02본본:02본본 19. 2. 20. 본본 3:25 Page 33 33 특집 자율주행차 5G 도입 및 자율주행 현황 홍승표, 김경훈 / SK텔레콤 1. 5G 개요 요약 5G는 지난 12월 시범서비스, 올해 상반기 상용서비스를 앞두 고 있으며, 차량통신 및 자율주행이 주요한 5G 적용 분야의 하나로 두고 있다. 자율주행으로 대표되는 차량통신 및 5G 분야 기술요소와 서비스를 살펴보고 5G 시대의 기술 및 서 비스 방향을 생각해본다. 5G는 저지연, 대용량, 높은 신뢰성의 특징을 갖 는 차세대 통신 기술로, 향상된 무선 기술, 가상화 된 네트워크 구조를 이용하여 20Gbps 이상의 데이 터 전송이 가능하다. 이에 유선 브로드밴드 대체 서비스인 embb(enahnced Mobile BroadBand), I. 5G 서비스 mmtc(massive Machine Type Communication), URLLC(Ultra Reliable Low Latency Communi- 지난 12월 5G 시범서비스 시작과 함게 본격적 cation)과 같은 핵심 서비스를 지원하며, AR/VR과 으로 우리나라 5G 서비스가 시작되었다. 5G 상용 같은 미디어, 원격 제어, 로봇, 차량통신 등 높은 수 서비스는 올해 시작 예정이며, 지난 12월 시범서 준의 대역폭 및 지연시간을 요구하는 응용서비스를 비스에서 5G를 활용한 서비스들을 미리 선보여 지원할 수 있다. 향후 5G와 함께 변화할 생활상에 대해 엿볼 수 있 었으며, 5G기반 스마트팩토리, VR 서비스, 5G 2. 5G 시범서비스 자율주행, IoT(사물인터넷) 등의 서비스가 포함되 었다. 지난 12월부터 시작된 5G 시범서비스는 스마트 2019년 1월 33
02본본:02본본 19. 2. 20. 본본 3:25 Page 34 34 특집 : 자율주행차 연생산설비, 5G AI머신비전, 5G 소형자율주행 로 봇 등을 통하여 최소한의 장비로 이를 구현할 수 있 게 해준다. 또한 12월 10일 자율주행 실험도시인 k-city에 서는 5G 기반의 자율주행 카셰어링 서비스를 선보 였다. 차량에 장착된 5G 단말을 통해 교통정보, 관 제센터, 신호등, 화상통화 등의 미디어 서비스 및 카셰어링 서비스를 지원하여 보다 안전하고 효율적 인 차량통신 기술을 선보이고, 5G의 대용량, 저지 연, 높은 신뢰도를 이용한 자율주행 기술의 실제 구 현에 대한 가능성을 높여주었다. <그림 1> 5G 기술 및 서비스 구성 3. 5G와 차량통신 팩토리, 5G 자율주행 등의 모습으로 선보인 바 있 다. 스마트팩토리는 5G와 고속데이터 분석 플랫폼 원래의 차량용 통신은 사고 신고, 고장 알림 같은 이 결합되어 제조 과정을 효율화하는 것으로, 5G 응급상황 관리 목적으로 90년대 중반 GM에서 가 다기능 협업로봇, AR스마트글래스, 5G 스마트 유 장 먼저 도입하여 보급되기 시작했으며, 차량 주행 <그림 2> 스마트팩토리 시범서비스 (출처: SKT Insight 5GX) <그림 3> 스마트팩토리 시범서비스 (출처: SKT Insight 5GX) 34 방송과 미디어 제24권 1호
5G 도입및자율주행현황 35 < 그림 4> 차량통신서비스 ( 출처 : 퀄컴 ) 안전을위한차량간, 도로교통인프라간차량통신은 10여년전부터 IEEE 802.11 기술을기반으로표준화및상용화를위한다수의 trial 을거쳤으며, 우리나라에서도 3천대규모의세종 C-ITS 시범사업을최근진행하였다. 이러한차량통신은카메라나운전자시야에안보이는, 앞차에가린전방도로상황이나악천후, 골목길등비가시거리범위의장애물을알려주기도하고, 차량의주행상황이나사고같은비상상황을주변차량이나도로인프라에알려줌으로써주행안전성을높이는방향으로연구가진행되어왔으며, 최근에는 5G 이동통신망기반의차량통신이제안및표준화진행되고있어, 5G의주요한적용분야로각광받고있다. II. 자율주행과 5G 기술 I 장에서살펴본 5G 도입과더불어차량통신, 자 율주행등차량서비스분야에의적용도활발히논의되고있다. 특히자율주행서비스는 5G의특성을잘드러낼수있는차량통신기술적용에적합한분야이다. 1. 자율주행기술개요자율주행차는운전자가담당했던인지 / 판단 / 제어절차를차량센서를통해스스로수행한다. 카메라, 라이다, 레이더, 초음파, 측위센서로주행환경에대한데이터를수집하며, 각종인식기술및지도정보등을종합하여경로를판단하고최종적으로조향, 가감속을제어하여자율주행을수행하게된다. 이중인지단계에서는카메라, 레이다, 라이다등다양한센서로부터초당수십Mbyte ~ 수Gbyte 단위의주행환경데이터가생성되어이를통해장애물이나도로상태와같은주행환경을인식하고판단단계에서는인식결과와차량상태, 지도정보등을 2019 년 1 월 35
02본본:02본본 19. 2. 20. 본본 3:25 Page 36 36 특집 : 자율주행차 통하여 주행경로를 판단한다. 을 위해 차량 센서의 한계를 넘어서 각종 교통정 이러한 과정에서 무인주행과 같은 높은 수준의 보를 실시간으로 전달해주고, 동적 정밀지도 지 자율주행 레벨4 이상에서는 지능적인 주행 판단 원이 가능한 차량통신 기술이 필수가 된다. 카메 자율주행 구현 3단계 Process : 인공지능, Data Cloud(Map), Conneted Car 기능 추가 되어야 구현 가능 Connected Car (교통Infra / 주변자동차 / Real Time Map Update) Real - time traffic info Safety messages Traffic sign messages Parking information Real - time location Road status Speed/Acceleration Fuel Consumption 3단계 Sensors 기능 기능 설명 Perception 각 Sensor들을 사용해 환경정보 및 전자신호 감지 Processing Platform Fusion 각 센서의 데이터를 융합해 환경 인식 <그림 5> 자율주행차의 기능 <그림 6> 차량 센서에서의 데이터 수요 (출처: SK텔레콤) 36 방송과 미디어 제24권 1호 Act(제어) Plan(판단) Sense(인지) 인공지능(AI) Self-localization 3D 고정밀 지도를 통해 차량 위치 추정 3D 고정밀 지도 Path Planning 모든 정보를 바탕으로 주행 경로 결정 Actuator Control 차량 제어(목표 조향각/토크 등)
5G 도입및자율주행현황 37 자율주행단계 V2X 필요 Driver Only Assisted Partial Automotion Conditional Automation High Automation Full Automation SAE 기준 NHTSA 기준 Lv. 0 Lv. 1 Lv. 0 Lv. 1 Lv. 2 Lv. 3 Lv. 4 Lv. 2 Lv. 3 Lv. 4 Lv. 5 특징 적용기술 ADAS 사용, BSD, FCWS, AEB, LDW 등 < 그림 7> 자율주행레벨 4 이상에서차량통신필요 ( 출처 : SAE, NHTSA) Feet-off Hands-off Eyes-off Driver-off SPAS(Parking) ACC(Crusing) Traffic Jam Assistant Highway Driving City Road Driving Country road Driving Fully autonomous with driver controls V2X, Real time map Fully autonomous without driver controls V2X, Real time map < 표 1> standalone 자율주행차량과 connected 자율주행차량비교 항목 Standalone Connected 센서범위외사각지대및불가 ( 영상 / 레이더 / 라이다교통상황관측인지범위는최대 150m 정도 ) 가능 주변차량의경로예측 불가 가능 날씨, 도로등환경인지 높음 낮음 미래기술지원위한정보력 제한적 충분 유효인지거리 단거리 장거리 라나레이더같은차량센서는 200미터이상의장거리의탐지가어렵고, 앞차나건물등에가려진비가시영역은차량내부센서로는탐지가어려운데차량통신이이런문제를해결할수있기때문이다. 자율주행차가단순한장애물이나교통안전정보외, 보다지능적인주행판단을하기위해서는차량센서나주행상태데이터를주변차량, 도로인프라, 클라우드관제센터로전송해야하며인프라의보조를받아야하는데지연시간, 전송속도, 다수의차량지원이요구되는통신특성을고려하면 5G가좋은해결책이된다. 5G기술은 LTE에비하여 10배정도지연시간이짧으며망용량및전송속도도최대 1,000 배까지향상되어다수의차량으 로부터의대용량데이터를효율적으로처리하여자율주행을위한최적의환경을마련해줄수있을것이다. III. 5G 기반자율주행서비스 5G 도입과함께언급되는주요한버티컬서비스분야중하나는차량분야 (automotive) 서비스로, 단순안전운행을넘어플래투닝, 자율주행, 카셰어링등다양한종류의복합서비스가제안되고있다. 1. 5G Use Case 측면에서의자율주행이동통신표준화기구인 3GPP 의첫 5G 표준이 2019 년 1 월 37
38 특집 : 자율주행차 < 그림 8> 3GPP TR22.886 의 V2X Use Case 었던 Rel.15 에서는군집주행, 제한적혹은전면자율주행, 자율주행차량의센서및맵데이터공유, 동적승차공유등이제안되었다. 자율주행을위해서는다수의영상혹은레이저센서데이터가실시간으로처리되어야하므로광대역, 저지연, 높은신뢰성을제공하는 5G의통신특성이서비스요구사항을만족시킬수있다. 2. 자율주행승차공유 ( 카셰어링 ) 서비스승차공유서비스는향후교통및이동서비스분야의핵심이라고할수있으며, 자율주행기술을이용하여승차공유서비스를효율적이고안전하게구현하기위한많은연구개발이진행되었다. SK텔레콤도 5G 서비스의주요한분야중하나로자율주행서비스를고려하고있으며, 이를위한정밀지도, 차 량데이터플랫폼, 5G V2X 등기반기술연구를진행하고있다. 지난 12월에는국토교통부, 시흥시, 한국도로공사, 서울대, 쏘카등과함께카셰어링용자율주행차시연행사를진행하여시흥배곧신도시에서진행된차량통신, 자율주행기술이카셰어링서비스와통합되어사전신청한일반인체험단이카셰어링서비스를실제로이용해볼수있도록하였다. 3. 5G 기반의지능형교통시스템차량통신기술의적용분야중하나인지능형교통시스템 (C-ITS) 에서도 5G 기술의적용이시작되고있으며 SK텔레콤컨소시움도서울시차세대지능형교통시스템실증사업을추진중이다. 이실증사업에서는 5G, 차량용통신기술등첨단교통인 38 방송과미디어제 24 권 1 호
02본본:02본본 19. 2. 20. 본본 3:25 Page 39 5G 도입 및 자율주행 현황 39 <그림 9> 자율주행 카셰어링 서비스 (출처: SK텔레콤 블로그) <그림 10> 5G 기반의 지능형 교육시스템 프라 구축을 통해 더 안전한 교통 체계를 만드는 데 의 자율주행 서비스 등을 살펴보았다. 5G 시범서 목적을 두고 있으며 서울 주요도로에 5G 센서 비스가 시작되었고, 상용서비스를 앞둔 시점에서 IoT 구축 버스 택시 등에 5G 차량통신 단말 보급 차량통신, 자율주행 분야에서의 5G의 역할이 점 데이터 수집 및 안전정보 전달을 위한 5G관제센 점 중요해진다고 볼 수 있다, 아직은 시범서비스 터 마련 미래 교통수단인 자율주행차 테스트베드 에서 한정적 시나리오와 커버리지로만 보여줄 수 조성 등을 포함한다. 있는 상태이지만, 상용서비스 시작과 함께 5G 및 자율주행의 기술적, 사업적 이슈사항도 여러가지 연구중인 기술들과 완화되고 있는 규제의 방향에 IV. 향후 전망 따라 빠른 시일내 해결되어 모든 사람들이 편리하 고 효율적인 5G 서비스를 체감할 수 있을 것으로 지금까지 5G 현황 및 자율주행 기술, 5G 기반 기대된다. 2019년 1월 39
40 특집 : 자율주행차 참고문헌 참고문헌 [1] Qualcomm, The path to 5G : Cellular Vehicle-to-Everything(C-V2X) [2] 5G Forum, 5G Vision, Requirements, and Enabling Technologies, Mar, 2016 [3] 5G Americas, V2X Cellular Solutions, Oct. 2016 [4] EC, 5GPPP, View on 5G Architecture, Jul. 2016 [5] 3GPP TR 22.886 v15.1.0 Technical Specification Group Services and System Aspects; Study on enhancement of 3GPP Support for 5G V2X Services [6] SK텔레콤블로그 (SKT Insight) https://www.sktinsight.com 필자소개 홍승표 - 1997 년 : 서울대학교전기공학부학사 - 1999 년 : 서울대학교전기공학부석사 - 2001 년 : 서울대학교전기공학부박사수료 - 2006 년 ~ 현재 : SK 텔레콤 ICT 기술센터 - 주관심분야 : 차량통신및표준화 김경훈 - 2011 년 : 한양대학교전자공학과학사 - 2013 년 : 한양대학교전자공학과석사 - 2017 년 : 한양대학교전자공학과박사 - 2017 년 ~ 현재 : SK 텔레콤 ICT 기술센터 - 주관심분야 : 차량통신및 5G 40 방송과미디어제 24 권 1 호