[뉴스비전e 정윤수 기자]협력형 지능교통시스템에 C-ITS는 기술 주도 경쟁 뿐 아니라, 차세대 통신환경인 5G로의 적용을 통한 융합경쟁도 이미 시작됐다. 한국 역시 5G 를 자동차 산업에 적용하는 테스트 베드의 구축이 시급하다는 지적이 제기된다. 

◆융합 기술 활발히 개발되는 5G

4세대 LTE의 진화된 이동통신 기술인 5G는 자동차 등 다양한 산업에서 이동통신의 이동성과 ICT 기술의 디지털화를 통해 혁신을 도모할 수 있도록 지원하는 목표를 가지고 진화하고 있다.

기술적으로는 기존 LTE 의 진화된 형태와 새로운 요구사항을 충족시키기 위한 새로운 무선 기술을 모두 5G로 정의하고 있으며, 다양한 산업군이 보다 쉽게 이동통신 네트워크를 활 용하여 마치 각 산업군의 전용망을 사용하는 것과 같은 효과를 가질 수 있도록 진화하고 있다.

이 과정에서 새로운 서비스와 사업 모델을 빠르고 쉽게 네트워크에 적용할 수 있는 유연성이 필수 요소로 인식되고 있다. 

산업군마다 서로 다른 전송속도, 연결성, 측위 정확도, 단말의 수 신뢰도, 지연시간 등의 요구 사항이 있기 때문에 ITU-R 에서는 eMBB(enhanced mobile broadband), eMTC(enahnced machine type communication), URLLC(ultra-reliable low latency communication) 의 세 가지 대표 use case 를 정의해 전송 속도 향상, 사물통신 지원, 초저지연과 신뢰성을 제공하는 기술의 표준화를 주도하고 있다.

이런 목표에 따라 3GPP 에서는 속도 향상을 위한 광대역 초고주파 활용 , 안테나 활용 기술의 향상 (massive MIMO, beamforming) 을 통한 속도 향상과 주파수 효율과 신호체계 개선을 통한 사물 통신의 효율 향상 그리고 가변 데이터 전송 주기 등 저지연 기술의 개발과 표준화를 진행하고 있다.

네트워크 유연성을 통한 다양한 산업의 다양한 서비스 지원을 위해 SDN/NFV(SoftwareDefined Networking/Network functions virtualization) 를 기반으로 한 가상화 도입이 활발히 진행되고 있으며, 대표적으로는 ETSI NFV ISG(ETSI Network Function Virtualisation Industry Specification Group) 표준을 들 수 있다.

가상화된 네트워크는 슬라이싱 (slicing) 을 통해 각 산업군이 서비스의 특성에 따라 논리적으로 독립된 네트워크를 구축할 수 있도록 지원한다. 

또한, 새로운 API 기반의 표준이나 네트워크 구성요소에 대한 인터페이스를 통해 이동통신 네트워크의 사업적 활용성을 높이는 작업이 논의 중이다 . 3GPP에서는 관련 연구를 SA1, SA2, SA3 Working Group에서 진행하고 있다.

SA1에서는 SMARTER(Study on new services and MARkets Technology EnableR) 를 통해 요구사항을 파악하였으며, SA2 에서는 네트워크 구조 논의를 시작하여 가상화를 포함하는 방향으로 논의가 진행 중이다. 

주요 논의 안건으로 제어기능과 데이터 전송기능의 분리, 네트워크 슬라이스를 다루고 있다.

SA5 에서는 가상화 네트워크와 기존 네트워크 를 망라해 네트워크의 관리 방법을 논의하고 있다. 그 첫 단계로 ETSI NFV ISG 와의 협조하에 ETSI GS NFV-MAN 001[13] 에서 정의된 NFV 모델에 기반하여 3GPP 의 코어 네트워크 구성요소들의 관리 방안이 논의되고 있다.

◆자동차와 5G와의 연계 사례도 연이어... C-ITS에 적극 적용

5G의 목표가 다양한 산업의 다양한 서비스를 수용하는 방향으로 설정되고 그에 맞춰 기술개발이 진행되면서 5G 이동통신 기술과 다양한 산업의 융합이 적극적으로 진행되고 있다.

자동차 산업에 한정해 사례를 살펴보면, 우선 5GAA(5G Automotive Association) 을 들 수 있다.

5GAA는 BMW, AUDI 등 자동차회사와 이동통신사업자 , 이동통신 장비 및 단말 회사가 참여하여 5G 와 자동차 산업의 융합을 목표로 구성되었다 5GAA 는 최근 백서를 통해 이동통신 기술이 V2X서비스를 제공하기에 충분히 성숙되어 있어 이를 적극 활용해야 한다는 메시지를 발표한 바 있다.

일본 총무성은 다양한 분야에서 5G 기술과 산업간 융합을 실증 사업을 통해 추진하고 있다. 6 개 실증 사업 중 2개가 교통 분야에서 추진중이며, NTT 도코모(NTT docomo)와 토부 레일웨이(Tobu railway)의 협력 사례, 소프트뱅크(Softbank)가 SB 드라이브(SB Drive) 등과 함께 추진 중인 실증 사업이 이에 해당한다.

토요타(Toyota)는 NTT와의 협력을 통해 5G 기술과 자동차의 융합을 추진한다고 발표했다. 토요타는 이를 통해 미국 및 유럽과 경쟁하고 있는 자율주행자동차 분야에서 우위를 확보하겠다는 계획을 밝혔다.  

토요타는 현재 4G 를 활용한 분야에서 KDDI와 협력하고 있으며, 이 협력도 지속될 계획이다 .

르노 닛산(Renault-Nissan)은 마이크로소프트(Microsoft)와의 협력을 통해 자동차에서의 다양한 서비스를 개발하기로 했다.

Microsoft 의 클라우드 서비스인 에져(Azure)에 기반한 서비스들로는 자동차에 대한 원격진단 및 원격 업데이트 관리, 운전자 개인화 서비스, 도난 차량 제어, 차량 내 생산성 향상 서비스 및기타 서비스 등이 있다.

에릭슨(Ericsson)은 프랑스에서 통신사업자 Orange, 자동차 회사인 PSA 그룹과 함께 5G를 자동차에 적용하는 작업을 진행하고 있다.

세 회사의 연합은 V2V 를 비롯한 V2X에 집중해, ITS와 차량 내 서비스의 실시간 성능을 높이는데 주력하고 있다.

현재 시스템은 LTE와 가상화 , 네트워크 슬라이스를 적용하고 있으며 , 향후 LTE-X 와 5G 기술의 접목을 시도할 계획이다.

2016년 11월에는 SKT, BMW, Ericsson이 함께 커넥티드카와 다양한 서비스를 28GHz를 사용하는 5G망에서 시험함으로써 저지연 , 고속 서비스의 자동차에 대한 적용 가능성을 보여 줬다.  

한편 Ericsson 은 5GPPP phase 2 프로젝트의 일환인 5GCAR에 참여해 보쉬(Bosch), 오렌지(Orange), 노키아(Nokia), 볼보(Volvo) 등과 함께 5G 의 V2X 적용 기술을 개발한다 .

◆"5G 선도적 위치 활용해 C-ITS 등 자동차산업 적용 테스트베트 구축 시급"

자율주행과 C-ITS 는 자동차 산업의 혁신적인 변화를 도모하고 있으며 자동차와 교통에서의 안정성 향상과 효율성 향상에 획기적으로 기여할 것으로 기대되고 있다.

V2V, V2I, V2P, V2N 을 망라하는 V2X 통신 기술은 혁신적인 두 변화의 성공에 필수적인 요소로 인식되고 있다.

많은 기술이 V2X 통신에 사용될 수 있는지 검토되었으며, 지금도 시험이 지속되고 있다.

미국과 유 럽에서는 IEEE 802.11p 에 기반하여 DSRC 와 ETSI ITS-G5 표준을 제정하고 다양한 현장 적용 시험이 진행되고 있다.

최근에는 이동통신 기술을 V2X 에 적용하고자 노력하여 지금까지 전세계적으로 가장 성공한 통신 기술로 인식되는 LTE를 V2X 에 적용할 수 있는 형태로 진화시킨 LTE-V2X 가 3GPP에서 표준화됐다.

LTE-V2X 는 기존 기술과 다르게 단말간 통신(PC5 기반 sidelink) 뿐 아니라 기지국에 기반을 둔 downlink, uplink 를 활용한 통신을 지원하고 있으며, 3GPP 에서는 이를 활용한 다양한 시나리오를 정의했다.

코어 네트워크와 기지국 통신 그리고 기지국의 제어를 받는 단말간 통신 기술은 기지국 기반 통신뿐 아니라 단말간 통신에서도 무선 자원의 효과적인 활용을 가능하게 하고, 기지국을 통한 V2N 서비스를 가능하게 하여 다양한 서비스를 보다 효과적이고 높은 성능으로 지원할 수 있는 특징을 가지고 있다.

또한 , LTE-V2X 에 서 정의된 downlink, uplink, sidelink 의 물리계층을 활용하고 상위 프로토콜은 DSRC 와 ETSI ITS- G5 을 프로토콜 스팩을 활용하여 그 활용성을 높일 수 있도록 지원하고 있다.

최근의 성능 분석에서는 LTE-V2X 의 sidelink를 활용한 단말간 통신과 기지국 통신이 IEEE 802.11p에 비해 V2V 통신에서 보다 높은 성능을 보여 주었으며, 일반적인 예상과 달리 기지국 기반의 downlink, uplink 를 활용하고 기 상용화되어 있는 MBMS 를 활용한 멀티캐스트를 활용하는 경우 보다 넓은 영역에서 높은 성능을 보여줬다는 평가를 받는다. 

미국과 유럽에서 정의한 C-ITS 서비스 중 대부분의 서비스가 현재 LTE-V2X 에서 제공하는 기능과 성능을 이용하여 서비스 요구사항을 만족시킬 수 있음을 확인할 수 있는 것으로 나타났다.

5G는 이동통신의 전송속도, 사물통신, 저지연 통신, 고신뢰성 측면에서의 기술 향상과 네트워크 구조의 진화를 통해 다양한 산업에서 5G 네트워크를 활용하여 새로운 서비스를 신속하게 구현하고 제공할 수 있는 환경을 제공하여 다양한 산업군의 혁신을 지원하고 산업 확대를 위해 기술 개발과 표준화가 진행 중으로,  2019년경 상용화가 시작될 것으로 계획돼 있다.

산업과 사업 측면에서는 5G 를 통한 다양한 산업과의 융합이 이동통신과 다양한 산업군의 협력으로 진행되고 있으며 , 자동차 분야에서도 정부와 산업체의 주도로 활발 한 융합 시도가 진행되고 있음을 확인했다.

자율주행과 C-ITS 에 이동통신을 활용하는 방향은 전세계적으로 진행 중이다.

우리나라에서도 이동통신 기술의 적용을 적극적으로 고려해야 할 필요성이 높아진다.  최근 표준화가 완성된 LTE-V2X 기술은 경쟁 기술인 IEEE 802.11p 에 비해 기능과 성능에서 많은 장점을 가지고 있으며 , IEEE 802.11p 와 혼재하여 사용하거나 , IEEE 802.11p가 적용된 시스템에서 물리계층의 교체만을 통해 더 좋은 성능으로 기존의 서비스를 사용할 수 있다는 평가다. 

또한 , 새로 적용되는 시스템에서는 5G 까지 미래 진화를 고려하여 LTE-V2X를 적용하는 것이 향후 사업성에서 유리할 것이라는 전망이다.  

5G 는 특히 우리나라에서 적극 추진중인 이동통신 기술이다.

한국은 5G에서의 핵심기술 개발을 지금까지 적극적으로 추진해 왔으며 mmWave 등 핵심 기술 분야에서 상당한 성과를 이룬 바 있다. 이런 선도적 위치를 활용해 이제 5G 를 활용한 산업간 융합에 적극 나서야 한다고 전문가들은 조언한다.

이를 위해서는 5G를 자동차 산업에 적용하는 테스트 베드의 구축이 시급하다. 테스트 베드는 융합에서 발생하는 신기술과 새로운 사업 모델에 대해 개방형 혁신을 가능하게 하여 자동차 및 교통 관련 산업의 국제경쟁력 향상과 이동통신 산업 활성화에 크게 기여할 것이라는 전망도 제기된다.