전기자동차 교통-전력-시설 통합 정보통신 네트워크 설계 및 정보관리시스템 간 연계 방안 수립에 관한 연구 Study on drawing up the integration method between combined information communication network design and information management system for Transportation-Power-Infrastructures on the electric vehicle원문보기
전기버스를 대상으로 교통-전력-시설 통합 정보통신 네트워크 통신방식을 선정하기 위하여 최신기술 동향과 정확성, 안정성, 경제성의 선정요인을 기준으로 차량위치검지 및 무선통신방식을 GPS, CDMA, WLAN 방식으로 설계한다. 또한, 효율적인 연계를 위하여 대안별 주요 특징을 검토하고, 방안별 기술적 난이도와 정책적 행정적 난이도 및 비용타당성의 선정요인을 기준으로 Spoke & Hub 연계방식, 즉, 교통융합충전센터와 교통센터, 스마트 그리드센터를 각각 연계토록 연계방안을 수립한다.
전기버스를 대상으로 교통-전력-시설 통합 정보통신 네트워크 통신방식을 선정하기 위하여 최신기술 동향과 정확성, 안정성, 경제성의 선정요인을 기준으로 차량위치검지 및 무선통신방식을 GPS, CDMA, WLAN 방식으로 설계한다. 또한, 효율적인 연계를 위하여 대안별 주요 특징을 검토하고, 방안별 기술적 난이도와 정책적 행정적 난이도 및 비용타당성의 선정요인을 기준으로 Spoke & Hub 연계방식, 즉, 교통융합충전센터와 교통센터, 스마트 그리드센터를 각각 연계토록 연계방안을 수립한다.
Vehicle location detection and wireless communication method have be designed along the same lines as GPS, CDMA and WLAN, which is based upon the selecting factors such as state-of-art technology trend, accuracy, stability, and economic feasibility, in order to select the optimum method of informati...
Vehicle location detection and wireless communication method have be designed along the same lines as GPS, CDMA and WLAN, which is based upon the selecting factors such as state-of-art technology trend, accuracy, stability, and economic feasibility, in order to select the optimum method of information communication networks for integrated "Transportation-Power-Facilities" on the electric bus. In addition, the key features of each alternative for an efficient linkage have been review and the integration methodology for linking among Transportation Charging Center, Transportation(ITS, BIS) Center and smart Grid Center has been drawn up based on a technical level of difficulty of each alternative, political and administrative difficulties, and expense justification.
Vehicle location detection and wireless communication method have be designed along the same lines as GPS, CDMA and WLAN, which is based upon the selecting factors such as state-of-art technology trend, accuracy, stability, and economic feasibility, in order to select the optimum method of information communication networks for integrated "Transportation-Power-Facilities" on the electric bus. In addition, the key features of each alternative for an efficient linkage have been review and the integration methodology for linking among Transportation Charging Center, Transportation(ITS, BIS) Center and smart Grid Center has been drawn up based on a technical level of difficulty of each alternative, political and administrative difficulties, and expense justification.
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문제 정의
본 논문에서는 현재 운영 중인 일반버스 BIS/BMS 연계 서비스 적용 네트워크 기술 검토를 통하여 향후 전기버스에 의한 대중교통서비스 실시에 대비하여, 교통-전력-시설 통합 정보통신 네트워크 설계(안)을 연구하며, 교통융합충전 인프라의 통합운영을 관장하는 시설(교통융합충전센터)과 교통센터(ITS센터, U-City센터, BIS센터 등), 스마트 그리드센터 등의 정보관리시스템 간 연계 방안을 연구한다.
본 연구는 전기버스를 대상으로 교통-전력-시설 통합 연계서비스를 위한 연계방안을 선정하기 위하여 교통(버스)정보, 전력정보, 시설정보관리시스템 간 효율적인 연계를 위하여 3가지 방안을 선정하여 대안별 주요 특징을 검토하고 방안별 기술적 난이도와 정책적·행정적 난이도 및 비용타당성을 분석한다.
본 연구는 전기버스를 대상으로 하는 교통-전력시설 통합 정보통신 네트워크 통신방식을 선정하기 위하여 위치검지기술과 통신기술 간에 여러 가지 조합이 가능하며, 이러한 조합을 몇가지로 모델링 시켰을 때 다음의 6가지로 압축될 수 있다.
제안 방법
교통-전력-시설 통합 연계를 위한 정보체계는 국토해양부의 기술기준 및 규격에 따른 ASN.1과 ebXML 등 개방형 프로토콜로 설계하여, 각 센터 정보관리시스템 간 연계시 상호운용성과 호환성을 확보토록 한다.
또한, 교통-전력-시설 통합 연계서비스를 위해 교통융합충전센터에 교통센터, 스마트 그리드센터가 직접 연결되는 형태로 구성, ASN.1 과 ebXML 등 개방형 프로토콜로 설계하여, 정보관리시스템 간 상호운용성과 호환성을 확보토록 한다.
최적대안 선정은 앞서 제시한 다양한 기준들과 대안별 검토결과를 토대로 Spoke & Hub 연계방식, 즉 교통융합충전센터에 교통센터, 스마트 그리드 센터를 각각 연계하는 방식을 선정하였다.
성능/효과
(1) 대안 1(위치추적 : GPS, 통신방식 : 무선데이터통신)은 별도의 노변장치가 필요하지 않다는 것과 Call Setup Time이 짧다는 것이 장점인 반면, GPS 음영지역 보완장치가 없고, 정확한 위치추적을 위해서는 일부 통신비 소요가 필요하며, 통신음영지역이 있다는 것이 단점이다.
(2) 대안 2(위치추적 : GPS, 통신방식 : CDMA방식)은 별도의 노변장치가 필요하지 않다는 것과 음성통화가 가능하다는 것이 장점인 반면, 정확한 위치추적을 위해서는 고액의 통신비가 소요, 패킷통신에 따른 Call Setup Time 등으로 인해 전달 지연 시간이 있고, GPS 음영지역 보완장치가 없다는 점이 단점이다.
(3) 대안 3(위치추적 : GPS, 통신방식 : 무선랜)은 월정액으로 비교적 가격이 저렴하다는 것이 장점인 반면, GPS음영지역 보완장치가 없음, WiFi 등 현재 구축 진행 중인 인프라가 많으므로 통신시간이 지연될 수 있고, 차량용이 아닌 일반 사용자를 대상으로 구축된 통신망이므로, 안정성과 신뢰도 저하가 예상, 무선랜의 주파수 혼용으로 전파간섭 및 신뢰도 저하 가능성 높음 등이 단점으로 지적된다.
(4) 대안 4(위치추적 : 위치비콘+GPS, 통신방식 : 비콘)은 기존 통신인프라 설치지역은 단기간 사용가능, GPS음영지역을 위치비콘으로 해소하여 위치 추적시 음영지역이 없다는 것, 차내장치가 도로위치수신과 통신에 공동으로 사용되므로 경제적이라는 장점이 있는 반면, 위치추적을 위한 초기투자비 및 유지관리비용이 발생한다는 단점이 있다.
(5) 대안 5(위치추적 : 위치비콘+GPS, 통신방식 : 비콘+CDMA)은 기존 신호제어기 통신인프라 활용으로 통신비용이 절감되고, GPS음영지역을 위치비콘으로 해소하여 위치 검지시 음영지역이 없다는 장점이 있는 반면, 위치추적을 위한 초기 투자비가 있으며, 기존 신호제어기에 BIS통신기능 추가시 경찰청과 사전협의가 필요하다는 단점이 있다.
(6) 대안 6(위치추적 : DSRC, 통신방식 : DSRC방식)은 자동징수시스템(ETC)으로 확대가 용이하다는 장점이 있는 반면, GPS음영지역 보완장치가 없으며, 기존 구축된 인프라가 없으므로 통신인프라 설치가 필요하며, 음영지역이 많고 위치 오차가 크다는 단점이 있다.
(7) WAVE : 높은 이동성(최대200Km/H, 최대 54Mbps)을 제공하며 도플러 전이(Doppler Shift)등의 간섭이 잘 발생하는 실외에서의 환경에 적합한 특성으로 DSRC에서 발전한 방식.
1) Point To Point 연결방식(교통융합충전센터와 교통센터, 스마트 그리드센터 간 상호 직접 연계방식) : 각 센터간 시스템의 확장 및 유지관리에 모든 센터간의 비용 부담이 증가하며, 센터간 정보연계를 위한 통신비용 부담, 초기 센터시스템 확장에 따른 구축비용은 적으나, 향후 센터의 확장이 어려운 경우 신규센터를 구축하여야 하는 문제가 발생하므로 타당성이 낮다.
2) Spoke & Hub 연계방식(교통융합충전센터에 교통센터, 스마트 그리드센터 각각 연계 방식) : 초기구축비용은 많으나 추가적인 운영 및 유지관리 비용 측면에서는 Point To Point 연결방식보다 적은 편이이며, 광역서비스 제공이 가능하기 때문에 정보수집을 위한 추가 비용의 발생이 적고, 유관기관과의 정보 연계시 중복투자가 방지되므로, 타당성이 높다.
3) 혼합 절충형 방식(교통융합충전센터에 교통센터를 연계, 교통센터에 스마트 그리드센터 연계 방식): 초기 구축비용과 운영 및 유지관리 비용 측면에서 Spoke & Hub 연계방식보다 많은 편이며, 교통융합충전센터의 역할을 분담할 수 있으며 교통센터 간 연계시 연계데이터의 신뢰성 향상, Spoke & Hub 연계방식보다 연계절차가 복잡하며 권역별 중복투자가 발생할 수 있는 등, 타당성이 보통이다.
전기버스는 서비스 측면에서 일반버스와 거의 유사하므로 주행속도가 60Km를 넘지 않으며, 교통정보 무선통신서버를 통한 정보수집주기에 따른 관련 정보관리시스템의 CPU트래픽 설계에서와 같이, 가장 기본적인 환경 하에서 최대 분당 12만 Tpmc100Mbps, 최대 10초 이상의 지연시간을 넘지 않을 것으로 예상되므로, 정보통신 네트워크통신방식은 역시 WLAN, WiBro가 적절하다는 것을 알 수 있다.
첫째, 지자체별로 교통 및 통신서비스 형태가 다양하며, 현지 실태조사 및 분석 결과에 따라, 현지에서 적용 중인 기술과 방식을 따라갈 가능성이 매우 높다.
후속연구
넷째, 정보연계를 위해 이해관계자, 관계기관의 업무협조가 필수적이며, 정보연계 필요성과 시급성 등에 관한 공감대 형성이 이루어져야 할 것이다.
셋째, 마스터플랜 로드맵 등 센터 상위 비전과 미션, 차별화 전략 등이 포함한 센터 운용계획과 관련지침에 따라 교통-전력-시설 통합 연계서비스를 제공하여야 할 것이다.
전기버스의 경우도 일반버스와 마찬가지로, 버스운행이 점차 광역화되어 여러 지자체들을 복수로 경유하는 광역전기버스가 출현할 것이므로, 해당 지자체 간의 이해관계 등의 현실적인 이유에도 불구하고, 정보연계의 기술적 대안을 제시하여 전기자동차 대중교통 이용활성화의 목표달성을 위한 표준화를 추진하여야 하며, 향후, 확장성과 효율성 또한 고려해야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
BIS 시스템 개발 현황을 봤을 때, 어떠한 점에 대해서 어려움을 겪고 있나요?
대중교통수단인 일반버스를 대상으로한 BIS(Bus Information System) 시스템 개발 현황을 살펴보면, 통합 정보통신 네트워크 통신방식과 프로토콜이 정의되어 있으나, 적용기술도입 시기, 지역별 망, 서비스제공자 등에 따른 새로운 형태의 서비스 적용에 많은 어려움을 겪고 있음을 알 수 있다[2,3].
위치추적기술에는 어떠한 방식이 존재하는가?
지자체간 버스의 정보를 수집하는 위치추적기술과 수집된 정보를 제공하는 통신방식이 있다. 위치추적기술에는 GPS(Global Positioning System)방식, 위치비콘(Position Beacon)방식, DSRC(Dedicated Short Range Communication)방식이 있다.
교통-전력-시설 통합 정보통신 환경의 구축을 위해 정의되어야 하는 것은 무엇인가?
친환경 전기자동차시장의 확신이 예상됨에 따라 원활한 전기자동차의 운행을 위해서는 운전자의 운행 및 사용행태, 충전형태별 빈도, 사용시기, 시간, 충전량, 장소, 비용 등이 통합된 자료로 제공될 수 있는 교통-전력-시설 통합 정보통신 환경의 구축이 필수적이다. 이를 위해 교통융합충전 인프라의 통합 운영을 관장하는 시설(교통융합충전센터)과 교통센터(ITS, BIS센터 등), 스마트 그리드센터 사이의 정보체계 구조와 정보흐름이 정의되어야 한다.
Jose Santa, Antonio F. Gomez-Skarmeta and Marc Sanchez-Artigas, "Architecture and evaluation of a unified V2V and V2I communication system based on cellular networks," Computer Communications 31, pp.2850-2851, December 2007.
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