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 [핵심2과제] 자동요금징수시스템(ETCS) 통신시스템 기술 동향
 작성자 관리자 날 짜 2010-10-01

서론
ETCS는 전세계적으로 도시부 및 고속도로의 요금을 징수하는 방식으로 널리 사용되고 있다. 국내에서는 한국도로공사의 하이패스가 이에 해당하며 사용량이 점차 증가하는 추세이다.
하지만 단차로 시스템 위주의 ETC는 요금징수지역에서 반복적인 지정체를 줄일 수는 있지만 요금 징수 후 합류부의 상충으로 인하여 그 효과를 반감시키고 있는 것이 현실이다.
본 고에서는 현재 ETCS 통신시스템 기술동향 및 특징, 한계성을 살펴보고자 한다.


세계 ETC 운영사례
구분 명칭 기술방식 국가 특 징
단일차로 하이패스 5.8GHz능동
RF/IR
듀얼시스템
한국 - 2가지 무선통신기술의 복합된 듀얼시스템
- 선불카드, 후불카드, 자동충전카드, 감면단말 사용
단일차로 ETC 5.8GHz
능동 RF
일본 - 후불카드 사용, 이륜차량 통행
- ETCS 전용 스마트영업소, TCS/ETCS 공용 영업소
단일차로 Telepass 5.8GHz
수동 RF
이탈리아 - ETCS 차로운영, 30Km/h
다차로
단일차로
분리형
AutoPASS 5.8GHz
수동 RF
노르웨이 - 멀티레인이나 차로 사이 분리되어 싱글에 가까움
다차로
다차로
혼합형
E-Zpass 915MHz
수동RF
미국 - 단말기 장착차량은 다차로, 미장착차량은 단일차로
다차로 ERP 2.54GHz
수동 RF
싱가포르 - ETCS 전용으로 운영
- 단말기 보급 의무화, 혼잡통행료 징수
다차로 Congestion
Charge
ANPR 영국 - 단말기 없이 당일 결제, 차량번호판 인식용이
다차로 Congestion
Tax
ANPR 스웨덴 - 단말기 없이 월 결제, 차량번호판 인식용이
다차로
본선형
E-Tag 5.8GHz
수동 RF
호주 - ETCS 전용으로 운영
- 다차로 Free-Flow 형태로 계좌이체 방식
다차로
본선형
ETR 915MHz
수동 RF
캐나다 - ETCS 전용으로 운영
- 5톤 이상 차량 단말기설치 의무화


VPS 기반 요금징수 시스템(GPS/CDMA)
차량위치 추적시스템(VPS, Vehicle Positioning System) 기반 전자 통행료 징수 시스템은 차량의 이동 거리 및 이동 경로를 확인하기 위해서 위성통신기술과 이동통신기술을 활용함. 즉, 차량위치 추적시스템의 기반 시설은 GPS 시스템, 차량단말기(OBU), CDMA(이동통신 서비스)/GPRS(일반 패킷 무선 서비스) 인프라 및 센터 시스템으로 구성된다.


DSRC 방식과 VPS 기반 통신의 비교
단거리 무선통신(DSRC) 시스템은 VPS 기반 통신시스템에 비해 도시환경과 고속도로 상에서는 경쟁력 있는 이점을 갖추고 있다. 반면에 VPS 기반 통신시스템은 유료도로망이 확장되는 경우, 즉 통행료 징수를 위한 다른 형태의 도로가 추가되는 경우에 유연성과 가격경쟁력을 가질 수 있다.
VPS 통신방식의 최대 장점은 기 구축된 이동통신 기지국을 활용한다는 것이지만, 이동 통신기술의 통신반경은 너무 넓어 유료도로와 무료도로를 구별하지 못하는 경우가 발생하여 유료도로의 인식을 위해 DSRC 통신모듈을 보조적으로 사용하기도 한다. 이 기술은 차량 간(間) 가시성(visibility), 위치 정보의 통상적 부정확성 또는 신호품질 등에 의해 발생하는 위치 정보의 편차(變異), 연산 오차와 위치정보의 낮은 정확도 등이 문제가 된다.


DSRC 방식과 VPS 기반 통신의 비교
고속도로의 총 292km구간에 걸쳐 반복적으로 정체가 발생하고 있으며, 특히 고속도로 합류부의 입출입구의 요금징수 지역에서 본선교통류와 연결로 교통류가 서로 공간 확보를 위해 상충되는 지점으로 대표적인 지 · 정체구간이다.
하이패스 오작동(기계적 오작동, 카드 미충전, 단말기 전원 오류 등)과 차단기 오작동으로 차량사고율이 높아지고 있다.
현재 해외 다차로 요금지불시스템은 수동형 통신방식으로만 구현되어 있고, 수동형 방식은 노변기지국간 거리가 260m 이상이 되어야 하고 통신 셀 크기가 10m 이내인 점으로 인해 ITS서비스의 제약이 되는 단점이 있다.
※ 단거리 전용통신(DSRC)
단거리 전용통신(DSRC, Dedicated Short Range Communication)은 ITS 환경하에서 사용될 수 있도록 설계된 무선통신 기술임. DSRC 기반 전자통행료징수 시스템은 트랜스폰더/태그/차량단말기(OBU) 등으로 알려진 차량장치와 노변장치(RSE)과의 양방향 무선 통신기술을 기반으로 하고 있다.
현재 하이패스 시스템에서 사용되고 있는 적외선이나 5.8GHz 주파수 대역 이외에 기타 주파수 대역을 활용하는 유사 통신기술이 있으나 큰 범주로 하나의 계통으로 이해할 수 있다.


국내 ETC 시스템의 한계성(무정차, 다차로 톨링 적용과 관련하여)
기존 하이패스 통신시스템은 단차로 환경에서 차로별 1개의 안테나가 최대 2개의 OBU와 통신을 수행하여 선입선출의 방식으로 차량매칭 처리를 하고 있으나 무정차 다차로 환경에서는 차량추월 및 차선변경 등 다양한 주행패턴이 발생하여 단순한 선입선출의 방식으로는 차량매칭이 불가능하다.
항목 내용
구조 차로별 1개 안테나 안테나:OBU=1:n
통신방식 IR/RF DSRC
장점 최상의 시스템 성능
단점 인접차로 통신 가능 (Cross talk 문제)
차로 단차선 환경

<하이패스 통신시스템 구성>


<하이패스 통신시스템 구성>
무선통신의 재시도(retry) 회수를 감안하고, 복수로 진입하는 OBU에 대하여 시분할 처리 및 위치 추적을 위한 협업시스템을 구성해야 하므로 통신시스템의 처리성능을 대폭 개선하는 연구개발이 필요하며,
특히 하이패스 시스템 처리시간은 스마트카드 및 직렬 연결방식의 SAM에서 상당부분 소모하고 있으므로 이 부분의 시간 단축이 필요하다.
무정차·다차로 환경에서 시속 160km/h의 속도로 주행하는 차량을 처리하기 위해서는 차량매칭, 통신시스템의 처리성능 개선, 시스템 처리시간 단축 등의 시스템 고도화가 이뤄져야 한다.
현재 하이패스 시스템에서 사용되고 있는 적외선이나 5.8GHz 주파수 대역 이외에 기타 주파수 대역을 활용하는 유사 통신기술이 있으나 큰 범주로 하나의 계통으로 이해할 수 있다

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Posted by ㅇ。ㅕ ㅈㅏ1
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