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가상현실 ‘도로주행 시뮬레이터’ 개발… 미래 도로 환경 대비
[탐방] 한국도로공사 도로교통연구원을 가다
홍제진 기자
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기사입력: 2019/04/05 [13:37]   최종편집:
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국가 과제로 세계적 수준의 ‘VR 적용 실험장비’ 운용
도로교통 환경 가상현실로 구현… 실제 운전상황 모의

 

▲ 도로주행 시뮬레이터                          © 매일건설신문

 

한국도로공사 도로교통연구원의 ‘도로주행 시뮬레이터’가 기존 도로의 성능을 높이고 미래 도로환경을 대비하기 위한 핵심 기술로 주목받고 있다.

 

도로교통연구원 관계자는 “자율주행과 같은 융·복합 기술을 효율적으로 개발하기 위해서는 모의실험 개발 절차가 반드시 필요하다”며 “이 역할을 수행할 수 있는 고성능 시뮬레이터가 반드시 필요한 상황이었다”고 개발 배경을 밝혔다.

 

세계적 수준의 실험 성능 보유

 

도로주행 시뮬레이터는 ‘도로교통 환경을 가상현실(Virtual Reality) 기법을 활용해 구현하고 실제 운전상황을 모의하는 시설’이다.

 

인공지능, 사물인터넷 기술과 더불어 VR(가상현실) 기술에 대한 관심 또한 급부상하고 있는 가운데, VR기술은 가상의 공간에서 사회적 활동이 가능토록 지원해 주며 비대면 활동시대를 여는 핵심 기술로 꼽히고 있다.


도로공사는 지난 2015년 국토교통부·국토교통과학기술진흥원 주관 국가 R&D(연구개발)인 ‘도로주행 시뮬레이터 실험시설 구축’ 과제를 수행해 지난해 12월 구축 완료했다. 이 과제에 약 180억원(국토교통부 : 147억원, 한국도로공사 : 33억원)이 투입됐다. 우리나라도 세계적 수준의 시뮬레이터를 보유하게 된 것이다.

 

도로교통연구원 관계자는 “도로공사가 국가 대형실험시설 구축사업에 참여해 시뮬레이터를 유치하게 된 배경은 고속도로야 말로 시뮬레이터의 활용이 가장 필요한 부분이라는 점을 인식했기 때문”이라고 설명했다.

 

도로분야에서 VR 기술이 적용된 대표적인 분야는 시뮬레이터를 활용한 훈련·교육 분야다. 모의 운전, 비행기 조종, 건설기계 조작 등을 위해 다소 재현성능은 떨어지지만 숙련도를 높이는 데 활용됐다. 이후 IT 기술의 발달로 인해 보다 현실에 가까운 재현능력을 보유한 고성능 시뮬레이터의 개발이 가능해진 것이다.

 

고성능 시뮬레이터는 주로 자동차 회사들이 보유하고 있다. 이들이 보유한 장비는 자동차의 역학적 구동 기술을 효율적으로 개발하기 위해 재현율이 높다. 또한 자동차 부품 개발, 안전성 테스트 등 자동차 개발을 위한 목적으로 시뮬레이터를 활용하고 있다.

 

도로교통연구원에 따르면, 시뮬레이터의 재현율을 평가하는 대표적인 지표는 가속도다. 일반 자동차의 가속능력은 3~4m/s2 수준이며, 급가속 시에는 최대 5~6m/s2의 구동능력을 갖고 있다. 대표적으로 벤츠 사의 시뮬레이터의 가속도는 9.8m/s2로 세계 1위 성능을 보유하고 있다. 도로공사가 보유한 시뮬레이터는 가속도 성능이 6.86m/s2에 달해 일반 승용차의 구동능력을 그대로 재현할 수 있다. 글로벌 Top5에 들 수 있는 높은 성능을 가진 시설인 셈이다.

 

또한 자동차 성능 테스트에 주안점을 둔 자동차사의 시뮬레이터와는 달리, 도로공사의 시뮬레이터는 정밀한 도로영상을 함께 제공함으로써 마치 실제 도로를 주행하는 듯한 느낌을 운전자에게 줄 수 있다.

 

도로교통연구원 관계자는 “도로 주행 환경을 재현하는 능력으로만 본다면 세계적으로도 가장 뛰어난 성능을 가졌다고 자부할 수 있다”고 말했다.

 

▲ 도로주행 시뮬레이터 세부 시스템                     © 매일건설신문

 

도로환경 재현… 운전자 생체신호 측정까지

 

도로주행 시뮬레이터는  ▲레일 위를 부상해 움직이는 자기부상 제어시스템 적용 ▲도로포장 상태에 따라 현실에 가까운 진동 상태 구현 ▲현실감 있는 도로경관 재현을 위한 영상 시스템 도입 ▲운전자 생리·심리 상태 분석을 위한 생체반응 측정 시스템 구축 등 다양한 성능을 갖추고 있다.

 

우선, 자동차가 탑재된 돔과 6개의 축이 X, Y축으로 구성된 레일 위를 미세하게 떠서 구동되는 ‘자기부상 제어기술’이 적용돼 실제 차량의 거동행태와 유사하게 민첩한 움직임이 구현된다. 또 차량의 차로변경, 가감속 시 발생하는 차량의 쏠림 현상을 그대로 재현하기 위해 X, Y축 레일을 번갈아 이동하게 된다.

 

또 1초에 20번 진동이 가능한 진동운동 구현장치는 주행 중에 노면에서 올라오는 진동을 미세하게 표현해 준다. 포장 재질에 따른 진동, 교각 이음새 통과 시 발생하는 진동, 파손된 노면 주행 시 발생하는 차량 충격 등 노면상태에 따라 발생하는 다양한 진동과 충격을 운전자는 느낄 수 있게 된다.

 

아울러 초고해상도 시뮬레이션 전용 영상 프로젝터는 도로주행환경을 완벽히 운전자에게 재현해 준다. 주변 차량 및 건물, 보행자, 차로, 차선, 터널, 교량뿐만 아니라 교통표지, 노면표시, 신호등과 같은 작은 시설까지도 운전자가 인지할 수 있도록 주행영상을 제공한다.

 

도로주행 시뮬레이터는 또 피실험자의 생체신호를 측정하기 위해 안구 추적 장비와 뇌파·심근전도 측정 장비를 구비하고 있다. 이를 활용해 운전자의 불안감, 주행안전성, 주시행태 등 생리적·심리적 변화를 생체신호 장비를 통해 측정할 수 있다.

 

통신·IT 분야에도 활용 전망

 

도로주행 상황을 완벽히 재현해 내는 세계적 수준의 도로주행 시뮬레이터는 분산공유형의 가치를 갖는 국가 대형실험장비로써, 향후 도로분야뿐만 아니라 자동차, 통신, IT 등 다양한 분야에서 널리 활용될 것으로 전망된다.

 

도로주행 시뮬레이터를 활용할 수 있는 도로분야는 도로 설계에서부터 교통안전, 교통운영, ITS(지능형 교통 시스템) 분야 등 다양하다. 단순히 교육이나 훈련만이 아닌, 도로의 성능을 평가하고 개선 대책을 수립하는 고차원적인 역할을 수행할 수 있게 된 것이다.

 

한국도로공사는 이들과 발맞춰 서로의 경험을 공유하고 공동으로 연구개발을 추진할 수 있는 기술 교류의 도구로 시뮬레이터를 적극적으로 활용할 예정이다.


도로교통연구원 관계자는 “도로의 이동성과 안전성을 증진시키고, 도로주행의 쾌적성을 높이기 위한 도로기술 개발에 적극적으로 활용될 것”이라고 밝혔다.

 

▲ 한국도로공사 도로행시뮬레이터 실험센터                                    © 매일건설신문

 

 

 

/홍제진 기자

 

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