AI 기술로 만들어지는 스마트 도로 인프라 The Future of Urban Traffic: Smart Highway Security and Intelligent Bridges
도로 인프라의 스마트화, 핵심은 AI 기술이다
도로는 교통 혼잡, 안전, 환경오염 외에도 도로의 노후화와 기후 변화로 인해 교통사고의 위험성과 유지보수비용의 증가, 회복력의 불균형 등 다양한 문제에 직면해 있다. 이러한 문제를 해소하기 위해 최근 스마트 도로 기술이 도입되고 있다.
스마트 도로 기술은 도로의 상태를 실시간 감지해 사전 예방과 신속하게 대응함으로써 유지보수의 효율성을 높일 수 있으며, 이는 특히 기후 변화로 인한 도로 파손 위험을 줄이는 데 중요한 역할을 한다. 또한, 스마트 도로는 자율주행차와의 연결돼 더욱 안전하며, 최상의 도로 상태로 관리할 수 있을 것으로 예상되고 있다.
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스마트 도로를 구성하는 요소 기술은 전통적인 도로·교통 기술과 더불어 인공지능(AI), IoT, 빅데이터 분석, V2X 통신 기술 같은 첨단기술을 융복합해 활용되고 있으며, 특히 AI 기술은 도로의 스마트화 전략에서 필수적인 역할을 한다. 이에 따라 AI 기술은 도로 건설 초기 단계부터 유지관리까지 다양한 분야에서 활용되고 있다.
도로 건설 계획 단계에서 AI는 교통량 예측과 지형 분석을 통해 최적의 도로 설계 경로를 제안한다. 빅데이터와 머신러닝을 활용해 도로 건설에 필요한 자재, 공정 시간, 비용 등을 정확히 계산함으로써, 효율적인 자원 관리와 비용 절감이 가능하다. 특히 드론과 AI 기반의 지형 분석을 통해 위험 구역을 파악하고 설계 과정에서 발생할 수 있는 문제를 사전에 방지할 수 있다.
건설 단계의 품질 관리에도 AI는 큰 역할을 한다. AI 기반 영상 분석 기술을 활용해 건설 현장의 작업 품질을 실시간으로 모니터링하고, 설계와 시공의 일치 여부를 확인할 수 있다. 이로써 구조적 결함을 조기에 발견하고 안전사고를 방지할 수 있으며, 작업 효율을 높여 공기 단축이 가능해진다.
도로 유지관리 단계에서는 AI 기반 센서와 IoT 기술을 이용해 도로 상태를 실시간으로 감지하고 분석한다. 도로의 균열, 침하, 포트홀 등 손상 여부를 자동으로 파악해 유지보수가 필요한 시기를 예측하고 우선순위를 결정한다. 이는 예방적 유지보수를 가능하게 하며, 도로의 수명을 연장해 장기적인 비용 절감 효과를 가져온다.
또한, AI는 기상 데이터와 교통량 변화를 실시간으로 분석해 도로 표면이 기후 변화에 따라 어떻게 반응하는지를 파악한다. 이를 통해 강설, 폭염 등 기후 변화로 인한 도로 손상을 미리 예측하고, 필요한 조치를 빠르게 취함으로써 안전한 도로 환경을 유지할 수 있다.
현재 한국건설기술연구원 도로교통연구본부는 이러한 스마트 도로 기술에 대한 선제적인 연구를 진행해 연구 성과를 국내외에서 적용하고 있으며, 국토교통부로부터의 위탁업무로 수행 중인 일반국도 포장관리시스템에 도로포장의 균열, 포트홀 등 파손 상태를 자동으로 수집하기 위해 AI 기술을 활용하고 있다. 교통량조사시스템의 경우는 도로를 통과하는 차량의 통행량, 차종 등을 판별하는 데 AI 영상분석 기술을 활용하고 있다.
국가연구개발로는 자율주행을 위한 도로 인프라 연구개발에 다양하게 활용 중이다. 또한 도로교통연구본부의 목적형 연구과제로는 AI를 활용한 협소 도로의 안전 기술, 어린이 보호구역 안전관리 시스템 등이 진행 중이다.
한국건설기술연구원 도로교통연구본부 류승기 본부장(사진)은 “AI 기술은 전통적인 도로교통 분야에 활용되면 실시간 교통 데이터를 분석해 교통 신호를 조정하고, 혼잡을 완화해 교통 흐름을 최적화함으로써 연료 절감과 탄소 배출 감소 효과를 가져온다”며 “도로 상태를 실시간 모니터링해 균열, 침하 등을 조기 발견하고, 예방적 유지보수를 가능하게 해 도로 수명을 연장하고 유지보수 비용의 절감 효과도 기대할 수 있다”고 말했다.
그는 이어 “AI 기반의 스마트 도로는 위험 구간의 실시간 감지, 사고 발생 가능성 예측·경고함으로써 교통사고를 예방하고 보행자 안전을 높이고 친환경적인 교통 시스템 구축에 기여할 뿐만 아니라 기후 변화에 대비한 도로 관리도 가능해, 지속 가능한 교통 환경을 만든다”며 “향후 미래 교통 수단인 자율주행차는 도로와 차량 간 상호작용이 가능해져, 이동의 편의성이 더욱 높아질 것이며, 더욱 편리한 새로운 교통수단의 등장과 스마트 도로 기술은 동반자 역할을 하게 될 것”이라고 덧붙였다.
한편, 도로교통연구본부는 스마트 모빌리티와 첨단 도로 분야, 친환경 및 탄소 감축 분야, 첨단 및 적정기술의 국내외 기술 확산, 실대형 도로주행시험장 건설과 미래 수요에 대응하는 실증 실험장 운영 등 네 가지의 핵심 분야로 추진 중이다.
특히, 스마트 모빌리티와 첨단 도로 인프라 분야는 자율주행차와 연결된 스마트 도로 기술, 첨단 안전 기술, AI를 활용한 다양한 응용 연구가 집중적으로 진행되고 있으며, 도로주행시험장은 2025년 2단계 건설을 완료한 후 본격적인 시험도로의 역할을 수행할 전망이다. 친환경 도로 재료와 공법 개발을 통해 정부의 탄소 감축 정책에 기여하고 있으며, 각종 연구 성과물은 국내외 지자체 수요와 저개발국가의 기술 공여 등에 활용하고 있다.
류 본부장은 “도로분야의 스마트화는 효율성과 안전성을 높이는 데 필수적이지만 데이터 공유와 표준화, 그리고 데이터 산업의 다양성 확보 등 정책적 기반이 미흡한 실정”이라며 “또한, 기후 위기에 따른 도로 인프라 불평등과 디지털 격차 문제가 심화되고 있고, 연구개발에 대한 안정적이고 지속적인 투자 부족과 전문 인력의 지속적인 공급이 어려운 상황”이라고 말했다.
그는 이어 “이를 해결하기 위해서는 법적·제도적 기반 강화와 소외 지역 인프라 확충이 필요하며, 공공-민간 파트너십 확대, 전문 인력 양성과 기술 교육, 그리고 성공 사례 공유와 국제 협력을 통해 기술 격차를 해소해야 한다”며 “도로교통연구본부는 국가연구기관으로서 본연의 역할인 연구개발에 더욱 매진해 기술 활용을 통한 현안의 문제 해결과 도로분야의 스마트화에 앞장서겠다”이를 위해 고 말했다.
이에 도로교통연구본부는 스마트 기술과 친환경 기술을 바탕으로 도로교통의 미래를 선도하고자 자율주행과 연계된 첨단 도로 인프라 핵심 기술과 AI·IoT를 활용한 첨단 교통과 유지관리 기술 개발에 집중할 계획이다. 또한, 기후 변화 대응과 탄소 중립을 목표로 친환경 재료와 공법을 연구하고, 정부 정책을 적극 지원하고 있다.
특히, 글로벌 협력을 통해 저개발국에 적정 기술을 전수하며, 2025년 완공 예정인 실대형 도로주행시험장을 활용해 국제 협력 사업과 공동 연구를 확대할 계획이다. 이러한 노력을 통해 국민의 안전과 편의를 최우선으로 삼고, 지속 가능하고 효율적인 스마트 도로 환경을 조성할 수 있도록 최선을 다할 예정이다.
[공학저널 전찬민 기자]
First look: America's smartest highway
https://www.axios.com/2024/07/02/smart-highway-i-94-michigan
The Future of Urban Traffic: Smart Highway Security and Intelligent Bridges
