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지열로 노면 녹여 폭설에도 안전운전

안전·효율·친환경을 목표로 첨단 기술을 입은 지능형 도로가 상용화를 앞두고 있다. ① IT기술을 자동차·도로 기술과 연계하는 스마트 도로 조감도 ② 안전 가드레일 ③ 안개 분산 시스템 ④ 태양광 에너지로 터널 내 조명 활용 기술 ⑤ 돌발 상황 감시·전송 시스템
도로도 진화한다. 도로에 지능을 입힌 스마트 하이웨이(Smart Highway)가 무인차와 함께 신세계를 만들고 있다. 스웨덴 교통국은 볼보사와 함께 달리는 전기버스를 무선으로 충전하는 전기도로를 연구 중이다. 내년 중 전기도로 500m를 시범 설치할 계획이다.

지능 입은 고속도로 ‘스마트 하이웨이’

스웨덴 전기버스 무선 충전 도로 설치 계획
국내에서는 2017년 교통사고와 혼잡, 배출가스를 최소화하는 스마트 하이웨이가 기존 도로를 대체하기 시작할 것으로 기대된다. 국토교통부·한국도로공사는 지난 7년간(2007~2014) 진행한 스마트 하이웨이 사업에서 핵심 동력이 될 관련 기술 개발을 최근 마무리했다고 밝혔다. 도로상 돌발상황을 실시간으로 감지하고 전송하는 영상·레이더·통신 기술, 노면 결빙 방지와 안개 제거 시스템, 악천후에서 시야를 확보하는 안내표지판 시설 등이 그것이다. 여기에 태양광·지열을 도로 시설물의 에너지원으로 활용하는 친환경 시스템을 탑재한다. 이 기술을 정보통신기술(ICT)과 융합해 안전하고 효율적인 도로 주행 환경을 구축하는 것이 목표다.

 국내에서 교통 혼잡 때문에 발생하는 사회적 비용은 연간 30조원(2013·한국교통연구원)으로 국내총생산(GDP)의 2%에 이른다. 환경오염·시간낭비 손실이 국방예산과 맞먹는다. 자동차 생산량 5위지만 도로 안전·효율은 하위권이다. 도로 위에서는 시간당 40명에 가까운 부상자가 생겨나고, 10만 명당 교통사고 사망자 수는 10.5명으로 경제협력개발기구(OECD) 3위다. 정부가 그간 자동차에만 집중했던 교통혁신의 초점을 도로로 확장한 배경이다.

 국토부가 개발한 지능형 고속도로 구성 요소의 핵심은 안전성을 최대한 높인 도로 기반시설이다. 안내표지판은 야간·폭우에도 운전자가 명확하게 인지할 수 있어야 한다. 빛을 모아 가시성을 확보하는 기술(집광 조명)을 적용해 인지율은 1.3배, 판독성은 1.9배 높였다. 고속(시속 120㎞/h)으로 주행하던 차가 들이받았을 때 충격을 흡수하는 기술을 확보해 가드레일의 안전성을 높이기도 했다. 안전 가드레일을 100㎞ 설치했을 때 버스 추락사고 같은 대형 인명 손실을 18% 낮추고, 인적·물적·사회적 피해 비용은 500억원 가까이 절감하는 효과가 있다.

 일정 수준의 안개가 발생하면 이를 감지해 건조한 공기를 분사하고 안개를 제거하는 시스템도 개발했다. 안개 때문에 가시거리가 50m 이하로 떨어진 지역에서 사용하면 1분 이내에 가시거리가 100m로 향상된다. 폭설에 노면이 얼기 전 결빙 방지액을 분사하는 제설 시스템은 성능을 높였다. 노면의 상태를 측정해 결빙을 감지하는 센서와 분사 노즐을 국산화하면서 분사 거리는 기존 200m에서 500m로 넓어졌다.

 도로 상황을 감지해 정보를 분석하고 각 차량에 전송하는 영상·통신 기술은 지능형 고속도로의 중요한 구성요소다. 장차 열릴 무인차 시대에 요긴하게 쓰일 인프라가 될 수 있다. 무인차를 위한 기반 인프라라고도 할 수 있다.

도로 상황 실시간 분석해 각 차량에 전송
도로 위에서는 화물차에서 적재물이 쏟아지거나 고장 때문에 갑자기 정지한 차량, 추돌사고·정체 같은 다양한 돌발상황이 발생한다. 현재는 운전자의 제보를 받거나 CCTV에서 육안으로 관찰하기 때문에 사고에 신속히 대응하기 힘들다. 일반 사고보다 치사율이 6배 이상 높은 2차 사고로 이어지기 일쑤다. 하지만 스마트 하이웨이에서는 시시각각 발생하는 돌발상황을 실시간으로 감지해 무선통신으로 위험 정보를 전송하고, 주변 차량의 위치·속도 정보를 통합해 도로의 제한속도와 교통량을 제어한다.

 통신 기능을 갖춘 스마트 도로는 무선차를 담는 플랫폼이다. 미국 애리조나주가 3.7km 구간에 설치한 스마트 드라이브에서는 운전자에게 신호위반을 경고하고, 차량 간격을 안내한다. 회전 구간에서 불안전하게 주행하는 차량을 감지해 알린다. 독일의 아우토반은 차선별로 교통량을 감지해 차선마다 속도를 다르게 제어하는 시스템을 운영하고 있다. 도심지에서는 교통 소통에 영향을 주는 공사, 축구와 같은 행사 정보를 반영해 차량 흐름을 관리한다.

 그 다음으로 관심을 끄는 것이 자연에너지를 활용하는 친환경 도로다. 태양광·지열을 도로 시설물에 활용하는 것이다. 이탈리아에서는 자연 채광으로 터널 입구부 60m의 조명을 대체하면서 소비전력을 15% 절감했다. 국내에서도 터널 입구로부터 90m까지 태양광을 활용해 조명을 대신하는 기술을 확보했다. 도로의 지열은 노면이 어는 것을 예방하고 쌓인 눈을 녹이는 데 쓰인다. 3차선 200m의 결빙 구간을 기준으로 지열 설비를 갖추면 전열선을 깔았을 때보다 비용이 4분의 1로 줄어든다. 탄소 배출을 낮춰 연간 3885그루의 소나무를 심는 효과를 거둔다.

 국토부는 올해 말부터 약 18개월 동안 실제 도로에서 스마트 하이웨이 시스템을 시험한다. 다양한 주파수와 차량, 구조물이 설치된 곳에서 성능을 검증한다. 국토부는 스마트 하이웨이가 상용화되면 교통사고 사망률은 60% 감소하고 교통 지·정체가 15% 이상 개선될 것으로 내다봤다. 교통혼잡 비용은 연간 2000억원을 절감하는 효과가 있다는 분석도 내놨다. 스마트 하이웨이는 무인차 시대의 진입로가 될 가능성이 크다.


이민영 기자 tia@joongang.co.kr

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