[모빌리티 인사이트] 나를 알아보는 인공지능 신호등, 안전까지 책임진다

[IT동아]

모빌리티(mobility). 최근 몇 년간 많이 들려오는 단어입니다. 한국어로는 '이동성' 정도가 적당하겠네요. 그런데 말입니다. 어느 순간부터 자동차도 모빌리티, 킥보드도 모빌리티, 심지어 드론도 모빌리티라고 말합니다. 대체 기준이 뭘까요? 무슨 뜻인지조차 헛갈리는데, 아이러니하게도 지난 몇 년간 전 서계에서 큰 성공을 거둔 스타 벤처 중 상당수는 모빌리티 기업이었습니다. '유행어처럼 여기저기에서 쓰이고 있지만 도대체 무슨 뜻인지, 어디부터 어디까지 모빌리티라고 부르는지 도무지 모르겠다!'라는 분들을 위해 준비했습니다.

[모빌리티 인사이트]를 통해 국내외에서 주목 받는 다양한 모빌리티 기업과 서비스를 소개합니다. 우리에게 익숙한 차량호출 서비스부터 아직은 낯선 '마이크로 모빌리티', 'MaaS', 모빌리티 산업의 꽃이라는 '자율주행' 등 국내외 사례 취합 분석해 어떤 의미를 담고 있는지 하나씩 알려 드립니다.

운전자에겐 너무 지루하고, 보행자에겐 너무 다급한 그것, '교통신호등'

자동차로 인적이 드문 한적한 길을 지날 때 지루한 순간이 있습니다. 바로 빨간불이 들어온 교통신호등 앞에 멈춰서 출발 신호를 기다리는 순간입니다. 운전자라면 교통신호 준수가 당연한 의무인데요. 하지만 앞, 뒤, 옆 그 어느곳에서도 자동차, 또는 보행자를 찾을 수 없을 때에는, '이렇게 한산한 곳에 신호가 터무니없이 긴 것 아닌가'하는 생각이 들곤 합니다.

그런데 반대로 차에서 내려 보행자가 되면 입장은 달라집니다. 보행자 신호가 너무 짧은 것은 아닌지 불만스러울 때도 있고, 바로 앞의 보행자 신호가 빨간불로 바뀌기까지 몇 초 남지 않았을 때 바로 뛰면 건널 수 있을 것 같아 마음이 다급해지는 순간이 오기도 합니다. 교통신호 흐름을 잘 알고 있는 곳이라면, 미리 신호를 예측하고 보행자 신호가 바뀌는 순간에 건널 수 있게 발걸음을 빨리 하기도 하죠. 이렇듯 교통신호는 나의 상황에 따라 하염없이 지루하게도, 때로는 괜히 다급해지게도 만듭니다.

이러한 마음 때문일까요? 늦은 새벽, 또는 인적이 드문 거리에서는 자동차의 신호위반이나 보행자의 무단횡단을 쉽게 찾아볼 수 있습니다. 우리나라는 '안전속도 5030' 도입, '바닥에서 불이 들어오는 신호등' 설치 등 교통시설을 개선하고 새로운 교통정책을 추진하면서, 보행자 중심의 안전한 교통환경을 조성하기 위해 노력하고 있습니다.

그 결과로 신호위반에 따른 교통사고는 매년 꾸준히 감소하고 있는 추세지만, 여전히 우리나라의 인구 10만 명당 발생하는 교통사고 사망자 수는 2020년 기준 OECD 국가 평균인 5.6명을 넘어서는 6명 수준입니다. 개선돼야 할 부분이 아직 많은 것 같습니다.

물론 여유롭게 다음 신호를 기다리면 되지만, 생각만큼 쉽지가 않아요.

신호위반으로 인한 교통사고가 대부분 그런 마음에서 시작된 것이 아닌가하는 생각이 드는데요. 특히, 운전자로서 운전할 때와 보행자로서 길을 건널 때의 이중적인 마음으로 인한 사고는 더욱 심각한 것 같습니다.

한국교통연구원은 지난 8월 4일, 생활권 도로 비신호 횡단보도를 통과하는 차량의 속도 변화를 현장 조사하여 운전자 행태를 분석한 결과를 공개했습니다. 그 결과에 따르면, 응답자의 56%가 보행자 우선 횡단이 보행자의 권리라고 동의했지만, 보행자가 길을 건너려고 대기 중일 때 운전자의 약 63%는 횡단보도를 과속으로 통과했으며, 보행자가 보행을 시작한 경우에 횡단보도 과속통과 차량의 비율이 일부 줄어들었지만, 일시정지하는 차량의 비율에는 큰 변화가 없었습니다.

또한, 운전자는 보행자와의 충돌이 예상되는 경우에만 횡단보도를 저속 통과하는 경향을 보였다고 하는데요. 물론 이 조사는 신호등이 없는 횡단보도라는 조건이 전재됐지만, 사회 전반에 걸쳐 보행자와 운전자의 도로교통에 대한 인식 변화가 필요하리라 판단합니다.

지난해 경찰청이 발표한 '2020 교통사고 통계'를 보면, 보행자 및 노인을 대상으로 발생한 교통사고가 전체 교통사고의 대다수를 차지하고 있다고 하니, 보행자에 대한 안전한 교통환경 조성에 대한 대책 마련이 시급한 실정입니다.

보행자나 노인 등 교통약자가 다치거나 사망한 교통사고가 가장 많군요?

맞습니다. 보행자나 노인 등 무방비 상태로 길을 건너거나 보행하는 경우 발생하는 교통사고의 수가 전체 교통사고의 대부분을 차지하고 있습니다. 운전자의 입장에서도 횡단보도를 지나거나 주변에 보행자를 발견하면 감속운행 등으로 안전운전에 더욱 주의해야 하지만, 보행자의 입장에서도 자신의 안전을 위해 횡단보도를 건널 때 신호 점멸이 예상된다면 멈췄다가 다음 신호를 기다릴 수 있는 마음의 여유가 필요하죠.

손해보험협회의 '자동차사고 과실비율 인정기준'에 따르면, 보행자가 횡단보도 신호가 들어오자마자 급하게 횡단보도에 진입한 경우나, 횡단 잔여시간 표시기가 설치된 횡단보도를 횡단할 때 횡단 시간이 촉박한 상태에서 급하게 횡단보도로 진입한 경우에는, 보행자의 과실이 인정되기 때문에 보행자 입장에서도 각별한 주의가 필요합니다.

하지만, 거동이 느리거나 불편한 노인, 또는 휠체어 이용자 등 횡단보도 횡단에 소요되는 시간이 상대적으로 긴 보행자의 경우 상황은 다를 수 있습니다. 큰 도로에서는 간혹 도로 중간에 안전지대가 설치되어 한 번에 횡단이 어려울 경우 잠시 멈췄다가 건널 수 있는 곳도 존재하지만, 그렇지 않으면 천천히 건너는 도중에 신호가 바뀌는 위험한 상황으로 이어질 수 있습니다. 이처럼 다양한 상황을 고려한 교통신호체계 조성이 필요해 보입니다.

특히 횡단보도 횡단 시간이 오래 걸리는 이들에겐 더욱 부담일 듯한데요. 좋은 방법이 없을까요?

자율주행 자동차 기술이 발달하면서 미래 자동차는 주행 시 발생할 수 있는 사고를 예방하기 위해, 보행자, 근접차량 등을 인지하는 기술이 탑재될 전망입니다. 하지만 모든 차량이 자율주행 차량으로 전환되기까지 앞으로 많은 시간이 걸리겠죠. 이 또한 지금 당장 사고율을 감축할 수 있는 방법으로 적절하지 않아 보입니다.

인프라적 측면에서 접근하는 방법을 생각해 볼 수도 있겠죠. 하지만, 도로 위에서 발생할 수 있는 모든 사고를 예측하여 완벽한 교통신호등 체계를 구축하기란 사실상 불가능합니다. 날씨, 시간, 유동인구 및 차량의 수 등 고려할 요소들이 너무 많기 때문이죠. 그런데 불가능에 가까운 교통신호등 체계를 혁신적으로 개선할 수 있는 신호등이 있습니다. 바로 인공지능(AI)을 접목한 이른 바 '스마트 신호등’'입니다.

스마트 신호등이란 자동차나 보행자의 통행량과 관계없이, 해진 주간, 야간 등 특정 시간에 맞춰 신호가 바뀌는 현재의 고정형 신호등 체계를 개선한 신호등입니다. AI 기술 기반 영상을 인식해서 통행 차량과 횡단보도의 보행자 수를 실시간으로 파악 및 분석하고, 상황에 따른 최적의 신호체계를 구현하는 신호등이죠.

AI 기반의 스마트 신호등을 활용한다면 보행자와 교통약자 등에게 발생할 수 있는 교통사고의 수를 크게 줄일 수 있습니다. 뿐만 아니라 차량의 통행량에 따른 실시간 신호 제어가 가능하기 때문에, 길거리에서 허비하는 시간이 단축되고 정차 횟수가 줄어 들어, 차량의 연료소비 및 환경개선에도 도움이 됩니다. 다방면에서 긍정적 효과를 기대할 수 있죠.

스마트 신호등이 도입된다면 교통사고, 정체 등 교통체계가 혁신적으로 개선될 것 같습니다. 혹시 도입된 곳이 있나요?

스마트 신호등의 다양한 긍정적 효과로 인해, 해외에서는 이미 다양한 도시에 스마트 신호등이 도입되고 있습니다. 영국의 케임브리지는 심한 교통체증을 겪는 대표적인 도시인데요. 시내에 AI 센서 카메라를 탑재한 신호등을 설치했습니다. 이 신호등은 시간 별로 변화하는 교통변화에 대응할 수 있는 시스템이 탑재되어 있죠. 네덜란드의 수도인 암스테르담도 AI 기반의 스마트 신호등을 도입하여, 교통상황을 실시간으로 반영해 자동차 정체를 방지하고 있다고 합니다.

국내에서도 점진적으로 스마트 신호등이 도입되고 있습니다. 지난 2019년 서울시 성동구에는 전국 최초로 집중조명, 차량번호 자동인식, 보행신호 음성안내, 바닥신호 표시 등의 스마트 기술을 접목한 스마트 횡단보도가 설치됐습니다. 설치 전과 후에 발생한 교통사고를 비교한 결과, 교통사고로 인한 중상자 수는 46.4% 감소했고, 사망자 수의 경우 100%나 감소하는 등 큰 효과를 보였다고 하네요.

글로벌 시장조사 기관인 '포춘 비즈니스 인사이트(Fortune Business Insights)'에 따르면, 세계 교통신호 제어기 시장은 2021년 41억 9,000만 달러(한화 약 5조 6,523억 원)로 평가되었으며, 연평균 성장률 13.3%로 성장하여 2028년에는 100억 6,000만 달러(한화 약 13조 5,709억 원) 규모로 성장할 것이라고 전망했는데요. 이에 세계 유수의 기업에서 관련 사업에 관심을 갖고 시장에 참여할 것으로 기대됩니다.

AI 기반의 스마트 신호등 기술이 더욱 고도화, 상용화된다면, 전 세계에 걸쳐 사회적 비용이 크게 감소할 것 같습니다. 관련 기술을 개발하는 대표적 기업은 어디인가요?

구글 등 글로벌 기업에서도 AI 스마트 신호등 기술을 개발하여 세계 여러 도시에서 테스트하고 있는데요. 글로벌 기업과의 경쟁에서도 밀리지 않고, 관련 시장을 선도하는 스타트업이 있습니다.  미국의 '타임'지가 선정한 '세계에서 가장 영향력 있는 기업' 100위 순위권 내에 선정되기도 했는데요. 도심 내 모든 교차로의 디지털화를 목표로 하는 스타트업 '노트래픽(No Traffic)'입니다. 이스라엘의 탈 크레이슬러(Tal Kreisler), 오 셀라(Or Sela), 우리엘 카츠(Uriel Katz) 등 세 명이 공동 설립한 AI 스타트업이죠.

노트래픽은 AI 기술을 활용해 자동차, 자전거, 보행자 등 같은 다양한 이동 주체를 인식하여, 상황에 따라 신호등을 유연하게 운영할 수 있는 기술을 개발했습니다. 현재 여러 국가에서 이 기술을 도입해 효율적인 도시 교통 체계를 구축하고 있습니다. 노트래픽이 개발한 신호등은 기존의 정해진 시간에 따른 타이머식 신호 전환 시스템과는 다르게, DSRC(근거리 전용 통신, Dedicated Short Range Communication) 또는 LTE를 기반으로 AI 센서에서 기록된 실시간 교통 정보를 활용합니다. 혼잡한 교차로에서의 차량 통행 소비 시간을 40% 이상 감축하는 효과를 낸다고 하네요. 뿐만 아니라, 긴급차량, 대중교통, 보행자의 우선 통과 설정 등 다양한 지능형 서비스를 포함하기 때문에, 도로교통의 흐름 및 안정성을 효과적으로 관리할 수 있다고 하는데요.

노트래픽이 엣지 AI를 통해 분석한 도로 데이터는 교통 신호 제어 캐비닛에 설치된 최적화 엔진으로 전송됩니다. 이 시스템이 일반적인 신호제어 시스템과 연계해, 상황별로 효율적인 신호 체계를 만들어내는 것이죠. 시스템은 엔비디아 젯슨 플랫폼과 GPU 가속 프레임워크를 사용해 구축되었는데요. 머신비전과 레이더를 융합해 초당 약 15회의 데이터를 처리하고 대기시간을 줄여 빠른 계산을 수행할 수 있습니다. 그야말로 상황에 맞게 빠르게 판단하고 교통신호를 제어하는 것입니다.

이 신호등은 한번 시스템을 구축하면 운영체계에서 별도의 추가 설정 없이 자동으로 운영되는 플러그앤플레이(Plug and Play) 방식을 활용하고 무선 업그레이드도 가능합니다. 추가 설치를 위해 인력이 필요하지 않으니 유지보수 비용도 줄일 수 있죠.

노트래픽은 이러한 혁신적인 기술을 바탕으로, 현재까지 약 2,550만 달러(한화 약 343억 9,695만 원)을 투자 받아 지속적인 기술개발에 힘쓰고 있습니다. 현재 미국, 캐나다 등 다양한 국가에서 노트래픽의 스마트 신호등 솔루션이 사용되고 있으며, 향후 시장을 확대해 더 많은 국가에서 관련 솔루션을 활용할 것으로 판단됩니다.

우리나라는 AI 신호등 기술개발 및 발전을 위해 어떤 활동을 하고 있나요?

지난 2021년 7월, 국토교통부는 AI 신호등 '제14회 국가스마트도시위원회'를 개최하고, 지능형 도시 규제 샌드박스 안건으로 부산시, 대구시, 세종시, 수원시, 제주도 등 5개 지역의 도시문제 해결을 위한 스마트 서비스들을 심의했습니다. 특히 'AI교통신호등' 기술이 실증특례를 받아, 세종시에서 24개월간 실증이 가능해졌는데요.

기존 도로교통법 상 교통신호기 관련 현행 규격표준은 정해진 시간 및 규칙에 따라 신호를 순서대로 표시하는 방식입니다. 영상 인식을 기반으로 실시간 최적신호를 표시하는 AI 교통신호 등을 활용하기는 어려운 상황이었죠. 하지만 이번 AI 교통신호등의 실증특례를 통해 향후 신호 대기시간 단축, 교통사고 예방효과, 자동차 연료 절감 등 다양한 방면에서 AI 교통신호등에 대한 테스트가 가능하게 된 것입니다.

실증특례를 받은 AI 교통신호등 전문 기업인 '오트비전'은 2022년 5월부터 세종시 가재마을에서 'AI 교통 신호등' 실증을 시작했습니다. 안전을 고려하여 단계별로 운영시간을 늘려왔고, 지난 8월 8일부터는 운영시간을 24시간으로 확대했습니다. 오트비전이 개발한 AI 교통신호등의 도입으로 인해 한산한 도로의 경우 신호대기 시간이 거의 없었고, 무단횡단 및 신호위반이 감소하여 교통사고 예방효과가 예상된다고 합니다.

또한 세종시에 설치된 제1, 2지점의 차량 및 보행자 신호대기단축 데이터를 보면, 평균 30~50% 수준으로 신호 대기 시간이 감소했다고 하니, 향후 스마트 신호등의 기술이 더욱 발전한다면 복잡한 도심에서도 유사한 수준의 교통환경 개선이 가능할 것으로 판단됩니다.

우리나라에서 AI 신호등 시장이 발전하려면 어떤 노력이 필요할까요?

인류의 역사가 시작된 이래로 말, 마차, 자동차, 배, 비행기 등 이동수단은 다양한 형태로 변화했으며, 끊임없는 발전을 지속하고 있습니다. 이제는 하늘을 나는 자동차인 플라잉카, 스스로 판단하고 주행하는 자율주행차까지 등장했죠. 하지만 이동의 다양성과 편의성이 계속해서 발전하고 있는 것과는 다르게, 보행자와 자동차 간의 사고 등 교통 체계 내에서 사람의 안전 확보와 관련된 기술의 발전은 조금 더딘 느낌이 있습니다. 사실 가장 중요한 것은 우리의 생명인데 말이죠. 그렇기 때문에 안전한 교통체계의 선제적 구축은 다른 무엇보다 중요합니다.

이러한 측면에서 AI 스마트 신호등 기술은 교통체계 내 다양한 방면에서 혁신적이고 안전한 교통환경을 조성하기 위한 최적의 솔루션 중 하나로 볼 수 있습니다. 이동은 빨라지는데 사고는 감축되는 효과가 동시에 나타나기 때문이죠. 앞으로 스마트 신호등을 포함하여 다양한 교통 인프라 기술이 발전되어, 실제로 거리를 이동하는 자동차와 이동을 용이하게 하는 인프라의 균형 있는 발전을 통해 더욱 안전하고 스마트한 미래 모빌리티 환경이 조성되기를 기대해봅니다.

글 / 한국인사이트연구소 김아람 책임연구원

한국인사이트연구소는 시장 환경과 기술, 정책, 소비자 측면의 체계적 방법론과 경험을 통해 민간기업과 공공기관 등에 필요한 인사이트를 제공하는 컨설팅 전문기업이다. 모빌리티 사업의 가능성을 먼저 파악하고, 몇 년 전부터 모빌리티 DB 구축 및 고도화, 자동차 서비스 신사업 발굴, 자율주행 자동차 동향 연구 등 모빌리티 산업을 다각도로 분석, 연구하고 있다. '모빌리티 인사이트 데이' 컨퍼런스를 개최한 이후 모빌리티 전문 리서치를 강화하고 있으며, 모빌리티 전문 정보 사이트인 '모빌리티 인사이트'를 오픈했다.

정리 / IT동아 이문규 (munch@itdonga.com)