스마트 교차로 혼잡 제어를 위한 VANET 기반 시스템

초록

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본 논문은 차량 간·차량-인프라 통신을 활용해 교차로에서 발생하는 혼잡을 감소시키는 모델을 제안한다. 도시 도로와 교차로를 시뮬레이션 환경에 구현하고, RSU·TCU·OBU를 포함한 통신 구조를 설계하였다. NS‑2 기반 실험에서 신호 간 거리, 트래픽 볼륨, 지연, 패킷 전달률, 처리량, 손실률 등을 측정해 제안 시스템이 교차로 진입을 사전에 차단함으로써 교통 흐름과 안전성을 향상시킴을 확인하였다.

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상세 요약

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이 연구는 VANET 기술을 교차로 혼잡 제어에 적용한 점에서 의미가 크다. 기존 연구들은 주로 차량 흐름 예측이나 신호 최적화에 초점을 맞추었으나, 본 논문은 차량‑인프라(V2I)와 차량‑차량(V2V) 양방향 통신을 동시에 활용한다는 차별점을 가진다. 시뮬레이션 모델은 실제 도심 도로와 교차로 구조를 재현하기 위해 차선 수, 교차로 형태, 신호 간 거리를 변수화했으며, RSU(road side unit)와 TCU(traffic control unit)를 통해 실시간 교통 정보를 교환한다. OBU(on‑board unit)는 차량 위치와 속도 데이터를 주기적으로 전송하고, 수신된 교통 신호 정보를 기반으로 ‘진입 금지’ 명령을 내린다. 실험에서는 트래픽 볼륨을 200~800veh/h 구간으로 변화시키며, 신호 간 거리를 200m, 400m, 600m로 설정해 다양한 시나리오를 검증하였다. 주요 성능 지표인 평균 종단‑지연은 150ms 이하로 유지됐으며, 패킷 전달률은 95% 이상, 손실률은 3% 미만으로 나타났다. 특히 신호 간 거리가 짧을수록 지연이 감소하고, 패킷 전달률이 상승하는 경향을 보였는데, 이는 근거리 통신이 전파 손실과 충돌을 최소화하기 때문이다. 처리량 측면에서도 기존 신호 제어 방식 대비 20% 이상 향상된 결과를 얻었다. 그러나 시뮬레이션 환경이 NS‑2에 국한되어 실제 무선 채널 특성(다중 경로, 간섭)과 차량 동역학을 완전 재현하지 못한다는 한계가 있다. 또한, 보안·프라이버시 고려가 부족하고, 대규모 도시 네트워크에서의 확장성 검증이 미비하다. 향후 연구에서는 실제 도로 테스트베드 구축, 5G·C‑V2X 기반 통신 적용, 그리고 악의적 공격에 대한 방어 메커니즘을 포함한 종합적인 평가가 필요하다.

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