한동희 이영인 장현호 차량주행상태를고려한차량배출가스산정모형구축. 대한교통학회지제29권제5호. 참고문헌 71

90 A Study on the Smart Transportation Infrastructure Policy to Respond to the Age of an Autonomous Vehicle Sungho Oh, Jongil Park, Taekwan Yoon Keywords: Autonomous Vehicle, Strategic Policy for AV, AV Dedicated Lane, Smart Transportation Infrastructure Policy, The Age of Autonomous Vehicle Recently, the ICT (Information Communication Technology) and advanced vehicle technology have brought the age of an autonomous vehicle. The autonomous vehicle (henceforth AV) can be operated without driver s conduction and also known as smart car, unmanned vehicle, self-driving car, and automated car. According to SAE (Society of Automotive Engineers), AV can be categorized into o to 5 levels as per its technology. Since the AV technology is more advanced than traditional vehicle it is expected to cause numerous benefits such as safety, efficiency, sustainability benefits for road operators and convenience, safety, efficiency, and fast moving benefits for drivers with autonomous vehicle adoption. For example, AV can create and travel in the platoon with short spacing between vehicles. It helps to maximize road efficiency. However, many experts argue that there should be some years when AVs share the road with traditional vehicles and it may cause issues due to different characteristics of each vehicle type. It also refers that an AV is not capable to bring us all benefits that we are expecting. Therefore, this study aims to develop smart transportation infrastructure policy with AV adoption to mitigate these issues. Firstly, we investigated domestic and international 72

91 trend and research works for AV. Secondly, this study defines the smart transportation infrastructure for the age of an AV. Thirdly, 3 strategic stages to prepare AV adoption are determined and each stage includes strategic policy on the smart transportation infrastructure. As a result, 3 stages, initiation, activation, and stabilization stages, are determined according to the AV adoption rate among total traffic volumes. The initiation stage requires to prepare all necessary transportation infrastructures such as road infrastructure (lane marking, road sign, geometric design, and others), road side equipment to detect obstacles on the road and communicate, local dynamic map, GPS receiver and control tower, operation center, and others. At the activation stage, this study suggests an equation to determine whether an AV dedicated lane operation is feasible. Satisfying the equation indicates that traditional vehicles do not sacrifice for AV and even the traditional vehicles have improved LOS (Level of Service) when the AV rate exceeds 38%. The stabilization stage is when an AV rate is considerably high and most drivers are familiar with AV. There must be social corporatism and needs on travel time reduction through fast moving under qualified vehicle safety technology. This study proposed one way to respond this need; AV dedicated road with high-speed geometric design. It will improve transportation service due to fast moving and can lower logistic costs. Despite of the efforts, this study still has limitations. This study has applied traditional transportation theory such as traffic flow theory, LOS calculation for AV and it may cause wrong approach. We recommend to build new concept and theory that are appropriate to an AV. In addition, this study assumes that all AVs are level 5 (SAE standard) and further study may require to consider all levels and its adoption rate with various scenarios utilizing traffic simulation model. SUMMARY 73

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93 수시 자율주행차량에대응한첨단교통인프라정책방안연구 : 도로운영방안을중심으로 지은이오성호, 박종일, 윤태관 발행인김동주 발행처국토연구원 출판등록 제 호 인 쇄 2017년 12월 30일 발 행 2017년 12월 30일 주 소 세종특별자치시국책연구원로 5 전 화 팩 스 가 격 비매품 ISBN 한국연구재단연구분야분류코드 B 홈페이지 C 2017, 국토연구원 이연구보고서의내용은국토연구원의자체연구물로서정부의정책이나견해와는상관없습니다. 이연구보고서는대한인쇄문화협회가제공한바른바탕체와네이버에서제공한나눔서체등이적용되어 있습니다.

94 자율주행차량에대응한첨단교통인프라정책방안연구 - 도로운영방안을중심으로 - A Study on the Smart Transportation Infrastructure Policy to Respond to of the Age of an Autonomous Vehicle 제1장연구의개요제2장자율주행차량과첨단교통인프라제3장자율주행차량에대응한첨단교통인프라정책방안제4장결론및향후과제 비매품 / 무료 ISBN