교차로의 진화: 유도 루프에서 인공 지능 기술까지

교차로는 그 특성상 상당히 역동적이기 때문에 도시 계획을 담당하는 전문가들에게도 상당히 까다로운 문제입니다. 특히, 각 교차로는 다음과 같이 여러 요인에 따라 특징이 달라지기 때문에 이를 세세하기 고려해야 합니다. 교차로를 통과하는 도로의 수는 몇 개인가? 보행자와 자전거 통행량이 많은가? 주요 대중 교통 노선 상에 있는가? 하루 종일 교차로의 통행 흐름은 어떻게 변하는가? 효율적이고 안전한 교차로를 만들기 위해서는 해당 지역에 대한 부지런한 연구와 깊이 있는 이해가 필요합니다. 아울러, 도시 계획을 담당하는 전문가들은 시시각각 변화하는 상황을 모니터링하고 교통 흐름이 달라지는 행태에 따라 교차로 시스템을 개선해야 합니다.

교통 상황을 모니터링하고 관련 문제를 해결하는 방법은 지난 수십년에 걸쳐 상당한 변화를 거듭하였습니다. 신호가 동작하는 타이밍을 제어하는 기본적인 기능에서 첨단 차량 감지 기술에 이르기까지 교통 기술의 발전 덕분에 수많은 운전자, 보행자 등이 사용하는 교차로는 안전하고 효율적으로 기능이 개선되었습니다. 이러한 센서 성능의 향상은 우리가 복잡한 도심 환경을 이해할 수 있는 역량의 향상으로 직결됩니다.

 


 

교차로 통제 기술의 현주소는?

교차로 통제 기술의 개선이 본격적으로 이루어지기 시작하면서, 가장 먼저 도입된 기술은 바로 타이머식 신호를 유도 루프 신호로 바꿀 수 있는 신호등 센서 솔루션이었습니다. 유도 루프는 지나가는 차량의 존재를 감지하기 위해 도로에 설치되며, 대기 중인 차량이 통과할 수 있도록 교통 신호를 적정히 제어하는 것이 가장 큰 특징입니다. 차량의 존재 유무를 감지하는 센서 기술은 교통량이 증가했을 때 발생할 수 있는 병목 현상을 크게 완화 시켜주었습니다.

 

Inductive loop.jpg

그러나 유도 루프는 노면에서 차량을 효과적으로 감지한다는 장점이 있지만, 비용이 많이 들고 설치 또는 유지 관리에 상당한 어려움이 따른다는 단점도 있습니다.

유도 루프는 그 유용성 덕분에 상당히 널리 채택되어 교차로 통제에 사용되고 있지만, 여전히 이러한 단점을 개선할 여지는 많이 남아 있는 실정입니다. 성능 측면에서, 유도 루프는 해당 지역의 차량 존재 유무 데이터만 수집하는데, 여러 차선에서 접근하는 차량을 감지하려면 다중 유도 루프가 필요합니다. 유지 수 관점에서 루프를 설치하고 관리하려면, 도로 수리 작업과 차선을 폐쇄하는 등의 조치가 필요하기 때문에 막대한 비용과 교통 흐름에 큰 지장이 발생할 수 있습니다. 뿐만 아니라, 평균 수명도 3~7년에 불과하기 때문에 비효율적이라는 단점도 가지고 있습니다.

다행히도 유도 루프의 단점을 해결하기 위한 솔루션으로 최근 몇 가지 새로운 기술들이 등장하였습니다. 그 중에서도 실화상 카메라, 열화상 카메라 및 레이더를 포함한 지상 센서 솔루션은 다양한 방면에서 기존의 유도 루프보다 향상된 성능과 역량을 제공합니다. 신호 통제 시, 대부분의 지상 센서는 사용자가 감지 구역을 직접 지정할 수 있게 해주는 것이 특징입니다. 이를 통해 교통 시스템 운영 담당자는 여러 차선에서 접근하거나 정지한 차량을 모니터링할 수 있습니다. 과거에 차선이 많은 교차로를 효과적으로 통제하기 위해서는 여러 유도 루프의 설치가 필요했던 것과 달리, 지상 센서 솔루션은 하나만 설치하면 모든 문제가 해결되기 때문에 훨씬 효율적이라고 볼 수 있습니다. 유지 관리 측면에서도 지상에 센서를 설치하는 것은 지하에 매설하는 것보다 훨씬 작업이 용이합니다. 설치, 수리, 보정 등의 작업을 할 때에도 교통 흐름을 방해하지 않고도 작업 수행이 가능하고 센서도 하나로 통합되어 있기 때문에 필요한 작업을 신속하게 마칠 수 있습니다.

 

Intersection Thermal.png

지상 센서는 사용자가 구성한 구역에서 차량, 자전거 및 보행자를 감지해주는 역할을 합니다.

열화상은 다양한 신호 통제 기술 중에서도 업계에서 가장 선호도가 높은 기술로, 칠흑 같은 어둠 속이나, 악천후, 눈부심 현상이 발생했을 때 차량, 보행자 및 자전거를 정확히 파악해주기 때문에, 도로를 통제할 때 뚜렷한 성능적인 이점을 제공합니다. 실제로 최근 BASt(독일 연방 고속도로 연구소)의 연구에서는 지상 열화상 센서 솔루션을 유도 루프를 대체할 수 있는 가장 신뢰도 높은 대안으로 선정하면서, “열화상 감지 기술과 같이 현장 검증 과정에서 일관되게 낮은 오경보율을 보여주는 감지 기술은 없었다. 대부분의 경우, 열화상 센서는 오탐지가 발생하지 않았다”라고 밝히기도 하였습니다.

 

미래에는 어떤 기술이 등장할까요?

최신 차량 감지 기술의 향상된 성능과 낮은 오경보율은 지능형 솔루션의 기능을 크게 향상시킬 수 있는 길을 열었습니다. 특히, 인공지능 기반 교통 센서의 도입은 교차로 및 주변 환경에 대한 상황 인식 역량을 한 단계 끌어 올릴 것으로 평가를 받고 있습니다. 아울러, 차량의 위치, 방향 및 속도를 모니터링 할 수 있는 카메라 분석 기능은 교차로를 실시간으로 제어할 수 있게 해줄 뿐만 아니라, 향상된 교통 예측 시스템을 위해 강력한 차량 및 보행자 이동 데이터를 수집해줄 전망입니다.

인공지능이 탑재된 센서는 차량의 위치와 움직임을 식별하는 것 외에도 첨단 분류 알고리즘을 사용하여 차량 유형도 정확하게 구분해줄 것으로 기대를 모으고 있습니다. 트럭과 버스를 구별하거나 자전거에 탑승한 사람과 차량을 구별하는 기술은 지능형 교통 시스템이 긴급 차량, 대중 교통 및 도로 위의 약자에게 우선권을 주도록 자동으로 우선순위를 지정하는데 큰 도움을 주기 때문에 그 중요성이 상당히 높다고 할 수 있습니다.

 

ThermiCam AI 7 US intersection site.PNG

인공지능 기반 센서는 다양한 도로 사용자의 속도, 방향 및 위치 데이터를 수집합니다.

이를 통해 차량, 보행자 및 자전거가 각 시간대에 도시에서 어떻게 움직이는지에 대한 이해가 향상되어, 교통 운영 담당자가 위험 지역을 정확히 찾아내고 유도 루프와는 비교가 불가능한 수준으로 병목 현상을 최소화 하는데 필요한 데이터를 제공할 수 있습니다.

운송 수단과 차량 기술이 계속 진화함에 따라 사회 기반시설 또한 그에 맞게 진화해야 합니다. 인공지능은 교차로와 도로의 미래를 형성하는데 도움이 되는 귀중한 데이터를 도시 계획 담당자들에게 제공합니다.

 


 

교통 기술에 대한 자세한 내용은 홈페이지(FLIR.com/Traffic)에서 확인하시기 바랍니다.

관련 기사