V2X Communication Technology Trends

V2X 통신 기술 동향

Abstract

Recently, V2X (vehicle-to-everyting) communication has established itself as an essential technology for cooperative autonomous driving. V2X communication currently includes DSRC (dedicated short range communication) communication technology, which is a WLAN (wireless local area network) based communication technology, and C-V2X (cellular-V2X) communication technology, which is a Cellular-based communication technology. Since these two communication methods are not compatible with each other, various studies and experiments are being conducted to select one of the two communication methods. In the case of C-V2X communication, there are LTE-V2X (long term evolutionV2X) communication technology, which is an initial version, and 5G-V2X communication technology, which is a next-generation version. 5G-V2X communication technology has been completed only until standardization, so LTE-V2X communication technology is mainly used. In this paper, we introduce trends related to various issues in V2X communication, including communication method decisions.

Ⅰ. 서론

최근 V2X (vehicle-to-everyting) 통신은 협력형 자율주행의 필수 기술로 자리매김하고 있으며, 특히 교차로 신호정보를 V2X 통신을 통해 제공할 경우 자율주행차량의 신호감지기능의 신뢰성이 매우 향상되는 효과가 있어 V2X 통신을 통한 신호현시정보 제공 서비스가 협력형 자율주행의 킬러 서비스로 간주되고 있다.

V2X 통신은 현재 무선랜 기반의 통신기술인 DSRC (dedicated short range communication) 통신 기술과 셀룰러 기반 통신기술인 C-V2X (cellular-V2X) 통신 기술이 존재하며, 두 통신은 서로 호환되지 않아 두 통신방식 중 하나를 선택하기 위한 다양한 연구와 실험이 진행되고 있다[1]. C-V2X 통신의 경우, 초기 버전인 LTE-V2X (long term evolution- V2X) 통신기술과 차세대 버전인 5G-V2X 통신기술이 존재하지만 5G-V2X 통신기술은 아직 상용칩이 출시되지 않아, 현재는 주로 LTE-V2X 통신기술을 활용 중이다.

본 논문에서는 V2X 통신기술에 대한 이해를 위해 다양한 관점에서 V2X 통신기술을 분석한다. 먼저 현존하는 2종의 V2X 통신방식의 대표적인 특징과 통신방식 결정에 관련된 이슈를 분석하고, V2X 통신 기반 서비스 및 메시지, 장치, 장치연계, 시험/인증 분야의 표준을 분석한다. 그리고 V2X 통신을 위해 할당된 무선 주파수 현황과 관련 정책, 마지막으로 관련 시장의 동향을 분석한다.

Ⅱ. V2X 통신기술 동향

현재 전세계적으로 V2X 통신기술은 IEEE (institute of electrical and electronics engineers) 802.11p 표준 그룹에서 개발한 무선랜 기반의 DSRC 통신기술과 3GPP (3rd generation partnership project) 표준 그룹에서 개발한 셀룰러 통신 기반의 C-V2X 통신기술이 공존하고 있는 상황이다[2]-[4]. 두 통신방식은 동일한 서비스 어플리케이션을 위해 사용되면서도 서로 호환되지 않아 둘 중 하나의 통신방식을 선택해야 하는 상황이며, 이를 위해 각 국가별로 V2X 통신기술 선택을 위한 다양한 논의와 실험이 진행되고 있다.

이와 별개로, 그림1과 같이 두 통신방식의 물리계층과 접속 제어계층 기술은 서로 호환되지 않아 공존할 수 없는 반면, 네트워크계층과 전송계층 기능, 보안, 서비스 메시지 등은 통신방식과 무관하게 공통으로 사용할 수 있도록 정의되어 있다[5].

표 1. V2X 통신기술 특징 비교

Table 1. Comparison of V2X communication technology features

그림 1. V2X 통신계층 구성

Fig. 1. V2X communication layer

2-1 V2X 통신 방식

2017년 6월 3GPP Rel.14를 통해 LTE (long term evolution) 기반의 V2X 표준화가 완료되었으며, 이에 국내에서는 2019년 10월부터 V2X 통신 방식 결정을 위한 V2X 공동연구반이 구성되었지만, 국토교통부, 과학기술정보통신부 양 부처 간 이견이 좁혀지지 않았다. 정부는 한국판 뉴딜 정책에 따라 전국 주요도로 및 고속도로를 대상으로 2021년 4분기부터 DSRC 기반의 C-ITS (cooperative intelligent transport system) 인프라를 구축하고 2023년부터 LTE-V2X (long term evolution- V2X) 병행방식으로 구축할 계획이었으나 정책 변경으로 인해 보류되었다.

2021년 기획재정부 재정운용전략위원회에서는 두 통신 방식의 장단점을 비교/실증할 수 있는 사업을 2022년에 추진한 후 그 결과를 반영하여 인프라 구축을 진행하도록 권고하였다. 이에, 한국도로공사, 한국전자기술연구원, 한국정보통신기술협회, 한국지능형교통체계협회가 컨소시엄을 구성하여 통신방식 비교를 위한 실증사업을 2022~2023년에 걸쳐 시흥 미래모빌리티기술센터 및 한국도로공사 여주시험도로, 고령폐터널, 세종시, 새만금 자율주행 테스트베드 등지에서 수행하였으며, 과학기술정보통신부에서는 해당 실증사업결과와 국제 동향 등을 종합 고려하여 LTE-V2X 통신을 국내 단일 V2X 통신방식으로 결정하였다.

2-2 V2X 통신 표준

V2X 통신 표준은 각 기능별로 다양한 국내외 표준이 존재하며, 크게 서비스, 통신, 보안, 메시지, 장치, 장치연계, 시험/인증 표준으로 분류된다. 각 분야 별 표준은 다음과 같다.

표 2. V2X 통신 표준 - 서비스 분야

Table 2. V2X communication standard - service

표 3. V2X 통신 표준 – 메시지 분야

Table 3. V2X communication standard - message

표 4. V2X 통신 표준 – 장치 분야

Table 4. V2X communication standard - device

표 5. V2X 통신 표준 – 통신 분야

Table 5. V2X communication standard - communication

표 6. V2X 통신 표준 – 장치연계 분야

Table 6. V2X communication standard - interface

표 7. V2X 통신 표준 – 시험/인증 분야

Table 7. V2X communication standard - test/certification

2-3 V2X 통신 주파수

2016년 과학기술정보통신부는 DSRC 통신 기반의 C-ITS 서비스를 위해 5.855~5.925 GHz의 70 MHz 주파수 채널 대역에 대한 기술기준을 제정하여 국립전파연구원 고시를 통해 고지하였다. 이후 LTE-V2X 통신이 개발되면서 2022년 과학기술정보통신부 주재로 C-ITS 주파수 연구반이 운영되어 2023년 DSRC와 LTE-V2X를 함께 사용할 수 있도록 주파수 기술기준이 개정되었다. 그 결과로 LTE-V2X 통신은 5.855~5.875 GHz의 20 MHz 대역, DSRC는 5.895~5.925 GHz의 30 MHz 주파수 대역이 할당되었다.

그림 2. 국내 V2X 통신 주파수 할당

Fig. 2. V2X communication frequency allocation (Korea)

2-4 V2X 통신 정책

국토교통부에서는 2022년 모빌리티 혁신 로드맵 발표를 통해 자율주행 지원 C-ITS를 강화하겠다는 계획을 발표하였다. 통신 인프라 측면에서는 2024년까지 주요 고속도로, 2027년까지 도심 및 전국 주요도로, 2030년까지 전국도로에 구축할 계획을 발표하였으며, C-ITS 관리보안을 위한 통합관리체계와 인증관리체계를 합께 구축하고 주요 도심 등 혼잡 지역은 지자체 협업을 통해 선제 구축하겠다는 계획을 수립하였다.

그림 3. C-ITS 구축 전략

Fig. 3. C-ITS deployment strategy

또한 관련 산업의 성장 가능성과 실증성과를 고려하여 2024년까지 통신방식을 결정하고, 비혼잡지역은 이동통신망을 활용한 V2N (vehicle-to-network) 방식으로 빠르게 구축을 추진하기로 하였다. 서비스 측면에서는 2023년부터 연 3개 내외의 사업을 선정하여 국민체감형서비스를 개발하기로 하였다.

2-5 V2X 통신 시장

국내에서는 2014년부터 현재까지 대전-세종, 서울시, 제주특별자치도, 고속도로, 광주시, 울산시 등 다양한 지역에서 C-ITS 실증사업을 진행하고 있으며, 이를 통해 V2X 통신기술, C-ITS 서비스, 자율협력주행 서비스의 검증을 진행하고 있다.

한국교통안전공단은 2024년까지 V2X 통신서비스 기능을 KNCAP (korea new car assessment program) 안전도 평가 항목에 편입시키기 위한 작업을 진행하고 있으며, 이를 통해 상용차 V2X 통신 단말기 제품의 수요가 확대될 것으로 기대된다.

국토교통부는 자율협력주행 산업발전협의회를 구성하고 한국지능형교통체계협회를 협의회 C-ITS 인증기관으로 선정하였으며, 이를 통해 관련 표준화 및 인증제도 도입/운영 업무를 수행 중에 있다. 2020년 DSRC 단말기 인증체계 수립을 시작으로 2021년부터는 DSRC 노변기지국, LTE-V2X 단말기/노변기지국에 대한 인증체계가 순차적으로 수립되었다. 인증 시험을 담당하는 공인시험소는 당초 BVKorea와 한국정보통신기술협회 2개 기관이 선정되었으나, 2022년부터는 한국정보통신기술협회만이 공인시험소 활동을 수행하고 있다.

Ⅲ. 결론

본 논문에서는 현재 많은 이슈가 되고 있는 V2X 통신에 관련된 내용을 다양한 측면에서 분석하였다. 통신 방식을 결정하기 위한 비교실증사업이 완료되고 해당 결과와 미래 발전방향을 고려하여 통신방식이 결정되었으며, 이를 통해 그 동안 보류되었던 사업 등이 재개될 것으로 기대된다. 다만, 현재까지도 일부 분야에 대한 추가 표준 개발이나 호환성 확보, 인증기준 수립 등 선결되어야 할 문제들이 남아 있어 이를 함께 해결하려는 노력이 필요하다. 금번 통신방식 결정을 계기로, 그 동안 진행되지 못했던 표준화나 기술개발, 기타 제반사항 마련 등이 다시 활발히 진행되어 C-ITS 및 협력형 자율주행 분야 산업 활성화와 국민 안전 증대에 기여할 수 있기를 기대한다.