"AI가 도시 모든 신호등을 연계해주면?" ETRI 도시교통 브레인 개발

200개 교차로 동시 연계 신호최적화 기술 개발
차량 통행시간 15% 이상 단축 가능

도시단위의 전체 교차로 신호등을 인공지능(AI)으로 통합 연계해 차량 통행시간을 15% 이상 단축시키는 기술이 개발됐다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 인공지능 강화학습을 적용한 신호최적화 기술로 변화하는 교통량에 맞춰 200개 이상의 교차로 신호등을 제어하는 ‘도시교통 브레인(UNIQ)’을 개발했다고 20일 밝혔다.

도시교통 브레인 작동 메커니즘. ETRI

현행 교차로 신호최적화 기술은 한 곳의 통행량을 개선하면 다른 교차로가 정체되는 풍선효과를 일으키는 문제가 있다. 또 보행자 통행시간 등 신호 제약조건을 전혀 고려하지 않아 실제 도로 적용이 제한적이었다. 

ETRI가 개발한 도시교통 브레인 기술은 클라우드 분산처리로 200개 이상 교차로에서에 통합 적용할 수 있을뿐 아니라 보행자의 통행시간을 보장하고 운전자 안전을 위해 신호 순서와 주기를 유지하는 등 신호 제약조건을 모두 만족시킨다. 

클라우드 엣지 테스트베드 개념. ETRI

이 기술의 핵심은 AI 기술을 활용한 교통신호 최적화, 클라우드 기반 대규모 교통 시뮬레이션, 엣지-클라우드 협업 교통상황 분석을 꼽을 수 있다.

이를 활용해 신호등에 제어장치를 탑재하고 교통분석과 영상정보 등으로 수집한 데이터를 엣지서버에서 처리해 스마트도시통합센터와 연동, 온라인 시스템으로 신호최적화를 구현한다.

실제 ETRI는 대전·세종시와 네비게이션앱 티맵(T-map)으로부터 데이터를 제공받아 1,500개 이상의 교차로 신호체계를 분석했다.

아울러 신호최적화 성능향상을 위해 800개 카메라에서 수집한 영상정보를 딥러닝 기술로 분석, 자체 개발한 교통시뮬레이션 기반 데이터 생성기술로 에러율 10% 미만의 교통량을 도출했다.

세종시 첫마을교차로 테스트베드.ETRI

ETRI 도시교통 브레인기술은 클라우드 플랫폼으로 제공하기 때문에 다른 지자체로 확대 적용이 가능하다.

이를 통해 차선 변경, 도로 신설, 대규모 건축 등 도로환경 변화에 신속 대응할 수 있어 과학적 교통정책 수립에 도움을 주고, 교통혼잡 개선에 따른 불편 해소와 대기환경 개선에도 기여할 전망이다.

도시교통 브레인이 강화학습으로 개선한 결과. ETRI

ETRI는 향후 교통관련 기업에 교통시뮬레이션 소프트웨어, 교통신호 최적화 모듈, 교통수요 데이터 생성도구 등에 대한 기술을 이전하고 내년 중 상용화를 도울 방침이다.

정문영 ETRI 스마트데이터연구실 책임연구원은 “이번 기술을 바탕으로 행정기관 이전이나 신건물 입점 등 환경요인에 따른 교통량 변화와 환경영향평가 등 추가연구를 진행할 계획”이라고 밝혔다.

한편 ETRI 연구진은 이번 연구를 통해 국내외 특허 13건을 출원하고 논문 28편을 발표했다.

대덕특구=이재형 기자 jh@kukinews.com