제3장
WIA-COMM-003(V2X Communication Standard, 버전 1.0.0, 상태 Active)은 차량이 다른 차량, 도로 인프라, 보행자, 네트워크와 안전 관련 정보를 주고받는 방식을 정의합니다. 분류는 Communication / Vehicular Networking입니다. 목표는 교통사고 감소, 교통 흐름 개선, 자율주행 지원이며, 표준은 이를 홍익인간(弘益人間)의 이념 아래 두고 있습니다. 표준화된 차량 통신 프로토콜로 모든 도로 이용자의 안전을 높인다는 뜻입니다.
표준이 다루는 범위는 다음과 같습니다.
이 장에서 자주 쓰는 용어는 아래와 같이 정리됩니다.
| 용어 | 의미 |
|---|---|
| V2V / V2I / V2P / V2N | 차량-차량 / 차량-인프라 / 차량-보행자 / 차량-네트워크 통신 |
| OBU | On-Board Unit, 차량 탑재 통신 장치 |
| RSU | Road Side Unit, 도로변 통신 장치 |
| BSM | Basic Safety Message (SAE J2735) |
| CAM | Cooperative Awareness Message (ETSI) |
| DENM | Decentralized Environmental Notification Message |
| DSRC | Dedicated Short-Range Communications (IEEE 802.11p) |
| C-V2X | Cellular V2X (LTE-V2X, 5G NR-V2X) |
시스템의 중심에는 차량의 OBU가 있습니다. OBU는 다른 차량의 OBU와 V2V 메시지를, RSU와 V2I 메시지를, 보행자와 V2P 메시지를 주고받고, 클라우드 서비스와는 V2N 메시지로 연결됩니다. 통신 스택은 아래에서 위로 물리 계층(5.9 GHz 무선), 접근 계층(DSRC 802.11p 또는 C-V2X), 네트워크·전송 계층(IPv6, TCP/UDP), 보안 계층(인증·암호화), 퍼실리티 계층(메시지 생성·처리), 응용 계층(V2X 애플리케이션)으로 구성됩니다.
주파수는 ITS 대역인 5.9 GHz를 사용하며 지역별 할당이 다릅니다. 미국은 5.850~5.925 GHz(75 MHz), 유럽은 5.875~5.905 GHz(30 MHz), 일본은 5.770~5.850 GHz(80 MHz)입니다. 채널 할당은 다음과 같습니다.
Channel 172: 5.860 GHz (Safety critical - CCH)
Channel 174: 5.870 GHz (Service channel)
Channel 176: 5.880 GHz (Service channel)
Channel 178: 5.890 GHz (Service channel)
Channel 180: 5.900 GHz (Service channel)
Channel 182: 5.910 GHz (Service channel)
Channel 184: 5.920 GHz (Service channel)DSRC는 채널당 10 MHz 대역폭에 OFDM 변조(BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM)를 쓰고 데이터 전송률은 3~27 Mbps입니다. MAC은 CSMA/CA 방식이며 연결(association) 없이 브로드캐스트와 유니캐스트를 모두 지원하고, EDCA 기반 QoS를 제공합니다. 시선(LOS) 환경에서 최대 1000 m, 지연은 5~10 ms입니다. C-V2X는 LTE-V2X와 5G NR-V2X를 포함합니다. Mode 3은 네트워크가 자원을 조정하는 방식이고, Mode 4는 PC5 인터페이스를 이용한 직접 통신입니다. 세 기술의 통신 범위는 다음과 같이 비교됩니다.
| 항목 | DSRC (802.11p) | C-V2X (LTE) | 5G NR-V2X |
|---|---|---|---|
| 주파수 | 5.9 GHz | 5.9 GHz | 5.9 GHz |
| 통신 범위 | 300–1000 m | 500–1500 m | 1000–2000 m |
V2X 통신은 모드별로 메시지가 나뉩니다. V2V에는 협력 인지(CAM), 분산 환경 통지(DENM), 집단 인지(CPM)가 있습니다. V2I에는 신호 위상·타이밍(SPaT), 도로 형상 정보(MAP), RSU 통신이 있습니다. V2P는 보행자 감지, 자전거 이용자 인지, 긴급차량 경고를 다룹니다. V2N은 클라우드 교통 관리, 원격 모니터링, OTA 업데이트를 담당합니다. 주요 메시지의 전송 특성은 다음과 같습니다.
| 메시지 | 주기 | 목적 | 지연 |
|---|---|---|---|
| BSM | 10 Hz | 위치, 속도, 진행 방향 | <10 ms |
| CAM | 1–10 Hz | 차량 상태 | <100 ms |
| DENM | 이벤트 기반 | 위험 경고 | <10 ms |
| SPaT | 10 Hz | 신호등 정보 | <100 ms |
| MAP | 1 Hz | 도로 형상 | <500 ms |
V2V 메시지는 브로드캐스트 방식입니다. 핸드셰이크나 수신 확인이 없는 비연결형 통신이므로 주변의 모든 차량이 수신할 수 있습니다. 비상 제동, 충돌 경고, 차선 변경, 위험 지점 알림 같은 사건은 이벤트로 즉시 전송합니다. 주기적 위치 공유의 갱신 빈도는 차량 상태에 따라 달라집니다. 정지 시 1 Hz, 50 km/h 미만 2 Hz, 50~100 km/h 5 Hz, 100 km/h 초과 10 Hz이고, 비상 상황에서는 20 Hz입니다. 포함되는 데이터는 GPS 위치(위도·경도·고도), 속도와 방향, 3축 가속도, 차량 제원, 제동 상태, 방향지시등입니다.
SDK에서 BSM은 다음과 같은 구조로 표현됩니다.
const bsm: V2VMessage = {
type: MessageType.BSM,
position: { lat: 37.7749, lon: -122.4194, alt: 10 },
speed: 65, // km/h
heading: 270, // degrees
acceleration: { x: 0.5, y: 0, z: 0 },
timestamp: Date.now()
};
await v2x.sendV2V(bsm);TypeScript SDK(@wia/comm-003)는 V2XCommunication 객체를 생성할 때 vehicleId, technology('C-V2X'), securityLevel('high'), frequency(5900 MHz)를 받습니다. 전송은 sendV2V, 수신은 onV2V, 충돌 위험 판정은 detectCollisionRisk, 인프라 신호 구독은 subscribeToInfrastructure로 이루어지고, 위치 방송은 broadcastPosition, 위험 경고 수신은 onHazardWarning을 사용합니다. CLI 도구 wia-comm-003는 start, send-bsm, monitor, test-rsu, measure-latency, platoon 하위 명령을 제공하며, 군집주행은 리더 모드와 최대 차량 수, 차간 간격을 지정해 구성합니다.
충돌 위험의 핵심 지표는 충돌 예상 시간 TTC(Time-to-Collision)입니다.
TTC = (d - L₁ - L₂) / (v₁ - v₂)
d = 차량 간 거리, L₁·L₂ = 차량 길이, v₁·v₂ = 차량 속도위협 등급은 TTC 1.5초 미만이면 CRITICAL(즉시 제동), 2.5초 미만이면 HIGH(경고 및 제동 준비), 4.0초 미만이면 MEDIUM(시각·청각 경고), 그 이상이면 LOW(모니터링)입니다. 상대 속도가 0 이하이면 상대 차량이 멀어지거나 같은 속도이므로 경고 대상이 아닙니다. 프로토콜 단계의 전방 충돌 경고(FCW)는 경고 임계값 2.5초와 위급 임계값 1.5초를 사용합니다. 필요한 감속도는 물리식 v² = v₀² + 2ad에서 유도한 (상대 속도)² / (2 × 거리)로 계산합니다. 교차로 이동 보조(IMA)는 두 차량이 교차로 충돌 지점에 도착하는 시간 차이를 평가하고, 사각지대 경고는 차량 좌우 0.5~3.0 m, 앞뒤 ±2 m 범위의 감지 구역을 사용합니다.
V2I에서는 RSU가 SPaT와 MAP을 방송하고, 교통 데이터를 수집하며, V2V 메시지를 중계해 범위를 넓힙니다. 긴급차량 우선 신호는 차량이 신호 요청 메시지(SRM)를 보내고 신호 제어기가 신호 상태 메시지(SSM)로 응답하는 방식입니다. 요청의 핵심은 다음과 같습니다.
{
"messageType": "SRM",
"requestID": 12345,
"vehicleID": "FIRE-001",
"vehicleType": "fire",
"priority": "emergency",
"route": { "approach": "north", "departure": "south" },
"eta": 15,
"duration": 120
}응답에는 "messageType": "SSM", 같은 requestID, "status": "granted"가 담깁니다. 또한 GLOSA(Green Light Optimal Speed Advisory)는 신호 상태와 교차로 도달 시간을 비교해 녹색 신호를 잡을 권장 속도를 운전자에게 안내합니다.
표준은 보안 요구사항으로 인증, 무결성, 부인 방지, 기밀성(안전 메시지에서는 선택), 가용성, 프라이버시를 명시합니다. 인증서 체계는 Root CA 아래에 장기 인증서를 발급하는 Enrollment CA와 단기 가명(pseudonym) 인증서를 발급하는 Authorization CA를 두는 PKI입니다. 인증서는 IEEE 1609.2 형식을 따르며 유효 기간, 유효 지역, 보증 수준, 앱 권한(PSID 0x20은 BSM), ECDSA NIST P-256 키를 담습니다. 서명된 메시지는 페이로드, 헤더, 서명자 정보, 생성 시각, 생성 위치, 디지털 서명(ECDSA P-256)으로 구성됩니다.
수신 측 검증은 여섯 단계로 진행됩니다.
프라이버시 보호를 위해 가명 인증서는 5~10분마다 교체되고 서로 연결되지 않아야 하며, 20개 이상을 미리 적재합니다. 등록된 집 주변 500 m 이내에서는 방송을 하지 않거나 최대 프라이버시 모드를 사용하고, 병원·관공서·종교 시설 같은 민감 장소는 자동으로 보호합니다. 위치 정밀도도 단계적으로 낮출 수 있습니다. HIGH는 약 100 m, MEDIUM은 약 10 m이고, LOW 이하는 약 1 cm 정밀도를 유지하며, MAXIMUM은 위치를 아예 방송하지 않습니다.
이 장은 WIA-COMM-003의 전체 윤곽을 살폈습니다. V2V·V2I·V2P·V2N 네 모드, DSRC와 C-V2X 두 접근 기술, BSM·CAM·DENM·SPaT·MAP 메시지, TTC 기반 충돌 판정과 RSU 연동, PKI 기반 인증과 가명 인증서를 통한 프라이버시 보호가 하나의 틀로 묶여 있습니다. 다음 장부터는 이 틀의 각 부분을 더 구체적으로 다룹니다. 메시지 봉투의 데이터 형식에서 출발해 각 모드의 API 동작, 충돌 회피와 군집주행 협조 프로토콜, 보안·구현 지침 순으로 이어집니다.