통행시간 단축에 활용한 AI 기술

국내 연구진이 인공지능(AI) 기술로 교통신호 최적화 기술을 개발해 차량의 교차로 통행시간을 15% 이상 단축했다고 밝혔다. 이로써 도시교통 소통이 원활해질 길이 열렸다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 인공지능 강화학습을 적용한 신호최적화 기술로 교통량이 변화하는 상황에서도 빠르게 교통신호를 바꿔주는 효과가 있는‘도시교통 브레인(UNIQ)’을 개발했다고 25일 밝혔다.

소규모 교차로의 신호최적화 기술은 한 곳이 개선되면 다른 부분이 안 좋아지는 풍선효과를 일으킨다. 하지만, ETRI는 이번에 개발한 클라우드 분산처리 기술로 200개 이상의 대규모 교차로에서도 쉽게 기술적용이 가능하다고 설명했다.

ETRI는 대전시와 세종시, 티맵(T-map)으로부터 데이터를 제공받아 도로 지도와 1천500여 개 이상의 교차로 신호체계를 구축했다. 또한, 신호최적화 성능 향상을 위해 800여 개의 카메라로부터 수집한 영상 정보를 딥러닝 기술로 분석했다. 자체 개발한 교통 시뮬레이션 기술 기반 데이터 생성 기술로 에러율 10% 미만 에러율 10%의 의미 : 실측 통과 교통량과 추정 생성한 차량 수요를 사용한 시뮬레이션 결과 통과 교통량 사이의 차이로 MAPE(Mean Absolute Percentage Error)로 계산의 교통량을 추정했다.

추진 현황

기존 교통신호 최적화 기술들은 보행자의 통행시간 등 신호의 제약조건을 전혀 고려하지 않아 실제 도로에 적용할 수 없었다. 하지만 ETRI 도시교통 브레인 기술은 보행자의 통행시간을 보장하고 예측 운전을 하는 운전자의 안전을 위한 신호의 순서와 주기를 유지하는 등 신호의 제약조건을 모두 지켜 실제 도로에 바로 적용할 수 있다. ETRI는 대전광역시 유성구 10개 교차로 신호등에 실제 적용해 현실에 활용 가능함을 입증했다.

ETRI 도시교통 브레인 기술은 클라우드 플랫폼으로 제공돼 타 지방자치단체로 단계적 확대가 가능하다. 아울러 교통혼잡 개선에 따른 교통 불편 해소 및 대기 환경 개선을 통해 시민 개개인의 삶의 질을 올릴 수 있을 것으로 기대된다.

또한, 차선 변경이나 도로 신설, 대규모 시설 건축 등 도로 환경 변화에 신속히 대응할 수 있어 과학적 교통정책 수립에도 도움이 될 전망이다.

핵심기술로는 ▲AI 기술을 활용한 교통신호 최적화 기술 ▲클라우드 기반 대규모 교통 시뮬레이션 기술 ▲엣지-클라우드 협업 교통상황분석 등이다.

이 기술은 신호등에 간단한 신호제어장치를 탑재하고 교통 분석 수집기, 영상정보 등을 통해 수집된 데이터는 엣지서버에서 처리해 스마트도시통합센터와 연동돼 온라인 시스템으로 신호최적화를 제어한다.

ETRI 스마트데이터연구실 정문영 책임연구원은 “향후 개발한 기술을 바탕으로 행정관청의 이전이나 신건물의 입점 시 등 외부 환경요인의 변화에 따른 교통량 변화, 환경영향평가 등 추가연구를 할 계획”이라고 밝혔다.

대전광역시 김태수 교통정책과장도 “교통 신호체계의 변경은 도심 교통 혼잡을 개선하기 위한 가장 효과적인 방법이다. 이번 공동연구의 결과물을 교통흐름 개선을 위한 정책에 반영하도록 노력하겠다”라고 말했다.

세종시 신교통체계팀 김창현 주무관도 “세종시는 대중교통중심도시를 목표로 현재도 도시가 만들어지고 있다. 생활권별 입주에 따라 교통상황이 수시로 변하고 있어 개발한 기술을 활용하면 대규모 네트워크를 신속하게 최적화할 수 있어 교통정체 해소에 큰 도움이 될 것”이라고 설명했다.

한편, 연구진은 향후 교통 관련 기업체나 스마트교차로 사업 기업 등에 ▲교통시뮬레이션 SW ▲교통신호 최적화 모듈 ▲교통수요 데이터 생성 도구 등 기술을 이전해 내년 중 상용화할 계획이다. 연구진은 이번 연구를 통해 국내·외 특허 13건 출원, 국내·외 논문 28편 등 성과를 냈다.