인공지능 CCTV, 교통 흐름을 읽다! 스마트 교차로 도입사례 분석

2021-03-02 01:42
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영상보안 분야의 신개척 시장, 스마트 교차로
차로 및 신호조정, 교통안전시설 등 맞춤형으로 개선


[보안뉴스 엄호식 기자] 인공지능과 영상분석의 만남은 코로나19 팬데믹으로 더욱 조명을 받고 있다. AI 기술을 적용한 지능형 CCTV는 코로나19 확진자의 동선을 추적하고 병실의 환자를 관리하는데 큰 역할을 수행하고 있기 때문이다. 이외에도 기존 CCTV 영상보안 분야에서 불가능했던 ‘스마트 영상분석’을 가능하게 하며 새로운 패러다임을 제시하고 있다.


[이미지=utoimage]

정부는 지난해까지 108개 지자체에 스마트시티 통합플랫폼을 구축하고 스마트 관제를 실현하기 위해 노력하고 있다. 인공지능을 기반으로 한 선별관제는 지속적인 딥러닝을 통한 오탐지와 오알람의 최소화, 유의미한 영상에 대한 선택관제 등을 통해 인력과 시간 운영의 효율성을 높이는 목적을 가지고 있다.

이렇듯 스마트시티 관제의 효율을 높이기 위해 사용되던 지능형 CCTV와 영상분석 시스템이 지능형교통체계(ITS)를 만나 그 능력을 업그레이드시키고 있다. 그리고 각 지자체들도 인공지능 CCTV와 영상분석을 활용해 스마트 교차로를 구축하고 교통안전 시스템에 도입하고 있다.

2021년 더욱 활발해질 기술 도입과 지원
국토교통부는 지난해 9월 한국판 뉴딜 일환으로 ‘2021년 지자체 지능형교통체계(ITS) 및 차세대 지능형교통체계(C-ITS) 국고보조사업’을 진행할 지자체 44곳을 선정했다. ‘지능형교통체계(ITS)’는 첨단교통기술로 교통정보를 효율적으로 관리하고 과학화·자동화된 운영으로 교통 효율성·안전성을 향상시키는 교통체계이고, ‘차세대 지능형 교통시스템(C-ITS)’은 자동차-자동차·자동차-인프라 간 통신을 통해 안전·편리함을 추구하는 교통시스템이다.

국토교통부는 1994년부터 고속도로·국도에 지능형교통체계(ITS) 구축 사업을 진행하고 있으며, 지방도에 대해서는 2009년부터 국비를 지원하고 있다. 이번에 선정된 사업은 2021년 추진할 사업으로, 국비 총 1,390억원을 지원해 교통관리·신호운영·안전 지원 개선 및 C-ITS 구축을 위해 활용된다.

특히, 그동안은 실증 사업으로만 진행했던 차세대 지능형 교통체계(C-ITS)도 2021년부터 본 사업을 시작해 2025년까지는 전국 주요 도로에서 다양한 서비스를 제공받을 수 있도록 할 예정이다. 더불어 국토교통부는 2025년까지 매년 약 1,800억원 규모의 국고를 지자체에 보조해 전국 디지털 도로망 구축을 확대한다.

인공지능 영상분석 및 CCTV 관련 주요 기업의 동향을 살펴보면, 먼저 국내 대표 영상보안기업 한화테크윈은 지난해 엣지 AI 기술이 적용된 AI 카메라 라인업을 선보인 데 이어, 올해 AI NVR을 출시하며 AI 솔루션의 완성과 더불어 기술의 정점을 선보인다. 엣지 AI 기술로 정제된 데이터가 카메라에서 저장 서버로 전달되면, AI NVR에서는 많은 양의 데이터를 효율적으로 분석하고 필요한 자료를 검색할 수 있어 대규모 사이트에서도 관리자의 운영 효율이 대폭 높아진다.

지난해 하반기 AI 카메라를 출시한 트루엔은 올해 회전형과 돔형·뷸렛형·멀티 어라운드형 등 다양한 라인업에 AI 기능을 지원하고 딥러닝 기반의 차번인식과 오토트래킹, AI 프리셋, 충격감지, 흔들림보정 등 다양한 기능의 고도화에 힘쓴다는 계획이다.

아이디스의 AI BOX는 영상분석용 카메라 없이도 사용자가 지정한 카메라의 영상 최대 32채널을 동시에 분석한다. 특히, 사용자가 감시 중 검색하고 싶은 인물을 클릭하면 ‘아이디스 딥러닝 엔진(IDLE)’이 분석해 해당 인물이 포함된 녹화영상을 검색해주는 인물검색에 특화됐다.

시큐인포의 SLB-7402HS은 카메라 영상을 분석해 객체를 인식 후 조명과 방송으로 안내 및 경고를 할 수 있는 시스템으로 지능형 객체 인식 기능과 스마트 조명 및 방송 시스템이 탑재돼 있다. 또, Sentry NVR은 음성 인식에 의한 모든 제어가 가능한 멀티모달 기반의 지능형 스마트 방범시스템이다. 고화질 카메라 영상을 모니터링하고 저장하며 전송하는 고성능 스트리밍 NVR 기능을 탑재했다.

또한, SK텔레콤은 최근 ADT캡스, 이노뎁과 협약을 통해 AI 기반 지능형 영상분석 솔루션 사업화에 나선다고 밝혔다. 3사는 SKT의 국산 AI 반도체와 AI 알고리즘 최적화를 통해 가성비와 정확도를 획기적으로 높인 솔루션을 개발하고, 이를 이노뎁의 지능형 관제플랫폼과 ADT캡스의 융합보안 서비스와 연계해 최상의 보안 서비스를 제공할 예정이다. 특히, 영상관제 서비스의 문제로 지적돼 온 관제요원의 육안관제 한계를 극복하고, 지능형 영상분석 솔루션의 오알람 및 오경보 등의 문제점을 개선하는데 앞장선다는 계획이다. 3사는 AI 기반 통합 지능형 영상 보안 서비스 사업 모델을 함께 기획하고, 공공 안전과 재난, 산업 시설 실시간 보안 서비스 등에 공동 진출하며, 국내외 스마트시티 및 디지털 뉴딜 산업 육성에도 협력한다.

스마트 교차로 및 교통안전 시스템 구축사례
그렇다면 전국 각 지자체에 구축된 스마트 교차로와 교통 안전 시스템은 어떠한 기능을 담당하게 되는지 살펴보자.

대전광역시, 시민이 체감하는 ‘잘 풀리는 교차로’ 구축
대전광역시(아하 대전시)는 올해 시민이 체감할 수 있는 교통분야 사업을 중점 추진한다. 그중에서도 눈에 띄는 것은 교차로 구조 개선이다. 대전시는 자가용 운전자는 물론 대중교통 이용 시민까지 누구나 느꼈을 법한 상습정체 교차로를 ‘잘 풀리는 교차로’로 조성해 교통체증을 해소한다는 계획이다.


▲조명탑이 설치된 대전시 큰마을네거리[사진=대전시]

시는 연간 5건 이상 인명피해가 발생한 20곳의 차로 및 신호조정, 교통안전시설 등을 맞춤형으로 개선하고, 혼잡교차로 55개소에 대해 좌·우회전 차로를 확대해 자동차 진행 방향을 명확히 하는 등 차량 간 상충과 혼잡방지를 위한 ‘교차로 도류화 사업’도 진행한다. 이와 함께 상습 정체구간 20개소를 대상으로 시차제 신호체계를 적용해 탄력적인 교통신호를 운영함으로써 정체구간의 유입 교통량 조절과 차량 꼬리물기를 감소시켜 차량 통행속도를 15%까지 끌어올리는 등 원활한 교통흐름을 유도할 방침이다.

이러한 교통체계 및 시설개선과 함께 교차로 등 교통사고 다발지역과 어두운 지하차도를 보름달처럼 밝고 환하게 조성해 운전자와 보행자의 시인성 확보를 강화한다. 대전시는 교차로 내 교통사고 사망자(44명) 중 야간 교통사고 사망자(27명)가 61.4%로 높은 비중을 보임에 따라 교차로 조명탑(35개소 71기)과 횡단보도 집중조명(390개소 780개)을 2022년까지 29개 주요간선도로의 교차로 585개소에 설치를 완료할 계획이다. 이를 계기로 시는 야간시간대 교차로 교통사고가 42%까지 감축될 것으로 기대하고 있다. 또, 지하차도 진입 시 1~2초간 시야가 캄캄해지는 현상을 해소하기 위해 노후 지하차도 23개소에 설치된 7,000여개의 나트륨등(250W)을 고효율 LED등으로 교체한다.

부산광역시, 스마트교차로 활용한 실시간 감응 신호 운영
부산광역시(이하 부산시) 교통정보서비스센터는 부산시 강서구와 기장군 일원 24개 지점에 전국 최초로 딥러닝 기반의 스마트교차로를 활용해 실시간 감응 신호를 구축했다. 교통정보서비스센터는 지난해 9월 ‘국토교통부 2020년 감응 신호 구축 지원사업 대상도시’로 선정된 후 ‘스마트 감응 신호 구축사업’을 본격 추진해왔으며, 부산지방경찰청과 사업대상지를 선정하고 시스템 구성을 위한 협의를 이어나갔다.


▲교통 신호 운영 방식[자료=부산시]

감응 신호란, 교통량의 적은 부도로의 접근로에 설치된 검지기로부터 교통 수요를 감지해 부도로 교통을 처리(신호 생략 또는 조기 종결)하고, 그 외의 시간에는 주도로 교통에 녹색 신호가 주어지는 신호 제어방식이다. 또한, 횡단보행자는 보행자 버튼을 누르면 잠시 후 보행자 신호가 부여된다.

스마트 감응 신호는 강서구와 기장군 등 설치 지역에 대한 교통 환경에 많은 변화를 가져올 것으로 기대를 모으고 있다. 먼저, 강서구·기장군 일원 주도로를 통행하는 차량의 신호대기 시간이 줄어들게 된다. 이번 사업의 대상 구간이 주도로의 교통량은 많지만, 부도로의 교통량과 보행자가 드문 지역인 점을 고려해 교통량이 적은 부도로에는 필요한 시간만큼만 녹식 신호가 부여되고 주도로의 녹색신호가 추가된다.

녹산상업대로는 왕복 7차로의 항만물류 수송도로지만 도로 양측에 횡단보도가 있어, 보행자와 두도로의 직진 교통량이 매우 적음에도 불가피하게 30초간 보행자 신호가 부여됐다. 또, 부도로 좌회전 차량에 대한 녹색 신호가 시간대별로 8~17초가량 주어져 주도로의 많은 차량이 불필요하게 대기해야 했다. 하지만 감응 신호 체계 구축으로 부도로의 신호현시를 조정해 시민의 교통안전을 확보하고 차량 흐름을 개선할 수 있게 됐다.

점멸신호로 운영 중인 횡단보도 3곳에도 보행자 신호가 부여된다. 그간 기장군 소재 백운제1공원, 길천성당, 기장문화예절학교 앞 삼거리는 점멸신호로 운영되고 있어, 횡단을 위해서는 보행자 스스로 차량의 통행을 살펴야 하는 상황이었다. 하지만 이번 사업을 통해 보행자 버튼이 설치돼 보행자의 안전을 한층 높일 수 있게 됐다

서울시 구로구, 교통사각지대 없애는 ‘스마트 알림이’
서울시 구로구는 ‘스마트 알림이’를 활용해 학교 앞 교통 사각지대를 해소하고 어린이 보행안전을 강화한다. ‘스마트 알림이’는 신호등이 없는 횡단보도와 사각지대 등에서 교통사고 발생을 예방하는 시설이다. CCTV 영상을 패널로 표출해 보이지 않는 곳의 상황을 운전자와 보행자에게 열려준다. 구로구는 높은 건물과 벽으로 가려져 위험했던 오류초등학교 인근에 회전교차로 알림이를, 경사길이 있는 영일초등학교 인근에 경사로 사각지대 알림이를 마련했다.


▲구로구 영서초 앞 교통 사각지대에 설치된 스마트 교차로 알림이[사진= 구로구]

이에 앞서 어린이보호구역을 중심으로 ‘교차로 알림이’도 설치했다. 교차로 알림이는 보행자에게 LED 표지판과 음성을 통해 차량 접근을 알리고 운전자에게는 실시간 주행속도를 알림패널에 표출해 정속 주행을 유도한다. 이외에도 구로구는 횡단보도 우회전 진입에 따른 사고 방지를 위한 장치인 ‘스마트 우회전 알림이’를 추가 설치했다. 스마트 우회전 알림이는 운전자가 과속·정지선을 위반할 경우 해당 차량의 모습을 전광판에 송출하고 보행자 무단횡단 시 경고 음성을 송출하는 ‘횡단보도 안전계도 시스템’도 구축했다.

안양시, 인공지능 기반 영상분석기술로 교통정보 수집·분석
안양시는 지능형교통체계(ITS :Intelligent Transport System) 1단계 구축을 완료했다. 국비 60%를 포함해 총 33억원이 투입된 1단계 사업에는 스마트교차로 시스템 구축과 교통신호제어기 온라인화 및 교통신호제어기 교체, 최적신호 알고리즘 개발, 기존 ITS 감시시스템 개선 및 ITS 카메라 교체로 집약된다. 핵심은 최신 인공지능(AI) 딥러닝 영상분석 기술이 적용된 스마트교차로와 기존 아날로그 방식의 교통신호제어기를 교통량을 분석한 맞춤형 실시간 자동시스템 구축 등 두 가지 분야다.


▲안양시의 ITS 시스템 구성도[자료=안양시]

안양시는 이번 지능형교통체계 구축으로 지역 내 주요 교차로 21개 지점을 인공지능 기반의 카메라가 장착된 스마트교차로 시스템을 적용했다. 또한, 415개소의 교통신호제어기를 오프라인에서 온라인으로 바꾸며 네트워크 체제를 이뤘다. 스마트교차로는 차량정체와 교통량이 많은 3개 도로 21개 교차로에 구축됐으며, 교차로 방향별로 카메라가 설치돼 인공지능 기반의 영상분석기술로 일대의 교통정보를 수집·분석하는 기능이 내장돼 있다.

카메라를 통해 수집된 교통량과 교통포화도, 차량정보 등의 정보가 영상분석과 함께 최적의 교통체계를 산출하고 온라인화 된 415곳의 교통신호제어기와 실시간으로 연동하면서 최적의 교통상황을 전달한다. 이외에도 교통사고와 교통사고유발 요인에 대해 신속히 대응할 수 있는 돌발 상황 검지시스템도 주목할만한 시스템이다.

안양시는 앞으로 위급상황 발생 시 긴급차량을 우선으로 하는 신호체계도 갖출 계획이다. 이 서비스는 병원 응급차, 소방차, 경찰차 등 긴급출동을 요하는 차량을 대상으로 이동경로에 직진신호를 우선적으로 취해 골든타임 확보를 지원하는 시스템이다.

시는 자율주행에도 대비해 시청사 주변 일대를 시범구간으로 선정하고 이 일대 40곳의 신호제어기를 표준신호제어기로 교체했다. 표준제어기에는 자율주행차량 운행을 제어할 감지기능이 내장돼 있다. 교통정보를 수집하는 11개 지역의 노후 CCTV도 고화질형으로 바꿨다. 이와 같은 신호제어시스템은 LTE통신 기반의 국가재난안전망을 활용해 통신비 절감효과도 거두게 된다.

이외에도 보행환경 개선을 위해 AI 기반의 지능형 CCTV와 실시간 교통사고 발생 상황을 표시하는 LED 전광판을 설치하고 무인단속카메라와 보차도분리펜스가 신설되는 스마트스쿨존도 마련한다. 또, 무단횡단 방지를 위한 중앙분리대와 과속방지턱, 이동식 교통단속카메라, 무인교통단속카메라, 불법주정차 단속 CCTV 등의 시설물도 확대할 계획이다.

인천광역시, 스마트교차로 구축 통해 교통흐름 개선과 사고 예방
인천광역시(이하 인천시)는 국비 99억 6,000만원에 시비 149억 4,000만원을 투입해 지능형 교통체계를 구축한다. 교통체계에 정보통신 기술을 접목시켜 교통시설물의 운영 및 관리를 과학화하고 자동화해 차량의 소통 흐름을 향상시키고 시민들의 교통편의를 향상시킨다는 계획이다.


▲인천시의 지능형 교통체계 개념도[자료=인천시]

기존의 ITS가 교통정보 수집과 제공에 초점을 맞추고 있었다면 올해 추진되는 ITS는 시민의 교통 불편을 해소하고, 시민이 체감할 수 있는 교통 서비스에 중점을 뒀다. 교통정보 사각지대 최소화를 위해 민간 교통정보 연계와 교통정보 수집체계를 고도화하는 등 첨단 교통관리시스템을 확충한다. 이를 위해 인천경제자유구역청과 인천대교, 신공항하이웨이, 경찰, 소방 등 유관기관과 인천시 정보센터 간 정보를 연계하고 정보시스템을 통해 실시간 교통정보와 돌발 상황정보를 제공한다.

특히, 지하차도에서 사고가 발생할 경우 2차 사고로 많은 재산과 인명피해가 발생하는 만큼 이러한 문제를 해결하고자 돌발상황 관리시스템을 도입하고, 교차로감시카메라와 지능형 영상분석 솔루션이 도입된 스마트교차로를 구축해 교차로의 통행분석과 신호운영을 최적화해 교통흐름 개선과 사고예방을 강화한다. 또한, 화재 등 긴급 상황이 발생할 경우에도 긴급차량이 안전하게 골든타임을 확보할 수 있도록 긴급차량 우선 신호서비스를 확대한다.

파주시, 스마트교차로로 교통소통 최적화
파주시가 와동교차로 등 28개소에 AI(인공지능) 영상분석기술을 기반으로 한 스마트교차로 구축을 완료하고 본격 운영에 들어갔다. 파주시가 이번에 구축한 스마트교차로에는 교차로 내의 모든 교통객체(횡단보행자, 차량)의 정보를 수집하고 분석하는 AI 딥 러닝(Deep Learning) 분석기술이 적용됐다. 교차로에 설치된 CCTV 영상으로 차선별, 방향별 교통량을 분석하고 교차로별 교통신호 최적 주기를 생성, 교통정보센터와 연결된 신호체계에 적용해 교통 혼잡 해소에 활용한다.


▲파주 스마트교차로 개요도[자료=파주시]

파주시는 그 동안 객관적으로 교통량을 파악하기 어려워 직관적인 판단에 따라 교차로의 교통신호 주기를 조정해 왔으나, 이번에 스마트교차로를 본격 운영함으로써 이러한 문제점이 해소될 것으로 내다보고 있다. 또, 방향별(직진, 좌회전, 우회전), 차종별(소형, 버스, 트럭) 교통량과, 신호를 통과하지 못하는 대기행렬 길이까지 분석해 시간대, 요일, 계절별 최적의 신호주기를 제공할 수 있게 됐다.

파주시는 신도시 등 택지개발을 비롯한 산업단지 조성 등 다양한 분야에 누구나 활용할 수 있도록 분석된 교통정보 빅데이터를 교통정보 홈페이지에 제공할 예정이다.

화성시, 골든타임 지키는 긴급차량 우선 신호 제어시스템 구축
화성시가 소방차의 긴급 출동 시 진로 방향의 교통신호 시간 연장해주는 ‘우선신호제어시스템’을 구축했다. 대부분 화재 발생 시 골든타임은 평균 5분으로, 도로 사정상 빠른 출동이 어려워 피해 규모가 커지는 것을 막겠다는 의도다.

화성시는 지난해 6월부터 12월까지 총 2억 원을 투입해 향남읍과 안녕동 일대 5개 구간 31개 교차로에 자동신호 제어시스템을 구축했다. 또한, 화성소방서, 태안119안전센터 소방차량 12대에 단말기를 보급하고 향남교차로 등 주요 교차로 3개소에 긴급차량 운행 알림 전광판을 설치했다.

위급상황이 발생해 차량이 출동하면 교통신호운영센터가 GPS로 차량의 위치를 추적해 교차로를 통과할 때마다 우선 신호를 부여해 빠른 진입을 돕고, 도로 전광판으로 일반 차량에게 긴급차량의 출동을 알려 도로 위 안전도 확보하는 방식이다. 화성시는 올해 국비 23억원과 시비 15억원 등 총 38억원을 투입해 신호제어시스템 및 긴급차량 우선신호제어시스템을 확대 구축할 계획이다.
[엄호식 기자(eomhs@boannews.com)]

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