지능형 교통 체계(ITS)

과학(Science)/산업 (Industry)

지능형 교통 체계(ITS)

SURPRISER - Tistory 2023. 4. 25. 17:46

0. 목차

지능형 교통 체계(ITS)
ITS 산업
V2X
고정밀 측위 기술
인증 및 보안 기술
ITS 응용 서비스 기술
ITS에서 C-ITS로
주요국의 ITS 추진 현황

1. 지능형 교통 체계(ITS)

'지능형 교통 체계(ITS: Intelligent Transportation System)'는 기존의 교통 체계를 기반으로 자동차·도로·철도·항만·해운 등의 기존의 교통 분야에 정보·통신·제어·전자·전기 등의 지능형 기술을 접목시킨 미래형 스마트 교통 'SOC(사회간접자본: 생산활동에 직접적으로 투입되지는 않으나 간접적으로 기여하는 자본)'로 정의할 수 있다. 즉 교통수단·교통시설에 전자·제어·통신 등 첨단 기술을 접목하여 교통정보 및 서비스를 제공하고, 이를 활용함으로써 교통 체계의 운영·관리를 과학화·자동화하고, 교통의 효율성과 안정성을 향상시키는 '교통 체계(Traffic System)'이다.

'지능형 교통 체계(ITS)'는 교통문제 해결의 최적 대안으로 전국적인 '도로교통 혼잡', '교통사고', '물류비용' 등의 기존 교통 관련 모든 문제점을 획기적으로 개선함으로써 국가 사회의 안정성·효율성을 향상시키고, 국민 개개인에게 생활의 편의를 제공할 수 있는 사회 전체로의 파급효과가 큰 분야이다. 아울러 다양한 첨단 기술이 복합된 분야이므로, 기술 파급효과가 높아 타 분야와의 동반성장 유도가 가능하며, 최근에 새로이 대두되고 있는 분야이므로, 각국에서는 '지능형 교통 체계(ITS)' 관련 연구개발에 막대한 금액을 투자하고 있다. '지능형 교통 체계(ITS)'를 도입하면 효율성과 안전성을 높이는 다양한 효과를 얻을 수 있다. 그 효과를 정리하면 다음과 같다.

교통 혼잡 개선 효과: 첫째, '교통 혼잡 개선 효과'를 얻을 수 있다. 교통상황에 따라 실시간으로 대응하는 신호운영을 통해 차량 지체를 최소화하고 운전자에게 교통정보를 제공하여 혼잡구간 우회를 유도하며, 무정차 통행료 지불시스템 운영을 통해 지불에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.
교통 안전 개선 효과: 둘째, '교통 안전 개선 효과'를 얻을 수 있다. 각종 교통법규 위반을 단속하여 안전운전을 유도하고, 돌발 상황에 대한 신속한 대응으로 2차 사고를 감소시키며, 운전자가 도로상의 위험요소에 대처할 수 있도록 경고하기도 하기 때문이다.
교통 환경 개선 효과: 셋째, '교통 환경 개선 효과'를 얻을 수 있다. 교통소통 개선, 과속운전 방지 등을 통해 에너지 소비 및 배기가스를 감소시키고 대중교통 이용 활성화를 통해 승용차 통행량을 감소시킬 수 있기 때문이다.

그 밖에도 '물류비 절감', '시설 유지비 절감', '에너지 절감' 등의 효율성이 증대되고, 교통질서를 생활화하고 교통사고를 예방함으로써 안전성이 증진된다.

1-1. ITS의 구성

'지능형 교통 체계(ITS)'는 차량 및 인프라에 부착되어 있는 'GPS', '카메라', '센서' 등을 이용하여 수집한 정보를 통해 전체적인 도로 상황을 한눈에 파악하고, '교통 혼잡', '교통사고'를 미연에 방지할 수 있게 해주는 시스템이다. '지능형 교통 체계(ITS)'는 개별 정보 수집·판단의 주체인 '차량용 단말', 개별 수집된 정보를 통합적으로 엮어주는 '인프라', 수집된 정보를 바탕으로 교통 제어 및 단말에게 정보를 제공하는 '서버'로 구성된다. 이전에는 단순한 정보의 수집·배포와 같은 '단순 정보 교환'이 주목적이었지만, '차세대 지능형 교통 체계(C-ITS: Cooperative ITS)'로 발전할수록, 차량 간의 유기적인 정보 교환 및 맞춤형 정보 제공이 가능해질 것으로 보인다.

ITS의 구성	세부 내용
차량용 단말	개별 정보 수집·판단의 주체
인프라(Infrastructure)	개별된 수집된 정보를 통합적으로 엮어줌
서버(Server)	수집된 정보를 바탕으로 교통제어 및 단말에게 정보를 제공

2. ITS 산업

급변하는 현대 사회에서 교통수단에 대한 의존도는 해마다 증가하고 있다. 이에 따라 사용자들의 '교통 혼잡', '안전사고', '환경문제' 등의 개선 요구 수준도 높아지고 있다. 자동차는 언제나 사고에 대한 가능성에 노출되어 있으며, 자동차로 인한 사고는 사람의 생명과도 직결된 문제이다. 따라서 교통사고 위험을 줄일 수 있는 운전 환경을 제공하기 위한 시도는 오래전부터 추진되어 왔다. 급증하는 교통량과 더불어 '교통 혼잡', '교통안전', '환경 개선'의 요구가 증대됨에 따라 교통 체계를 지능화하여 교통운영의 효율성을 확보하고자 하는 새로운 시도가 나타나는데, 이것이 바로 '지능형 교통 체계(ITS)' 구축이다.

'지능형 교통 체계(ITS)' 산업은 공공기반 시설로서, 중앙정부의 관련 계획, 추진 방향, 구축 예산 등 중앙정부의 '사회간접자본(SOC)' 구축 계획의 영향을 받으며, '중앙부처'는 물론 '지방자치단체', '연구기관', '민간기업'의 긴밀한 협조가 필요한 산업 분야이다. 또한 '지능형 교통 체계(ITS)' 산업은 '차량', '교통시설', '도로', '정보', '유무선 통신', '제어', '전자', '전기' 등 다양한 분야의 융·복합이 필요한 분야이다. 따라서 '지능형 교통 체계(ITS)'의 적용 분야에 따른 대상 산업과 이용자 계층, 추진체계가 각기 다르기 때문에 산업 특성도 다르게 나타난다.

2-1. ITS 산업 분류

'지능형 교통 체계(ITS)' 산업은 '교통수단', '교통시설', '교통정보', '첨단교통기술', '교통 체계', 그리고 '이와 관련한 제품', '서비스', '건설공사'와 같은 총 8가지 요소들로 구성되어 있다. 통계청이 제공하는 '정보통신기술 산업분류', '한국표준산업분류', '정보통신 부문 상품 및 서비스 분류체계' 등을 참고하면, ITS 산업은 ITS의 기기·단말·모듈·부품 등을 제조하는 'ITS 제조업', ITS를 기반으로 응용 서비스를 제공하는 'ITS 서비스업', ITS의 기반인 도로 등 '사회간접자본(SOC: Social Overhead Capital)'를 건설하는 'ITS 건설업'으로 카테고리화가 가능하다.

	ITS 제조업	ITS 서비스업	ITS 건설업
교통수단	O	O	O
교통시설	O	O	O
교통정보		O
첨단교통기술	O
교통체계		O	O
관련 제품	O
서비스		O
건설공사			O

2-2. ITS 산업의 전·후방 산업

'지능형 교통 체계(ITS)' 산업의 '가치 사슬(Value Chain)'은 다음과 같다. '후방 산업'은 인프라를 구성하는 '센서(Sensor)', '유·무선 통신', '사물인터넷 플랫폼', 등 '지능형 교통 체계(ITS)'을 구성하는 하드웨어를 제조하고 소프트웨어를 개발하는 분야이며, '전방 산업'은 '지능형 교통 체계(ITS)'를 도입하여 운영·관리하는 다양한 '사회 간접 자본(SOC: Social Overhead Capita, 생산활동에 직접적으로 투입되지는 않으나 간접적으로 기여하는 자본)' 사업화 기관 및 지방자치단체 등으로 구성된다.

3. V2X

'차량 사물 통신(V2X: Vehicle to Everything)'은 운전 중에 유·무선 통신망을 통하여 다른 차량 및 도로 등 인프라가 구축된 사물과 교통정보와 같은 정보를 교환하는 통신 기술이다. 특히 시야를 벗어나지 않은 영역 내에서만 활용할 수 있는 센서들의 제약 조건을 보완 가능하며, 시야 제약조건에 구애받지 않은 360도 인식 능력을 제공한다. 즉, 시야 확보가 어려운 교차로나 기상 악화 상황에서도 더 멀리 볼 수 있도록 보완이 가능한 장점을 지니고 있다. '차량사물통신(V2X: Vehicle to Everything)'은 '차량 간 통신(V2V: Vehicle to Vehicle)', '차량과 도로 인프라 간 통신(V2I: Vehicle to Infra)', '차량과 보행자 간 통신(V2P: Vehicle to Pedestrian)', '차량과 개인 단말 간 통신(V2N: Vehicle to Nomadic Devices)' 등 도로 위 차량에 적용 가능한 모든 형태의 통신 기술을 포함하는 개념이다. V2X 통신을 이용하면 '전면 차량 충돌 위험 경보', '차선 변경 시 경보', '차선 사각지대 경보', '교차로 이동 보조', '구급차·소방차 접근 정보', '공사 지역 경보', '군집 운행(Platooning)'과 같은 기능 수행이 가능하다.

차량 간 통신(V2V: Vehicle to Vehicle): 차량 간에 무선으로 정보를 주고받는 기술로, 이동 혹은 정차 중인 차량들 간 신호나 데이터를 송수신하는 무선통신 기술이다. 이는 앞차와 사고 등 운전하면서 발생할 수 있는 돌발 상황을 뒤따라 오는 차에게 전달하여 연쇄 추돌을 방지할 수 있는 효과가 있다.
차량과 도로 인프라 간 통신(V2I: Vehicle to Infra): 차량과 도로 인프라 간에 무선으로 정보를 주고받는 기술로, 차량 내 설치된 통신 단말기와 정보를 서로 교환하는 기지국을 도로 곳곳에 설치하여 주행 정보 등을 수집하고 사고 정보 등을 차량에 제공한다. 이는 실시간 교통상황이나 돌발 상황을 안내받을 수 있어 교통정체나 사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
차량과 보행자 간 통신(V2P: Vehicle to Pedestrian): 차량과 보행자 간 무선으로 정보를 주고받는 기술로, '차량', '보행자', '자전거 탑승자'가 소지한 이동 단말 기기 사이 간 무선 통신 기술이다. 이는 차량이 길을 건너는 보행자의 모바일 기기를 인지해 운전자에게 보행자 접근 경보를 송수신하여 사고를 예방하는 효과가 있다.
차량과 개인 단말 간 통신(V2N: Vehicle to Nomadic Devices): 차량과 네트워크 기기 간에 무선으로 정보를 주고받는 기술로, 특히 모바일 기기를 가진 일반 사용자들이 서로 정보를 교환해 차량과 보행자가 가까워지면 양쪽 모두에게 경고음을 발생시켜 사고를 예방할 수 있다.

V2X 통신은 기본적으로 빠른 속도로 이동하는 차량을 대상으로 하며, 차량의 탑승자뿐 아니라 차량 자체적으로 안전 관련 메시지 등의 트래픽을 발생시키는 특성을 지닌다. 또한 차량에 장착된 'GPS(Global Positioning System)' 등의 'GNSS(Global Navigation Satellite System)'를 통해 위치·속도 등의 정보를 얻거나 동기화에 적용할 수 있다. 따라서 이러한 일반적인 셀룰러 이동통신과 차별화되는 V2X 통신의 특성이 향후 표준화 및 제품 개발에 고려되어야 한다.

V2X 관련 차량 통신 표준화는 IEEE 802.11p를 기반으로 하는 'DSRC(Dedicated Short-Range Communication)' 방식의 'WAVE(Wireless Access for Vehicle Environment)'와 '3GPP LTE(Long Term Evolution)' 기술을 기반으로 하는 'C-V2X(Cellular-VX2)'의 2가지로 나뉜다. 해당되는 두 표준 규격은 서로 호환되지 않으며, 독립적으로 동작하는 특징을 지닌다. WAVE는 고속으로 이동하는 차량들의 V2X 통신 기술로, 100ms 내에 최대 1km 거리까지 주고받을 수 있다. WAVE는 근거리 통신 표준에서 가장 활용도가 높은 IEEE 802.11p Wi-Fi 기술을 자동차에 맞도록 개선하여 2012년에 완료된 표준이다. 미국을 포함한 대부분의 국가의 교통부에서 주도하고 있는 기술이며, 이는 자동차용 통신 표준으로 거의 유일한 표준이다. 국내에서도 국토교통부가 주도하여 서비스를 제공하는 표준이다. 한편, 'C-V2X(Cellular-VX2)'는 차량 주행 중 안전 관련 메시지 전달을 기본으로 지원하며 '셀룰러 망(Cellular Network)'을 그대로 이용할 수 있으며, V2V, V2I, V2P 등의 다양한 차량 통신 시나리오에 적용이 가능하다. 다만 LTE V2X는 4G 기반 표준이므로, 5G 차량 통신 요구사항을 만족시키기 위한 높은 데이터 전송률 및 높은 신뢰성 등을 수용하는 데 한계가 나타나고 있다.

4. 고정밀 측위 기술

'지능형 교통 체계(ITS: Intelligent Transportation System)'이 구현되기 위해서는 정밀한 차량의 위치 측정이 필요하다. 도로 위에서의 차량의 차선 구분이 구분하기 위해서는 고정밀 측위를 통해 차량의 위치 추정 오차가 1m 안쪽이어야 한다. 이를 위해 GPS를 사용하거나 무선 네트워크의 기지국 위치를 활용하여 서비스 요청 단말기의 정확한 위치를 파악하는 기술인 '고정밀 측위 기술'이 사용된다. '고정밀 측정 기술'은 다각화·다중화된 위치 측위 기술로 극한의 상황에서도 안정적으로 상황을 인지하고, 궁극적으로 자율주행이 가능한 시스템을 구축하는 것을 목표로 하고 있다.

이러한 안전 시스템을 개발하기 위해서는 선행적으로 차량 내 센서를 이용하고 있으며, 아래의 표와 같이 '레이더(Radar)', '라이다(Lidar)', '비전 센서(Vision Sensor)', '초음파 센서(Ultrasonic Sensor)' 등에 이르는 센서들이 다양한 조합으로 장착되고 있다. 차량용 레이더의 경우, 중장거리 레이더로 개발되고 있으며, '종 방향 정확도'가 우수하고 날씨나 조도 변화에도 성능 변화가 적은 특성을 가지고 있어 '자율 순항 시스템'이나 '전방 추돌 경고 시스템'에 상용화되고 있다. '비전 센서(Vision Sensor)'의 경우 '차선 이탈 경고', '사각지대 탐지', '보행자 인지 시스템'과 같이 주로 경고 시스템에 적용되고 있으나 날씨나 조도에 따라 성능 변화가 심한 단점이 있다. '초음파 센서'는 주자 보조 시스템용 근거리 장애물 인지를 위해서 널리 사용되고 있다. 이렇게 다양한 센서들을 이용하여 차량 간 거리 측정 및 안전 확보가 가능하게 되었다. 인프라 측면에서는 각 차량 내 GPS를 통해 위치 파악뿐만 아니라 '도로 센서 네트워크'와 '레이더망'의 구축을 통해 교통량 및 돌발 상황의 감지 및 정보 전송이 가능한 특징을 가진다. 아래의 표는' 환경 인지 센서'의 특징을 비교한 것으로, '글로벌 오토뉴스(Global Autonews)'의 '지능형 안전 자동차를 인지기술' 자료를 재구성하였다.

-	레이더(Radar)	라이다(Lidar)	비전 센서(Vision Sensor)	적외선 센서(Infrared Sensor)	초음파 센서(Ultrasonic Sensor)
거리	장거리	장거리	중거리	단거리	단거리
종 방향 정확도	우수	우수	보통	우수	우수
횡방향 정확도	보통	보통	우수	-	-
날씨	둔감	민감	민감	민감	민감
조도	둔감	둔감	민감	민감	둔감
가격	고가	고가	보통	저가	저가
주이	60~100ms	60~100ms	30~60fps	50ms	-

4-1. 측위 기술

'측위 기술(Location Determination Technology)'에는 '셀 아이디(Cell ID)', 'ToA(Time of Arrival)', 'AoA(Angel of Arrival)', 'GPS(Global Positioning System)', 'A-GPS(Assisted GPS)' 등이 있다. 이 '측위 기술'들은 '네트워크 방식(Network Method)'과 '단말기 방식(Terminal Method)' 그리고 이들을 혼합한 '하이브리드 방식'으로 분류한다.

측위 기술	구분	설명	정확도
Cell ID	네트워크 방식	단말기의 Registration에 따른 Cell ID 파악	150m~30km
ToA(Time of Arrival)	네트워크 방식	단말기로부터 수신한 신호의 도착시간을 이용	150m 이하
AoA(Angle of Arrival)	네트워크 방식	단말기로부터 들어오는 전파의 도래각을 이용	150m 이하
GPS	단말기 방식	단말기에 장착된 GPS 수신기 이용	15~100m
A-GPS	하이브리드 방식	GPS 단점을 보완하여 Start-up Performance를 향상시킨 것	10~30m

4-2. 정밀 지도 기술

'정밀 지도(LDM: Local Dynamic Map)'은 '국제 표준(ISO 18750, ETSI 302 895)'으로 정의된 개념으로 도로와 주변 지형의 정보를 담아 지형지물의 오차 범위 10~20cm 이내에서 식별할 수 있는 신뢰성 높은 지도이다. 기존 디지털 지도보다 10배 이상 정확하며, '지형의 고저', '도로 곡선반경', '곡률 및 주변 환경'을 3D 속성으로 제공한다.

자율주행 중인 차량이 자신이나 주변 차량, 지형물 측정에 오차가 발생할 경우 사고로 이어질 가능성이 높다. '정밀 지도(LDM)'는 이러한 자율주행 차량의 기존 센서를 보완하며 오차 범위를 축소시켜 사고 위험성을 감소시키는 목적으로 제작된다. 정밀 지도를 통한 효과는 '자율주행 차량 오류 감소', '자율주행 차량의 AI 학습능력 향상', '실시간 분석 데이터 감소', '배터리 효율관리 지원', '정적·동적 정보 제공' 등이 있다.

정밀 지도는 자율주행에 필요한 '규제선(차선, 도로경계선, 정지선, 차로 중심선)', '도로시설(중앙분리대, 터널, 교량, 지하차도)', '표지시설(교통안전표지, 노면표시, 신호기)' 등을 3차원으로 표현한다. 자율주행차는 해당 정보를 통해 안전을 향상시킬 수 있으며, 지도에 나타난 교통정보를 바탕으로 원활한 도로주행이 가능하다.

자율주행 차량 오류 감소: 자동차의 측위 센서와 정밀 지도 정보를 매칭 시켜 현재 위치 등을 정밀하게 측정
자율주행 차량의 AI 학습능력 향상: 도로상의 점선·실선 등의 DB에 기반한 자율주행차량의 학습을 통해 자율주행 효율성 향상
실시간 분석 데이터 감소: 정밀 지도가 사전에 주행 경로에 대한 상세한 정보를 제공하여 자율주행 S/W·AI가 주행 중에 실시간 습득·분석 데이터 용량 감소, 레이더·카메라 센서 등 기존 측위 센서에 대한 의존도 경감
배터리 효율관리 지원: 주행 도로의 경사, 곡률, 너비 등의 제공을 통해 지형에 맞는 최적의 운행이 가능하며, '관성 주행 안내(Coastin Guide)' 및 '배터리 충·방전 예측 관리(Predictive Energy Management)' 기술을 통해 자동차 연비 및 친환경차 배터리 효율성 향상
정적·동적 정보 제공: 기존에 내비게이션 시스템이 제공하는 '정적 정보'에 비해 '정밀 지도'는 V2X 기술이 적용되어 실시간 도로 상황, 주변 차량의 위치 및 주행 정보를 알려주는 동적인 정보 제공 가능

5. 인증 및 보안 기술

V2X가 구현됨에 따라, 도로상에서 유기적이고 다각화된 통신이 이루어지게 될수록 보안의 중요성이 부각되고 있다. 사회 전반에 걸쳐 보안의 중요성이 대두되고 있지만, 특히 주행차의 보안은 생명과 직결될 수 있기에 더욱더 완벽한 보안 시스템이 필요하다. 또한 사고 데이터의 위·변조와 프라이버시 침해에 대한 우려도 있기 때문에 보안이 더욱 중요하다. 보안 위협의 형태는 '전파 방해(Radio Jamming)', 'V2X 통신에 대한 DDoS 공격'과 같은 '물리 계층에서의 공격'과, '위조 인증', '위장', '데이터 위·변조', '도청'과 같은 '상위 계층의 공격'이 있다.

V2X 보안을 위한 해결책으로는 '인증서 기반 보안 통신'과 '보안 인증 관리 체계'를 위한 해결책이 있다. '인증서 기반 보안 통신'은 익명 보안 인증서로 V2X 메시지 위·변조 방지 및 익명성을 보장하는 것이며, '보안 인증 관리 체계'는 익명 보안 인증서의 생성·발급·폐지를 위한 정보 시스템 인프라이다. 또한 V2X는 각 네트워크에서의 보안 기술이 요구되며, 대표적인 차량 외부 네트워크 보안 관련 기술에는 'WAVE 기반 V2X 보안 기술', '이동통신 기반 V2X 보안 기술', '차량 인포테인먼트 보안 기술', 'V2P 보안 기술', '차량 인프라·클라우드 보안 기술'이 있다.

WAVE 기반 V2X 보안 기술: 국제표준 'IEEE 1609.2'의 규격을 준수하며, V2V·V2I 네트워크 상에서 송수신되는 메시지의 암호화, 위변조 방지, 인증 기능을 제공
이동통신 기반 V2X 보안 기술: 이동통신 기반의 V2I 네트워크상의 송수신되는 메시지의 암호화, 위변조 방지 및 인증 기능을 제공
차량 인포테인먼트 보안 기술: 차량의 '인포테인먼트' 기기로 활용되는 디바이스, 네비게이션, 스마트폰 등 차량과 통신 기능을 가지는 단말에 대한 상호 인증 및 접근 제어 기능 제공
V2P 보안 기술: 차량과 보행자 간의 통신에 있어서 보행자와 차량 간의 안전한 통신 기능을 제공하며, 보행자의 프라이버시를 보호하는 기능을 제공
차량 인프라·클라우드 보안 기술: 차량 빅데이터의 실시간 처리 및 차량의 이상 징후 탐지를 통한 이상행위 차량 탐지 기능을 제공하며 차량 공개키 기반 구조를 제공

5-1. 오픈 플랫폼

'플랫폼(Platform)'은 특정 시스템 내에서 애플리케이션을 구동하기 위한 '기반 OS' 혹은 '기술 환경'을 의미한다. 스마트 교통은 '차량', '보행자', 도로변 각종 센서와 노변 장치, 정보를 생산·관리·배포하는 정보관리 센터 4가지로 구성되며, 이를 ITS Station이라고 명명하고 있다. ITS Station에는 다양한 애플리케이션이 구동되고 있으며, 서로 간의 호환성을 기반으로 한 신속하고 신뢰성 있는 정보의 공유·처리가 요구된다.

'오픈 플랫폼(Open Platform)'은 정보의 공개, 플랫폼의 공유를 기반으로 상호 호환성에 기반한 다양한 애플리케이션 구현 및 정보교환이 이루어지며, 이를 통한 시스템의 확대와 확산을 가능하게 한다. '오픈 플랫폼'이란 하나의 플랫폼에 여러 가지의 서비스가 연동되어 구동되어 있어 보안 취약점이 발생할 시, 해당 오픈 플랫폼 내의 모든 서비스에 위협이 될 수 있다. 스마트 교통 시스템은 오픈 플랫폼으로서 모든 교통 플랫폼이 하나로 연결되어 있다. 차량과 교통 시스템이 네트워크로 연결됨에 따라 차량의 구성요소 및 교통 서비스 중 하나라도 보안 위협에 노출될 경우, 교통 서비스 전체적 위협으로 확대가 가능하다. 이에 발생 가능한 위협을 사전에 미리 파악하고 서비스에 대한 인증과 접근을 통제할 시스템 구축, 지속적인 보안 취약점에 대한 점검 등의 대비가 필요하다.

5-2. 주요 보안 위협

'지능형 교통 체계(ITS)'의 주요 보안 위협에는 아래와 같이 '물리적 위협', '모바일 기기 조작에 기반한 위협', '펌웨어 조작', '메시지 위·변조', '중계 공격', 'Dos 공격', '미숙한 서비스 관리', '사용자 부주의'가 있다.

물리적 위협: 차량과 교통 시스템에 직접 접근하여 USB, OBD -II 포트 등을 통해 불법 펌웨어 업데이트 및 데이터 위·변조, 탈취
모바일 기기 조작: 모바일 기기 앱을 통한 차량 제어 애플리케이션, 통신 등을 조작하여 차량의 제어구너 및 민감 정보 탈취
펌웨어 조작: 차량 및 교통 시스템 펌웨어 분석을 통한 변조된 펌웨어 유퍼, 통신 데이터 조작 등으로 오작동, 정보 유출, 서비스 장애 등을 유발
메시지 위·변조: 통신 도청 및 분석을 통한 데이터 유출 및 위·변조된 허위 데이터 전송으로 오작동 유발 및 메시지 송수신 부인
중계 공격: 무선 신호를 복제 및 재전송을 통해 인증을 우회하여, 차량 절도나 교통 시스템에 다른 차량 사칭하여 교통 혼잡 유발
DoS 공격: 차량 내 ·외부 및 교통의 통신 구간에 유효하지 않은 메시지 전송이나 대량의 서비스 요구 패킷 전송을 통한 서비스 오류 유발
미숙한 서비스 관리: 차량 및 교통 시스템에 대한 보안 관리 부실로 악의적인 사용자의 접근 등을 통한 개인정보 유출 및 서비스 장애 유발
사용자 부주의: 사용자의 임의 조작이나 악성코드에 감염된 기기의 연결 등을 통해 오작동 및 장애, 차량 제어권 탈취, 개인정보 유출 등을 유발

5-3. 보안 대응 방안

이러한 보안 위협에 대해서 '물리적 보안(Physical Security)', '소프트웨어 보안(Software Security)', '기밀성(Confidentiality)', '무결성(Integrity)', '가용성(Availability)', '인증(Authentication)', '개인 정보 보호(Personal Information Protection)' 부분에 대한 보안이 필요하며, 각 보안 항목에 따른 대응 방안은 다음과 같다.

보안 항목	대응 방안
물리적 보안	외부 입출력 포트 비활성화
	내부 입출력 포트 비활성화
	외부 조작 확인 및 분해 방지 메커니즘
	OBD -II 포트 접근 시 인증 메커니즘 추가
소프트웨어 보안	시큐어 코딩
	불필요한 서비스 비활성화
	배포 전 소프트웨어 검증
	펌웨어 관리
기밀성	데이터 암호화
기밀성	보안 플랫폼 사용
무결성	애플리케이션 조작 방지
	OTA 신뢰성 확보
	메시지 위변조 및 손상 방지
가용성	DoS 공격 방지
	신호재밍 공격 방지
	거리 제한 프로토콜
인증	사용자 인증
	접근통제
	안전한 업데이트 수행
	메시지 인증 및 부인방지
개인정보보호	개인정보 처리 방안
개인정보보호	개인정보 기술적·관리적 조치 방안

6. ITS 응용 서비스 기술

ITS 서비스를 현실화하기 위한 핵심기술은 도로에 설치된 '고감도 센서'와 '차량·관제소 간 양방향 통신'을 통해 차량이나 교통 체계를 제어하는 '지능화 교통 시스템(IVHS: Intelligent Vehicle Highway System)'과 차량의 전자제어 장치로 안전을 제어하는 '적응형 순항 제어 시스템(ACCS: Adaptive Cruise Control System)'으로 나눌 수 있다. '지능화 교통 시스템(IVHS)'은 다시 '첨단 교통관리 시스템(ATMS: Advanced Traffic Management)', '차량 및 도로 시스템(AVHS: Advanced Vehicle and Highway System)'으로 구분되며, '적응형 순항 제어 시스템(ACCS)'는 '첨단 교통정보 시스템(ATIS: Advanced Traveler Information System)', '첨단 대중교통 시스템(APTS: Advanced Public Transportation System)', '물류 운영 시스템(CVO: Commercial Vehicle Operation)' 등으로 나뉜다.

분류	세부 분류
지능화 교통 시스템(IVHS)	첨단 교통관리 시스템(ATMS)
지능화 교통 시스템(IVHS)	차량 및 도로 시스템(AVHS)
적응형 순항 제어 시스템(ACCS)	첨단 교통정보 시스템(ATIS)
	첨단 대중교통 시스템(APTS)
	물류 운영 시스템(CVO)

6-1. 첨단 교통관리 시스템(ATMS)

'첨단 교통관리 시스템(ATMS: Advanced Traffic Management System)'은 실시간 교통정보 분석을 통하여 교통흐름을 원활하게 관리하기 위한 기술이다. '유동적 신호체계', '돌발 상황 자동 감지', '자동 교통단속', '자동 요금 징수' 등 교통관리의 지능화·첨단화가 필요하며, 전체 '지능형 교통 체계(ITS)' 연구개발에서 가장 큰 비중을 차지하고 있다.

'첨단 교통관리 시스템(ATMS)' 영역 내에는 '교통관리 최적화 서비스'와 '전자 지불 서비스'가 있으며, 주요 기술은 '입력 감시', '교통자료 처리', '결과 감시', '정보 전달 기술'이다. '입력 감시' 기술에는 '교통신호 모니터링', '교통량 모니터링', '돌발 상황 모니터링', '도로 기상정보의 수집' 등이 있으며, '교통자료 처리' 기술에는 '현장 및 과거 자료 처리', '유고·정체 관리', '거점 시스템 고장 시 응급대처 및 복구', '사용자 인터페이스 향상' 등이 있다.

'첨단 교통관리 시스템(ATMS: Advanced Traffic Management System)'의 신호 체계는 관제센터의 과부하를 방지하면서도 거점 간의 교통정보 교환이 가능하도록 분산형 구조를 기반으로 하되, '백본망(Backbone Network)'을 통한 정보 전달 및 관리가 가능하도록 설계가 필요하다.

6-2. 차량 및 도로 시스템(AVHS)

'차량 및 도로 시스템(AVHS: Advanced Vehicle and Highway System)'은 고속도로의 교통흐름을 원활하게 하고 안전성을 제고하기 위한 기술이다. 차량에 장착된 '센서'와 '자동제어장치'를 통해 교통상황과 장애물을 감지하여 운전을 자동화하고, '노변 센서(Roadside Sensor)' 또는 주변 차량과의 향상된 도로소통으로 교통 사고를 예방한다. 주요 세부 기술은 '고안전 차량', '자동 주행', '교통량 관리' 기술 등을 의미한다. '고안전 차량' 기술은 '예방 안전', '피해 경감', '도로상 소통', '경보 기술' 등을 포함하고, '자동 주행' 기술은 '차량 제어', '도로·차량 간 통신', '군집 운행(Platooning)', '자율주행 기술' 등을 포함하며, '교통량 관리' 기술은 '고속도로 진입 램프 신호제어' 기술 등을 포함한다.

6-3. 첨단 교통 정보 시스템(ATIS)

'첨단 교통 정보 시스템(ATIS: Advanced Traveler Information System)'은 여행객에게 출발지부터 목적지까지 최단 시간에 효율적이고 안전하게 도착할 수 있도록 돕는 기술로, 최단 경로 및 소요 시간뿐만 아니라 경로상의 '도로 여건', '도로 상황', '주차장 상황' 등 각종 교통정보를 '라디오', 차량 내 단말기' 등을 통해 여행객에게 실시간으로 제공한다.

'첨단 교통 정보 시스템(ATIS)' 영역 내에는 교통정보 유통 서비스와 여행정보 제공 서비스가 있으며, 주요 기술은 '데이터 수집 및 가공', '정보 제공 기술'이다. '데이터 수집 및 가공' 기술에는 '교통정보 데이터 마이닝', '통행 시간 산정', '통행 시간 예측', '최적 경로 산정', '유고 감지', '데이터 합성' 기술 등이 있으며, '데이터 제공' 기술에는 공간 정보를 한눈에 쉽고 자세하게 알아볼 수 있는 '지리 정보 시스템(GIS: Geographic Information System)' 기술과 '이동 영상 정보 제공' 기술 등이 있다.

6-4. 첨단 대중교통 시스템(APTS)

'첨단 교통 정보 시스템(ATIS: Advanced Traveler Information System)'의 주요 기술은 '위치 추적·분석', '데이터 전송 및 연계' 기술이다. '위치 추적·분석' 기술은 차량별 GPS를 이용한 '위치 추적', 'DGPS(Differential Global Positioning System)'를 이용한 '오차 보정', 이를 종합하는 '통합 모니터링'을 하는 기술이다. '데이터 전송 및 연계' 기술을 활용하여 주요 교통 거점에 통신을 하고 지하철·버스 등에서 연계 서비스를 통한 통합 요금 체계 기술을 구성할 수 있다. 'DGPS'는 차량 이동방향 및 지형정보 등을 이용하여 GPS를 정밀하게 보정한 시스템이다.

6-5. 물류 운영 시스템(CVO)

'물류 운영 시스템(CVO: Commercial Vehicle Operation System)'은 화물 차량에 초점을 맞춘 '지능형 교통 시스템(ITS)' 영역으로, 효율적인 화물 운송을 위한 기술이다. '화물 차량의 위치', '운행상태', '적재량', '차내 상황' 등을 관제실에서 파악하여 실시간으로 최적 운행을 지시함으로써 물류비용을 절감하며, 위험물 적재 차량은 따로 관리하여 안전성을 제고한다.

'물류 운영 시스템(CVO)'의 주요 세부 기술은 '실시간 운행 관리', '위험물 관리' 기술 등이 있다. '실시간 운행 관리' 기술은 '위치 추적', '자동 무게 측정', '안전 모니터링' 등을 포함하며, '위험물 관리' 기술은 '위험물 운송 계획 수립', '돌발 상황 감지 및 대처 기술' 등을 포함한다.

7. ITS에서 C-ITS로

도로 인프라에 의존하는 1세대 '지능형 교통 체계(ITS)'가 '차세대 지능형 교통 체계(C-ITS)'로 발전해감에 따라 '정보의 대용량화', '멀티미디어화', '실시간화', '개인 맞춤화'가 이루어질 것이며, 여러 통신 방식들이 유기적으로 얽혀 다양한 'ITS 응용 서비스'들을 제공할 것이다. 제반 기술 연구를 통한 'WAVE 통신', 'V2X 통신', '데이터 마이닝(Data Mining)' 기술이 뒷받침되면 응용 서비스 기술들이 활발하게 개발될 것으로 전망된다.

교통 분야에 전자 통신 기술을 접목하는 것이 가장 핵심이기에, 전장 사업의 선두주자는 기존 완성차 제조업체가 아닌 핵심 IT 업체들이 될 것이라는 전망이 우세하다. 대다수의 자동차가 V2X 통신 호환이 되어야 V2X 구현이 가능하나, 수많은 자동차들이 동시다발적으로 통신을 하게 되면 도로 위의 통신 혼잡이 우려된다. 따라서 이를 효율적으로 관리·제어하는 시스템이 필요하다. 또한 보안에 구멍이 뚫리거나 돌발 상황이 발생할 경우에도 전체에 혼란을 주지 않고 유연하게 대처 가능한 단말 및 인프라 구축이 필요하다.

자율주행 시대로 돌입하여 운전자는 경로 설정 등의 주행 및 차량 관리 위주의 역할을 중점적으로 수행할 것이다. 단순히 개별 차량의 자율주행뿐만 아니라, '지능형 교통 체계(ITS)'를 이용하여 차량 간의 정보 교류로 '군집 운행(Platooning)'이 가능해질 것으로 전망된다. 관제소에서 운전자로의 단방향 통신이 아닌 운전자가 직접 정보를 조회하고 돌발 상황을 알릴 수 있는 양방향 통신이 활발하게 될 것이며, 사고의 사후 대비보다는 사전 예방에 중점을 둘 것이다.

7-1. C-ITS 주요 단말기 설비

'차세대 지능형 교통 체계(C-ITS: Cooperative ITS)'를 구축하기 위한 주요 단말기 설비로는 크게 '차량 단말기(OBU)', '노변 기지국(RSE)', '스마트 톨링 시스템(WAVE)', '돌발 상황 검지기' 등이 있으며, 이를 통해 다양한 정보 제공 수집이 가능하다. 이를 통해 '사고 비용' 및 '도로 혼잡 비용'을 감소할 수 있는 효과가 나타난다. C-ITS가 구성되면 향후 자율주행 차량과 더불어 새로운 비즈니스 모델이 나올 것으로 전망된다.

차량 단말기(OBU: On-Board Unit): WAVE 통신방식을 통하여 차량 정보를 '노변 기지국' 또는 '주변 차량'에 송수신
노변 기지국(RSE: Road side Equipment): 도로를 운행하는 차량에 설치된 단말기와 WAVE 무선통신을 수행, 차량단말기에서 전송하는 각종 정보를 수집·저장하여 센터로 전송하는 기능 수행
스마트 톨링 시스템(Smart Talling System): WAVE를 통한 무정차 다차로 요금 징수를 위한 지원 시스템, 기존 HI-PASS와 다른 시스템으로 실제 통행 과금이 없는 시범 서비스
돌발 상황 검지기: 도로상에서 발생하는 돌발 상황을 감지하여 센터와 노변 기지국에 전송하는 지원 시스템
보행자 검지기: 횡단보도나 그 주변의 보행자, 자전거 이동 상태를 검지하여 센터와 노변기지국에 전송하는 지원 시스템
도로 기상 정보 시스템: 국지적 기상변화 및 기상 상황을 실시간으로 검지하여 센터와 노변 기지국에 전송하는 지원 시스템
신호 제어기: 교차로 신호주기 및 현시등 신호체계를 교통상황에 따라 실시간으로 제어하는 지원 시스템
센터 시스템: 센터는 '노변 기지국' 및 '지원 시스템'을 통하여 데이터를 이용하여 정보를 가공하여 운전자에게 필요한 정보를 제공

7-2. C-ITS 기반의 응용 서비스

C-ITS 기반의 응용 서비스에는 위험상황 및 사고 등에 대하여 실시간으로 정보 제고 및 돌발 상황에 대한 사전 대응 기능을 제공하며, 시범·실증 사업을 통해 새로운 응용 서비스가 지속적으로 개발될 예정이다.

요금 징수 시스템: 감속 없이 다차로 구간에서 요금 징수가 가능한 '스마트 톨링 시스템'
도로 위험 정보 제공: 낙하물 등 도로의 위험 구간을 알려주는 정보 제공 서비스
노면 기상 정보 제공: 안개, 폭우, 침수, 결빙 등 운전 시 주의할 정보 제공 서비스
교차로 신호위반 위험 경고: 교차로 등에서 신호위반을 하는 차량을 감지하는 사고예방 서비스
우회전 안전운행 지원: 우회전 시 접근하는 차량과의 간격을 조절하는 충돌 예방 시스템
스쿨존 속도제어: 특정 구간 진입 시 차량의 속도를 조절하는 안전 운행 서비스
보행자 충돌 방지 경고: 갑작스럽게 접근하는 보행자, 자전거 등을 경보하는 충돌 예방 서비스
차량 추돌방지 경고: 급정거, 급감속 등 돌발 상황을 감지하여 추돌방지하는 서비스
차량 긴급상황 경고: 긴급차량 접근 및 고장 차량 발생 정보 실시간 전송 서비스

8. 주요국의 ITS 추진 현황

'지능형 교통 체계(ITS)'는 1970년대에 각국에서 협력 체제가 개시되었으나, 정보처리 기술을 비롯한 인프라의 미비 등으로 인하여 진전이 늦어지게 되었다. 그러나 1980년대 중반 이후에 정보처리 기술의 발전과 함께 미국·유럽·일본의 3'극(極)' 체제로 계속해서 다수의 대규모 프로젝트가 시작되었다.

8-1. '미국'의 ITS 추진

미국의 '지능형 교통 체계(ITS)' 기술 개발은 1980년대 후반까지 민간기업이 주도하는 형식으로 추진되었다. 본격적인 시스템 구축은 1990년 8월에 '지능형 교통 체계(ITS)'를 추진하는 산학관 공동조직인 'IVHS America(1994년에 ITS America로 개칭)'가 설립되면서부터이다. 미국 연방정부는 1991년 12월에 '육상 교통 체계 효율화법(ISTEA: Intermodeal Surface Transportation Efficiency Act)'을 제정하여 '지능형 교통 체계(ITS)'를 도로교통 정책의 중심적인 프로젝트로 확립시켰다. 연방정부는 '연구개발', '표준화', '전문성 제고', '지방정부에 대한 재정 지원'을 통해 ITS의 확산을 유도하고, 지방정부는 ITS를 구축·운영하고 있다.

또한 미국 교통부는 'ITS Strategic Plan 2015~2019 (ITS 전략계획 2015~2019)' 발표를 통해 2015년부터 2019년까지의 '지능형 교통 체계(ITS)' 우선순위를 설정하고 '전략적 테마'와 '프로그램'들을 제시하였다. 'ITS 전략계획'의 주요 우선순위는 이전의 '지능형 교통 체계(ITS)' 분야의 성과와 최근의 연구를 바탕으로 미래 '지능형 교통 체계(ITS)'를 구현하기 위한 두 가지 전략계획을 선정하였는데, 'CV(Connected Vehicle)' 기술의 실현과 'Advancing Automation'의 구현을 주요 우선순위로 정의하였다. ITS 추진계획의 전략테마는 아래와 같이 5가지 분야로 구분하여 제시하였다.

추진전략	주요 개발 기술
안전한 차량과 도로	차량의 충돌회피
	성능 측정 및 알림 메커니즘 개발
	상업용 차량의 안전성 고려한 인프라 기반 및 협력 안전 시스템
이동성 제고	시스템 효율성 증가, 개별차량 이동성 향상 기술 및 운영전략
환경오염 제한	교통 속도 및 정체 관리
환경오염 제한	다른 차량과 도로의 운영 사례를 해결하기 위한 기술
혁신 촉진	ITS 프로그램을 통한 기술 발전과 혁신 촉진
혁신 촉진	미래의 교통수요 대비
교통 시스템 정보 공유 지원	모든 종류의 차량, 인프라, 휴대기기 간의 통신이 가능한 첨단 무선 기술

8-2. '유럽'의 ITS 추진

유럽에서는 '유럽위원회(EC: European Community)' 주도로 유럽 각국의 개별적 추진, 민간주도 등 다양한 형태로 많은 지능형 교통 체계 프로젝트가 실시되었다. 1980년대에 시작된 주요 프로젝트로는 유럽 각국 정부로부터 자금 보조를 받아 유럽 자동차 사업체 주도로 연구를 실시한 'PROMETHEUS'와 '유럽위원회(EC)'로부터 자금 보조를 받아 산학관이 컨소시엄을 조직해 연구를 진행한 DRIVE를 들 수 있다.

2011년, 유럽은 'ERTICO(European Road Transport Telematic Implementation Coordination Organization)'를 중심으로 '지능형 교통 체계(ITS)' 실행계획을 수립하고, 실행계획을 토대로 다양한 ITS 프로젝트를 진행하기로 했다. 유럽 '지능형 교통 체계(ITS' 실행계획은 '교통정보 운영', '연속적인 ITS 화물관리 서비스', '도로 안정성', '차량 통신 기반 시설', '정보 보안성과 보호', 'ITS 협력체계' 등 총 6개 실행 영역, 24개 세부 실행계획으로 구성하였다. 또 연구·혁신 프로그램 'Horizon 2020'을 통해 '지능형 교통을 위한 정보 공유 및 연계', '유럽의 원활한 이동성 보장을 위한 ITS 구축' 2개의 프로그램을 추진 중이다.

8-3. '중국'의 ITS 추진

도시 확대와 차량 증가로 교통문제 해소를 위해 정부 주도 하에 ITS 산업을 지속적으로 확대해나가고 있다. ITS의 '도로교통 효율성 제고', '교통문제 해결', '운송 안전 확보', '환경오염 감소' 등의 긍정적 효과를 인식하고 있다. 이에 따라 중국의 시장규모도 빠른 속도로 성장하면서 새로운 강국으로 도약할 것으로 보인다.

특히 중국은 '허난성, 5G 산업 발전방안(2018)'을 발표하면서, 5G를 기반으로 ITS 기술 개발에 대한 적극적인 투자 규모를 확대할 계획이 있으며, 이를 통해 스마트시티 건설에 튼튼한 기초 제공을 목표로 발전해 나갈 것으로 전망된다.

8-4. '일본'의 ITS 추진

일본은 1995년 도로교통차량의 첨단 정보통신을 위한 기본 정부 지침서를 기반으로 1996년에 '지능형 교통 체계 종합 계획'을 수립하였다. 일본이 계획한 '지능형 교통 시스템 종합 계획'은 다음과 같은 4단계로 구성된다. '1단계(~2000년)'는 VIC를 통한 교통 관련 정보를 제공하는 단계, '2단계(~2005년)'는 다양한 지능형 교통 시스템 서비스를 제공하는 단계이며, '3단계(~2010년)'는 자동화된 차량 운행과 첨단 지능형 교통 시스템으로 발전하는 단계, '4단계(2011년 이후)' 지능형 교통 체계 완성 단계이다. 또 '지능형 교통 체계 종합 계획' 사업에 대한 구체적인 실행 계획으로 '도로 교통 정보 통신(VICS: Vehicle Information Communication System)'을 확대 시행하고, '자동 요금 징수 체계(ETCS: Electronic Toll Collection System)'와 '자동 도로 시스템(AHS: Automated Highway System)' 등 다양한 서비스를 제공하고 있다.

아울러 'ITS Spot 프로젝트'를 통해 2011년에 '노변 장비(RSU)'를 고속도로에 약 1600개소를 설치하고, 2014년에는 ETC 단말기를 4700만 대 보급, 내비게이션은 6300만 대를 보급하였다. ETC 2.0 서비스로 정체 회피나 안전운전 지원 등의 서비스뿐만 아니라, 경로 정보를 활용하여 새로운 서비스도 제공한다. ETC 2.0은 도로 노변 장치와 ITS Spot과 차량과의 양방향 통신으로 운전지원 서비스를 제공하고 있다.

8-5. '한국'의 ITS 추진

한국에서는 1993년부터 '지능형 교통 체계(ITS)'을 도입하기 시작하여, 고속도로 시범 및 지역 시범 사업을 거쳐 2001년에 'IT 기본계획 21'을 수립하였다. 2012년 6월에는 '국토해양부(현 국토교통부)'가 중장기 계획인 '자동차·도로교통 분야 ITS 계획 2020'을 통해 2020년까지 모든 4차로 이상의 도로를 대상으로 실시간으로 도로를 관리하고, 이용자들에게 대중교통정보 등을 제공하는 '지능형 교통 체계(ITS)' 환경을 구축하겠다고 발표한 바 있다.

또한 정부는 '지능형 교통 체계(ITS)' 사업 간의 연계성을 높이고, 중복 사업을 예방하기 위해 각 기관에서 시행하고 있는 '지능형 교통 체계(ITS)' 사업을 취합하여 매년 'ITS 시행계획(ITS Implementation Plan)'을 수립하고 있다. '국가통합 교통 체계 효율화법' 제76조에 따라 각 기관은 매년 '지능형 교통 체계 기본계획', 분야별 계획 및 지방계획에 따른 소관별 지능형 교통 체계 시행계획을 수립하여 국토해양부에 제출해야 한다. 국토해양부는 기관별 지능형 교통 시스템 시행계획을 종합·조정하여 국가 교통위원회의 심의를 거쳐 시행계획을 확정하고 관계 기관에 통보한다. 지자체가 시행계획에 따라 사업을 시행하는 경우, 국가가 예산을 지원할 수 있도로 규정하고 있다.

궁극적으로 정부는 '지능형 교통 시스템(ITS)' 기술 개발과 보급을 통하여 사용자에게 주행 환경 및 도로 환경에 대한 정보를 제공한다. 이를 통해 자동차 내부 지능형 시스템에 의한 안전장치뿐만 아니라, 다른 차량과 지속적으로 상호 간의 네트워킹을 하며, 도로 인프라 등의 교통상황 정보를 교환·공유할 수 있는 '지능형 교통 체계(ITS)'를 구축하고 확대해 나갈 계획이다. '지능형 교통 체계(ITS)'를 통해 실시간 교통상황과 우회경로 정보 제공으로 빠른 길로 운행할 수 있고, 유로도로 요금소에서 요금을 지불하기 위해 멈출 필요가 없으며, 도로 상황에 따라 실시간으로 신호가 바뀌어 신호교차로에서 대기시간이 감소하여 쾌적하게 주행할 수 있게 되는 등 매년 막대한 규모로 발생하는 교통혼잡비용을 줄일 수 있을 것으로 전망된다.

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