도로주행 시뮬레이터를 활용한 주행안전성 평가 기술의 발전과 국내외 연구 및 공공·민간 교통정보 공유를 통한 교통 시스템 고도화 doc_id CNTS-00120002885_2

그간의 도로설계 제원은 차량거동을 물리적으로 해석하여 최소기준을 정립하는 데 초점이 맞추어져 있었다. 그러나 최소기준을 만족한 도로일지라도 교통사고로부터 완전히 자유로울 수 없듯이 최소기준 이상의 안전율이 필요하게 되며, 그 안전율은 인간공학적 측면으로 해석하는 것이 바람직하다. 요컨대, 도로주행 시뮬레이터는 기존의 하드웨어 측면의 ‘도로안전성’ 개념을 인간공학의 영역까지 확대한 ‘주행안전성’ 측면으로 해석하는 단초를 제공하게 된다. 세계 각국의 도로주행 시뮬레이터는 실차주행과의 괴리 감을 최소화하기 위해 지속적인 발전을 거듭하고 있다. 활용범위 역시 기존의 자동차 기술개발을 넘어 도로・교통 R&D로 확대되고 있는 추세이다. 스웨덴 VTI에서 발간한 보고서를 보면, 참여연구진에 Volvo社 연구원들이 다수 포함되어 있으며, 연구비 역시 VTI와 Volvo의 매칭 펀드로 구성되어 있음을 알 수 있다. 즉 하나의 목표를 위해 정부, 연구계 및 산업계가 공동의 노력으로 Vision Zero(1997년 스웨덴 의회가 채택한 도로교통안전법안)를 실천하고 있음을 시사한다. 도로주행 시뮬레이터를 통한 연구결과의 신뢰성은 구축된 VR환경이 실제 주행환경을 충실하게 모사하는지를 의미하는 재현수준으로 결정된다. 재현수준은 시뮬레이터의 구동 능력, 즉 구성 시스템의 사양(Specification)으로 대변될 수 있는데 도로주행 시뮬레이터는 그 규모와 성능에 따라 Low, Mid, High-level로 구분된다. Low-level 시뮬레이터의 조작부는 실차와 유사하게 구성되며, 평면의 디스플레이가 대시보드 상단에 부착된 형태를 갖는다. 차량동력학에 따른 피드백은 제한적으로 제공되기 때문에 실차주행의 대체가능성은 낮은 수준이다. Mid-level 시뮬레이터는 탑승차량을 실제차량(Full Cabin)으로 구성하고, 차량하부에 6축의 엑츄에이터를 부착하여 가감속에 따른 순간 가속도를 재현한다. 피험자는 종/횡방향에 대한 차량거동 변화를 몸소 체험할 수 있고 180°이상의 시야각을 갖는 외부형 디스플레이를 통해 보다 개선된 주행 몰입감을 느낄 수 있다. High-level 시뮬레이터에는 종/횡방향 레일(Rail)이 설치되어 일정시간동안 지속되는 가감속도를 모사할 수 있다. 예컨대, 운전자가 전방 유고상황을 감지하여 정지상태까지 도달할 때 일정시간동안 감속도가 발생하게 된다. 이를 모사하기 위해 시뮬레이터는 설치된 레일을 따라 주행방향과 반대방향으로 이동하게 되고, 차량 내부의 피험자는 몸이 진행방향으로 쏠리게 되는 현상을 체험하게 된다. 더불어 램프구간을 통과할 때, 운전자는 주행속도에 상응하는 원심력을 느끼게 되는데, 돔스크린 하부에 설치된 Yaw 테이블은 실제 차량을 수평방향으로 회전시킴으로써 곡선부 구간에서 발생되는 연속적인 각속도를 모사하게 된다. 해외의 High-level 시뮬레이터 시설은 어느덧 안정기에 돌입하고 있다. 스웨덴 국립교통연구원(VTI)은 1980년대부터 시뮬레이터를 활용한 연구를 진행하고 있으며 2010년에는 High-level 시뮬레이터(VTI-Ⅳ)를 개발하여 자동 졸음운전 검지 시스템 개발, 긴급차량 접근에 대한 최적 알림방안 도출, 화물차량 운전자의 차로변경에 따른 사고패턴 분석, 동절기 운전행태 및 사고발생 유형 규명, 졸음 및 주시태만이 교통사고에 미치는 영향 분석 등을 시행한 바 있다. 미국 도로교통안전국(NHTSA)은 2006년 약 800억원의 예산을 통해 세계 최고수준의 운동 및 영상 시스템을 갖춘 NADS(National Advanced Driving Simulator)를 개발하여 도로・교통부문 연구에 활용하고 있다. 방호울타리의 형식 및 배치전략을 통해 차로폭원을 변화시키고 운전자의 감속주행 행태를 근거로 공사장 교통처리방안을 마련하였다. 또한 Florida州 등 안개가 자주 출몰하는 지역에서 활용한 수 있는 HUD(Head Up Display) 기반 위험상황 알림 서비스를 평가하는 데 시뮬레이터를 활용하였다. 중국 공로과학연구원(RIOH)은 2013년에 시뮬레이터 센터를 완공하여 현재까지 15개 이상의 국책연구과제를 수행한 바 있다. 광저우공항고속도로 IC 안전성평가, 지하차로 설계기준 수립, 홍콩-마카오간 교량 경관설계 등 중국 내 자체 연구 뿐 아니라 일본 미쯔비시社, 캐나다 정부와의 협동 연구도 진행하였다. 해당 기관은 피험차량이 주변 차량들과 상호작용하는 특성을 분석하기 위해 미시 교통류 시뮬레이션(VISSIM)과 연계된 실험환경을 구축하는 데 힘쓰고 있다. 한국도로공사는 국토교통부, 국토교통과학기술진흥원의 지원 하에 ‘도로주행 시뮬레이터 실험센터’를 구축하였으며, 2019년 1월부터 본격적인 운영을 시작하였다. 본 시뮬레이터는 국내 최초의 High-level 시뮬레이터로 종방향(20m)×횡방향(7m)의 레일을 갖추어 가감속과 차로변경을 동시에 진행할 때 발생되는 복합적인 가감속도를 모사하는 능력을 갖추었다. 한국도로공사는 신규노선을 설계하는 단계에서부터 시뮬레이터를 활용한 도로안전진단을 추진할 전망이며, 도면검토에 국한된 진단업무를 체감 위주로 전환하여 이른바 ‘VR 기반 모의주행을 통한 주행안전성 평가’를 진행할 예정이 다. 또한 향후 고속도로 경쟁력을 강화하는 측면에서 신규 노선 설계속도의 상향조정 필요성 및 대응방안을 검토할 계획이며, 이를 위해 최소곡선반경, 횡단면구조, 가감속차로 연장 등 도로설계 전반의 재검토가 시뮬레이터를 통해 수행될 예정이다. 실시간 교통소통정보 제공을 위해 국가 차원에서 ITS 인프라 구축에 많은 비용을 투자하고 효율적인 운영을 위한 노력을 기울여왔다. 그러나 스마트폰의 발달 및 보급 확대로 인해 민간부문 교통정보서비스의 수요가 급증하게 되었다. 또한, 민간업계는 자체 인프라를 통해 교통정보를 수집하고 이를 바탕으로 높은 정확도와 예측력을 가진 교통소통 정보를 생성하여 소비자 요구에 맞게 서비스하고 있다. 즉, 공공과 민간이 각각의 인프라를 통해 수집된 정보들을 서로 다른 방식으로 가공·처리하여 최종적인 서비스 형태로의 교통정보를 제공하고 있다. 최근 공공과 민간이 보유하고 있는 정보를 공유하여 정보 수집에 소요되는 막대한 비용을 절감하고, 더 많은 정보 활용을 통해 궁극적으로 서비스되는 정보의 신뢰성을 향상하고, 그를 통해 각각의 역할과 임무에 맞게 활용함으로써 국민 삶의 질 향상을 이루는 선순 환 구조가 만들어 지고 있다. 특히, 해외에서는 다양한 프로젝트를 통해 생산된 공공과 민간의 융·복합 정보를 바탕으로 공공부문에서는 더 나은 교통관리 및 운영 정책 수립 계획을 세울 수 있게 되었고, 민간부문에서는 새로운 정보콘텐츠를 개발하거나 예측 정확도가 매우 높은 정보를 서비스 할 수 있게 되었다. 유럽에서는 공공과 민간이 개별적으로 교통데이터를 보유·활용하는 대신 TM2.0 플랫폼을 통해 공공과 민간부문이 데이터를 공유할 수 있도록 하였다. TM2.0은 차량과 민간 교통정보 서비스업자, 교통관리센터, 도로인프라 간의 전체적인 정보 루프를 제공한다. 이를 통해 도로이용자들에게 더욱 신속하고 정확한 교통정보를 제공할 수 있고, 공공부문은 기존 데이터 외에 민간데이터도 함께 활용하여 더 나은 교통운영전략 수립에 도움을 주고 있다. SOCRATES 2.0(System of Coordinated Roadside and Automotive Services for Traffic Efficiency and Safety)는 범유럽형 프로젝트이다. 여기에 참여한 공공과 민간 파트너들은 협력적인 통행정보데이터 교환을 위한 프레임워크를 개발해왔고, 이를 유럽의 상호협력적인 교통관리 시스템의 근간으로 할 계획을 가지고 있다.