자동차의 센서, 신호 등 데이터를 수집·처리하는 ECU 데이터가 공격에 의해 조작되면 운전자에게 피해를 줄 수 있다. 본 논문에서는 블록체인을 이용하여 자동차 ECU 데이터의 무결성을 검증하는 시스템을 제안한다. 자동차와 서버는 세션 키를 이용해 데이터를 암호화하여 송·수신하기 때문에 통신 과정에서 신뢰성을 보장한다. 서버는 해시 함수를 이용해 전송받은 데이터의 무결성을 검증한 후, 데이터에 이상이 없으면 블록체인과 off-chain인 분산저장소에 저장한다. ECU 데이터 해시값은 블록체인에 저장하여 변조할 수 없으며, 원본 ECU 데이터는 분산저장소에 저장한다. 해당 검증 시스템을 이용해 ECU 데이터에 대한 공격 및 변조를 사용자가 검증할 수 있으며, 악의적인 사용자가 ECU 데이터에 접근하여 데이터 변조 시 무결성 검증을 수행할 수 있다. 보험, 자동차 수리, 거래 및 판매 등의 상황에서 사용자의 필요에 따라 사용할 수 있다. 향후 연구로는 실시간 데이터 무결성 검증을 위한 효율적인 시스템 구축이 필요하다.
과거 산업화 이후 자동차 산업은 내연기관 중심의 지속적인 성장을 하였으나, 최근 4차 산업혁명으로 큰 변화를 맞이하고 있다. 대다수의 기업들이 전기 자동차, 자율주행으로의 전환을 준비하고 있으며, 현시점에서 국내와 국외의 미래 자동차 연구동향을 비교 분석할 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 미래 자동차 트렌드를 대표하는 CASE(Connectivity, Autonomous, Sharing, Electrification)와 관련된 키워드가 포함된 국내 4,002건, 국외 68,372건 논문을 수집하여 LDA 알고리즘 기반의 토픽모델링을 수행하였으며, 국내외 미래 자동차 연구동향을 비교 분석하여 정책적 시사점을 제시하였다. 분석 결과 국내의 경우 교통 인프라, 도시 내 교통효율, 교통정책 등과 같은 거시적인 측면에서의 연구가 주를 이루는 것으로 나타났으며, 국외는 객체인식, 사물인터넷, 전기자동차 소음 등의 차량기술과 관련된 연구가 활성화되고 있음을 확인할 수 있었다. 이를 통해 국내 공유자동차 부문에 있어 MaaS(Mobility-as-a-Service)와 관련한 정부의 기술지원이 필요하고 교통수단별 데이터 개방 필요성 등에 대하여 제시하였고, 이러한 분석결과는 미래 자동차 산업을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
본 논문에서는 자동차 내부에 무선 센서 네트워크를 구축하여 데이터를 획득하고 처리하는 시스템을 개발하였다. 자동차 관리 시스템은 자동차 외부의 주행상황에 대한 정보를 받으며, 동시에 자동차 내부의 상태를 점검하고 사용자에게 내부 정보를 보여줌으로서 전문적인 지식 없이도 자신의 차를 유지 및 관리할 수 있도록 한다. 특히 사용자에게 접근이 용이하게 구현되어 승차자가 느끼는 시스템 접근의 어려움을 감소시키고 실질적인 편의를 도모한다. 시스템 구성은 차체 내부 데이터를 수집하는 단말 노드, 시리얼 통신용 수신 게이트웨이, 차체 정보를 처리하는 인터페이스 응용으로 분류된다. 자동차 관리 시스템의 성능을 확인하기 위해, 관련 하드웨어와 프로그램을 간략히 설명한다. 이를 위해 무선 센서 네트워크와 센싱 하드웨어의 특징을 기술하고, 이를 이용한 차량의 각종 전기신호와 센서들을 통합 제어하는 시스템을 제시한다.
디지털 자동차운행기록계는 교통안전법에 따라 자동차의 운행상황과 교통사고 상황과 함께 자동차의 속도, 거리, 브레이크 상황, 가속도, GPS 위치 등을 자동적으로 저장장치에 기록하는 장치이다. 유럽에서는 디지털 자동차운행기록계 장착이 2005년부터 모든 트럭에게 의무화되어 있고, 대한민국은 2011년부터 신규로 등록되는 사업용 차량은 의무적으로 장착해야 하며, 해가 지날수록 의무적으로 장착해야하는 자동차의 범위가 확대되어가고 있다. 이 장치는 운전자의 일일 운행 현황 분석 및 사고 분석을 위하여 사용된다. 자동차 사고는 장치의 안정성을 예측불가능하게 한다. 그래서 불확실한 상황아래에서 최대한 안정적으로 데이터를 저장할 수 있는 기술은 매우 중요하다. 우리는 실제 디지털 자동차 운행기록계를 설계하고 구현하였다. 본 논문은 이 장치의 설계와 구현에 있어서 저비용의 하드웨어 자원으로 안전하게 대용량 데이터를 저장하기 위해서 저용량이지만 안정적인 1차 저장장치와 대용량을 저비용으로 구현한 2차 저장장치로 구성된 계층적 저장 기법을 제안한다. 1차 저장장치는 용량이 SLC 낸드 플래시 메모리를 사용하여 로그 구조 형식으로 데이터를 저장한다. 로그 구조의 단점인 느린 부팅 문제를 해결하기 위해 역방향 부분 검색 기법을 제시한다. 이 방법은 1차 저장장치의 부팅 시간을 50분의 1로 감소시킨다. 추가적으로 사고 순간의 데이터를 신속하게 데이터를 저장하는 기법도 제시한다. 이 방법으로 저비용의 내장형 시스템에서 사고순간의 운행기록 시간을 일반적인 방법의 저장시간의 1/20만큼 단축하였다.
도로 사고의 30% 이상이 도로 환경 조건에 의해 발생되는 것으로 추정된다. 따라서, 도로 환경의 정보는 사고를 줄이기 위한 한 방편이 될 수 있다. 본 논문은 도로 환경을 모니터링하기 위해 설치된 센서들로부터 효율적으로 데이터를 수집하기 위한 멀티 채널 토폴로지 관리 기법을 제시한다. 센서들의 밀집도가 높아져도 제안하는 기법을 통해 데이터 충돌과 에너지 소모를 줄일 수 있다. 시뮬레이션 성능 분석에서 제안하는 방식을 통해 수집되는 데이터가 증가하는 것을 확인할 수 있다.
본 논문에서는 비전 센서 기반 시스템의 차선 이탈과 신호등 오인식 등을 개선하기 위해 End to End 모델을 활용한 자율주행 시스템을 제안한다. End to End 학습은 다양한 환경 조건에 대해 확장을 할 수 있다. 비전 센서 기반 모형 자동차를 이용하여 주행 데이터를 수집한다. 수집한 데이터를 이용하여 기존의 데이터와 아웃레이어를 제거한 데이터로 구성한다. 입력 데이터인 카메라 이미지 데이터, 출력 데이터인 속도와 조향 데이터로 클래스를 구성하고 End to End 모델을 활용하여 데이터 학습을 수행하였다. 학습된 모델의 신뢰성을 확인했다. 모형 자동차에 학습한 End to End 모델을 적용하여 이미지 데이터로 조향각을 예측한다. 모형 자동차의 학습 결과, 아웃레이어를 제거한 모델이 기존 모델보다 향상된 것을 볼 수 있다.
현재 손가락 및 제스춰 인식 같은 영상처리를 이용하여 로봇의 움직임을 제어하는 방법이 많이 연구되고 있지만, 인식 속도가 느려서 빨리 제어하지 못하는 단점이 있다. 하지만 데이터 글러브와 같은 입력 장치를 이용하면 쉽고 빠르게 제어가 가능하다. 이에 본 논문에서는 로봇 키트를 이용하여 자동차 로봇을 구현하고, 이를 데이터 글러브(Data Glove)와 연동시켜 움직임을 제어하는 방법을 제안한다.
디지털운행기록장치(DTG)는 차량의 운행정보를 기록하고 저장하는 장치로, 여객 및 화물자동차에 의무적으로 장착되어 여러 실시간 운행기록을 수집하고 관리할 수 있도록 하고 있다. 대부분 버스, 택시, 화물차 등에 사용되며, 상용 자동차의 운전자를 인증하고 과도한 운행으로 인한 사고를 줄이는 데 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 기존의 국내 디지털운행기록장치 관련 지침 및 표준 사양의 보안 기술 관련한 내용을 살펴보고 더 나아가 문헌조사를 통해 발견된 디지털운행기록장치 데이터 보호 관련 기본적 보안원칙을 소개한다. 더불어, 디지털 포렌식을 위한 데이터 식별 방법에 대한 실험적인 시도 사례의 결과를 함께 소개한다.
최근 자동차 업계의 CAE 방향을 하드웨어 측면에서 보면, 대용량의 계산능력을 갖춘 슈퍼 컴 퓨터와 자체 계산능력을 갖춘 워크스테이션의 활용이 점차적으로 확대 되어가고 있다. 이것을 배경으로 크래쉬 시뮬레이션, 자동차 전체 시스템의 진동 및 소음해석, 공기역학적 특성을 고 려한 형상 최적화 등이 행해지고 있다. 이와 같은 해석을 원활히 수행하기 위해서 고려되어야 할 사항은 우선 사용 소프트웨어 상호간의 데이터 인터페이스를 충분히 고려한 체계적인 총합 CAE 시스템의 구축이고, 인공지능(artificial intelligence) 언어를 이용하여 사용이 용이한 해석 경 험(knowhow)의 데이터 베이스를 구축하는 것도 바람직하다. 또한 상용 소프트웨어가 지원하지 못하는 분야에 대한 자체 프로그램의 개발도 필요한 것이다.
자동차, 조선, 항공 분야 등에서는 3차원 모델러를 이용한 설계작업이 다양하게 이루어지고 있으며 특히 자동차 업계에서는 그 활용도가 대단히 높다. 통상, 완성차 업계에서 작성된 곡면 데이터는 협력업체에서 부품 설계 및 제작에 대단히 중요한 정보가 되기 때문에 이와 같은 곡면정보를 이용하기 위하여 완성차 업체와 동일한 CAD 시스템을 보유하고 있어야 한다. 그러나 완성차 업체에서 사용하고 있는 3차원 모델러(CATIA, Pro/Engineer, 등)는 사용하기가 쉽지 않을 뿐만 아니라 대단히 고가의 장비여서 이를 중소 협력업체에서 구축한다는 것은 현실적으로 매우 어려운 것이 사실이다. 본 고에서는 3차원 모델러 중 자동차 업계에서 가장 많이 쓰이고 있는 CATIA(Dassault사)의 곡면 데이터를 자유로이 응용할 수 있도록 구축한 Jig 설계시스템에 대해 소개하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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