DGIST 최지웅·좌훈승·김백규 교수 공동연구팀
'통합 네트워크-컴퓨팅 부하분산 시뮬레이터' 개발
교통 데이터량 많아도 안정적 처리율↑·에너지↓
"최적화·실도로 인증 거쳐 3~5년 내 실용화 가능"

[이데일리 김범준 기자] 차량 엣지 컴퓨팅(VEC) 기술과 연동한 자율주행 차량의 안전성과 효율성을 향상시킬 수 있는 국내 연구 결과가 나왔다. 이를 통해 6G 기반 지능형 자율주행 시스템의 상용화가 앞당겨질 수 있다는 전망이 따른다.

대구경북과학기술원 전기전자컴퓨터공학과 공동연구팀. (앞줄 왼쪽부터) 좌훈승·최지웅·김백규 교수(사진=DGIST)

대구경북과학기술원(DGIST)은 전기전자컴퓨터공학과 최지웅·좌훈승·김백규 교수 공동연구팀이 산·학·연 공동연구를 통해 차세대 6G 서비스에 최적화한 ‘통합 네트워크-컴퓨팅 부하분산(INCL Balancing) 시뮬레이터’를 개발했다고 11일 밝혔다.

새롭게 개발한 시뮬레이터는 실제 도로 시나리오 기반 자율주행 시뮬레이터(VTD)와 네트워크·컴퓨팅 시뮬레이터(MATLAB 기반)를 통합한 구조다. 시공간 변화에 따른 네트워크 품질, 컴퓨팅 자원 상태, 에너지 소비량 등을 통합적으로 고려해 실시간 제어가 가능하다.

현재 자율주행 차량 시스템은 차량 내부에서 모든 센서 데이터를 처리하거나, 일부 데이터를 차량 엣지 컴퓨팅(VEC) 서버로 오프로딩(Off-loading)하는 방식이 일반적이다. 이는 도심 교통 환경처럼 데이터 수집 및 처리량이 많은 상황에서는 네트워크와 컴퓨팅 자원의 병목현상이 복합적으로 발생해 자율주행 안정성에 영향을 줄 수 있다.

연구팀은 동적 오프로딩 및 DVFS(Dynamic Voltage and Frequency Scaling) 알고리즘을 개발했다. 실제 도로 상황을 반영한 △군집주행(플래투닝) △교차로 △합류차로 △사고 대응 등 8가지 시나리오와 인천 청라지구 실측 도로 데이터를 활용, 트래픽 및 연산 부하 분산과 지연시간 및 전력 소모 감소를 실험적으로 검증했다.

시뮬레이션 결과 단순 VEC 오프로딩 방식 대비 평균 21.7% 에너지 절감 효과가 있는 것으로 나타났다. 아울러 기존 비용 최소화 기반 알고리즘 대비 73.3% 향상된 처리율을 달성했다. 기존 방식보다 더 높은 안전성을 확보해 자율주행 차량의 실질적 성능 향상 가능성을 입증했다는 평가다.

트래픽-인지 통합 네트워크-컴퓨팅 부하 분산 시뮬레이터(INCL Balancing) 모식도.(자료=DGIST)

최지웅 디지스트 교수는 “자율주행 차량의 실제 도로 주행 테스트, 스마트시티 내 교통 흐름 제어, 플래투닝 시스템 설계, 긴급차량 우선 통행 지원, 도심 내 혼잡 대응형 경로 최적화 등 다양한 분야에 적용될 수 있다”며 “특히 6G 기반 V2X(Vehicle-to-Everything) 통신 환경에서 실시간 자원 최적화가 필요한 차세대 자율주행 서비스 개발에 핵심 도구로 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

그는 실용화까지 “실제 차량 플랫폼에 시뮬레이터 기반 제어 알고리즘을 이식하고, 다양한 도로·트래픽 환경에서의 검증 및 최적화 과정이 추가로 필요하다”면서 “도로교통공단·지방자치단체 등과 협력 기반 테스트베드 구축 및 실도로 인증 테스트까지 포함하면 3~5년 내 실용화가 가능할 것”이라고 봤다.

이번 연구는 네트워크와 컴퓨팅 자원을 통합적으로 고려한 자율주행 기술의 실현 가능성을 처음으로 시뮬레이터 수준에서 입증했다는 점에서 의미가 있다. 통신과 연산 문제를 하나의 최적화 틀 안에서 통합적으로 해결함으로써, 6G 기반의 지능형 자율주행 시스템이 나아가야 할 방향성을 제시한 선도적인 사례로 평가될 수 있다.

최 교수는 “향후 고속도로 군집주행, 스마트시티 교차로 제어, 긴급차량 우선 통과 제어 등 다양한 6G 기반 응용 서비스에 확대 적용이 가능할 것”이리며 “자율주행 사업자, 차량 클라우드 플랫폼, 이동통신 사업자들이 활용할 수 있으며 디지털 트윈 기반 서비스로도 확장 가능하다”고 설명했다.

이번 연구는 정보통신기획평가원(IITP) ‘다중 통신기술 기반 네트워크 로드밸런싱 기술개발’ 과제 지원을 받아 3년간 수행됐다. 서울대·한양대·한밭대·고려대·한국교통대·아이브이에이치(iVH)·지능형자동차부품연구원 등이 공동 참여했다. 연구 결과는 통신 분야 국제 학술지 ‘미국전기전자학회(IEEE) 커뮤니케이션즈 매거진’ 6월호에 게재됐다.

김범준 (yolo@edaily.co.kr)

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