ITS 개념적 아키텍처

왜 배우는가: ITS 아키텍처는 서비스, 하부시스템, 표준을 한 틀로 묶는 기본 개념이다. 이 틀을 알아야 국가 ITS 아키텍처의 서비스 분야와 하부시스템의 연관성을 설명할 수 있다.

출제 이력: 제134회 1교시 5번, 제108회 3교시 3번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

ITS 개념적 아키텍처는 ITS의 서비스·기능·구성요소와 그 관계를 상위 수준에서 정리한 기본 틀이다.

개념적 아키텍처는 세부 설계보다 먼저 만들어진다. 시스템이 무엇을 연결하고 어떤 기능을 나눌지 정하며, 이후 설계와 표준화의 출발점이 된다.

핵심 키워드는 다음과 같다.

• 개념적 아키텍처: 시스템 전체의 논리 골격을 그린 상위 틀이다.
• 서브시스템: 교통 기능을 나눈 하위 단위다.
• 기능적 아키텍처: 서비스를 실현하는 기능의 논리적 연결이다.
• 물리적 아키텍처: 기능을 맡는 노드의 종류와 위치를 정한 것이다.
• 통신 아키텍처: 노드 사이의 연결 요구 사항을 정한 것이다.
• 사용자 서비스: 이용자가 체감하는 교통 서비스 항목이다.
• 서비스 분야: 사용자 서비스를 목적별로 묶은 상위 범주다.
• 국가 ITS 아키텍처: 국가 차원에서 정한 표준 구조다.

2. 개념 풀이

쉬운 말로 설명하면, ITS 개념적 아키텍처는 교통 시스템을 만들기 전에 그리는 큰 설계도다. 어떤 기능이 필요하고, 그 기능을 누가 맡으며, 구성 요소끼리 어떤 정보를 주고받는지를 먼저 정한다. 설계도가 있어야 지역마다 따로 만든 시스템이 나중에 서로 연결될 수 있다.

정식 정의는 다음과 같다. ITS 아키텍처는 교통 시스템의 구성 요소, 구성 요소 사이의 관계, 그 관계에 적용할 규칙을 체계적으로 나타낸 것이다. 개념적 아키텍처(Conceptual Architecture)는 이 중 가장 상위 단계로, 서비스와 구성 요소를 큰 틀에서 묶는다. 일반 시스템 아키텍처 정의와 같이 구성 요소의 관계와 외부 환경과의 관계를 함께 묘사한다.

국가 ITS 아키텍처는 세 가지 관점으로 나눠 본다. 각 관점은 같은 시스템을 다른 질문으로 본 것이다.

• 기능적(논리적) 아키텍처: 여러 서비스를 통합하기 위한 기능과 처리 순서를 다룬다. 사용자 요구를 충족하려면 필요한 작업의 흐름을 먼저 계획해야 한다.
• 물리적 아키텍처: 센터, 노변 장치, 차량 단말처럼 시스템에 포함된 노드의 종류와 위치, 사양을 다룬다.
• 통신 아키텍처: 물리적 노드 사이에 필요한 연결 요소의 요구 사항을 다룬다. 연결 노드가 약하면 전체 시스템 실패로 이어질 수 있다.

국내 ITS 서비스 시스템은 공통으로 정보 수집·처리·전달·통신의 네 기능을 가진다. 검지기와 차량 단말이 정보를 모으고, 통신으로 중앙 정보 처리 센터에 보내 서비스 요구에 따라 처리한 뒤, 생성된 정보를 사용자 단말에 전달하는 흐름이다.

하나의 사용자 서비스는 여러 서브시스템의 기능을 함께 쓰는 경우가 많다. 가상의 예를 들면, 도시부 간선도로의 교통신호 제어 기능은 검지기가 받은 교통량을 중앙 센터가 분석해 신호주기를 정하고, 신호 제어기에 명령을 내리는 흐름이다. 이 기능은 교통관리 분야의 하부시스템으로 묶인다.

표준은 아키텍처에서 출발한다. 데이터 요소 표준은 필수 정보 흐름을 보장하고, 메시지 집합 표준은 전송 데이터에 담길 정보를 정의한다. 통신 프로파일 표준은 장치 사이의 원활한 통신을 보장한다. 표준을 적용하는 절차는 식별, 결정, 평가의 세 단계다. 식별은 표준을 적용할 지점을 찾고, 결정은 기존 표준과 사례가 있는지 판단하며, 평가는 공급업체 제안이 표준을 지키는지 본다.

3. 등장 배경과 필요성

교통 문제는 교통량 증가와 함께 커졌다. 교차로에서 지체가 길어지고, 운행 시간이 늘고, 교통질서가 흐트러지는 문제가 대표적이다. 초기 ITS 서비스인 첨단교통관리시스템은 교통량에 따라 신호주기를 자동 조절하고, 고속도로 진입 교통량을 조절해 교차로 지체를 줄이고 소통을 원활하게 하는 것을 목표로 했다.

도로를 새로 늘리는 투자만으로 이 문제를 풀기는 어렵다. 물류 수송비용이 급격히 늘어나면서 산업화된 국가들은 기존 도로를 효율적으로 쓰는 방법에 관심을 높였다. 도로 하부구조 투자에 더해 첨단 교통체계 구축에 투자하고, 투자와 운영 효율화를 함께 추구하는 접근이 등장했다.

기존 방식의 한계도 분명하다. 정부의 교통시설 투자와 재래식 해결 방식만으로는 교통 문제를 극복하기 역부족이다. 물리적 움직임으로 이뤄진 교통에 전자적 움직임을 더해야 한다는 인식이 ITS 도입의 배경이다.

국내에서는 1990년대에 ITS 도입이 정책으로 결정됐다. 기본계획은 교통운영체계의 지능화로 교통문제를 개선하고 교통서비스 질을 높이는 것을 목표로 했고, 1997년 국가 ITS 기본계획이 확정됐다. 이후 기본계획은 추진단계와 서비스·시스템 분류 등에서 보완 요구를 받았다. 이 과정은 개별 사업만으로는 전체 체계를 맞추기 어렵다는 점을 보여 준다.

아키텍처가 필요한 이유는 구성 요소의 호환성에 있다. 공공과 민간이 소유한 구성 요소가 서로 호환되지 않으면 기대한 서비스를 제공할 수 없다. 아키텍처가 없으면 서비스 요구가 바뀔 때 확장이나 수정이 어렵고, 새 기술을 도입하기도 어렵다. 그 결과 재적용 비용이 커지고, 상호운용성이 부족해 ITS의 잠재력을 끌어내지 못한다.

필요성은 세 가지로 정리한다.

• 상호운용성 확보: 서로 다른 사업자와 장비가 같은 데이터 구조로 정보를 주고받게 한다.
• 투자 효율 향상: 중복 구축과 재구축 비용을 줄여 예산을 전체 구조에 맞춰 쓰게 한다.
• 확장성 확보: 새로운 서비스 요구를 기존 구조에 덧붙일 수 있게 한다.

국내 ITS 서비스 분야는 초기에 첨단교통관리시스템(ATMS), 첨단교통정보시스템(ATIS), 상용차량 운행관리 시스템(CVO), 차량 및 도로 시스템(AVCS), 첨단 대중교통 시스템(APTS)의 다섯 분야로 나뉘었다. 이 분류는 1997년 학술 자료에 실린 것이다. 현행 서비스 분야는 5절 참고.

4. 구성요소·원리·절차

ITS 개념적 아키텍처는 교통 시스템의 구성 요소가 어떻게 결합되고 전체가 어떻게 움직이는지 보여 주는 상위 수준의 틀이다. 세부 설계에 앞서 시스템의 골격을 정한다. 골격이 없으면 서비스 요구가 바뀔 때 시스템을 확장하기 어렵고, 새 기술을 도입하기도 힘들다.

ITS 아키텍처는 하나의 그림이 아니라 세 관점으로 나누어 정의한다. 각 관점은 같은 시스템을 다른 질문으로 본다. 기능 관점은 여러 서비스를 통합하는 논리와 작업 순서를 다룬다. 물리 관점은 시스템에 포함된 노드의 종류와 사양, 설치 위치를 다룬다.

기능 관점은 사용자 요구를 충족하기 위해 필요한 작업을 먼저 계획한다. 물리 관점은 특정 배포에 필요한 장치의 사양과 위치를 정한다.

통신 관점은 노드 사이의 연결 요구사항을 신중하게 분석한다. 어떤 연결 노드라도 약하거나 느슨하면 전체 시스템의 실패로 이어진다. 따라서 세 관점은 따로 떼어 설계하지 않고 함께 검토한다.

ITS 서비스는 정보 수집, 처리, 전달, 통신 네 기능을 공통으로 가진다.

정보 수집은 각종 검지기, 차량 단말, 노변 단말이 맡는다. 통신 채널이 수집된 정보를 중앙 정보 처리 센터로 보내고, 센터는 서비스 요구에 따라 처리한다. 처리된 정보는 사용자 단말기에 전달되며, 사용자의 요구는 다시 수집 단계로 되먹임된다.

ITS 인프라 구축에 쓰는 표준은 세 종류다.

• 데이터 요소 표준: 링크, 위치, 번호 체계처럼 필수 정보가 흐르도록 보장한다.
• 메시지 집합 표준: 전송 중인 데이터 패킷에 담기는 정보를 정의한다.
• 통신 프로파일 표준: 다양한 장치 사이에서 정보가 원활하게 통신되도록 한다.

세 표준은 순서대로 맞물려 작동한다. 데이터 요소가 정해져야 메시지 집합을 정의할 수 있고, 메시지가 정해져야 통신 프로파일이 의미를 가진다. 답안에서는 데이터, 메시지, 통신 순서로 적는다.

아키텍처는 표준이 필요한 지점을 찾는 도구로도 쓴다. 표준화된 인터페이스가 필요한 핵심 프로세스를 명시하기 때문이다. 표준 적용은 다음 절차를 따른다.

• 식별: 표준을 적용해야 하는 지점을 찾는다. 비용 때문에 모든 측면을 표준화할 수는 없다.
• 결정: 적절한 표준과 사례가 이미 있는지 판단한다. 표준 개발은 비용이 크므로 기존 표준을 먼저 찾는다.
• 평가: 공급업체 제안이 표준을 준수하는지 평가한다.

ITS 아키텍처는 여행자, 중앙 시스템, 차량, 운영 분야 사이의 관계와 통신을 이해하는 기준이다. 통신은 모바일 통신, 차량 간 통신, 고정 지점 통신, 단거리 통신으로 나뉜다. 세 관점과 네 기능을 함께 적으면 답안의 구조가 분명해진다.

5. 관련 법령·기준·표준

ITS 관련 기준은 법령, 국가 아키텍처, 국제표준의 세 층으로 나뉜다. 법령은 사업의 근거와 주체를 정한다. 국가 아키텍처는 국내 서비스의 구성을 정한다. 국제표준은 서로 다른 장치가 호환되도록 한다.

사업의 근거 법률은 「지능형교통체계의 개발·구축 및 운영에 관한 법률」이다. 이하 지능형교통체계법이라 한다. 세부 구성은 국가 아키텍처와 기본계획이 맡는다.

국가 ITS 기본계획은 1993년 4월 대통령비서실 SOC투자기획단에서 도입이 결정되었다. 1994년 7월부터 1996년 7월까지 수립되었고, 1997년 9월 정보화추진위원회에서 확정되었다. 확정 계획은 2010년까지 약 3조원을 투입하여 5개 분야 14개 시스템을 구축하는 것이었다. 정부 부처와 지방자치단체, 민간이 협력하는 방식으로 짜였다.

기본계획은 이후 문제점을 보완하는 방향으로 조정되었다. 현행 계획은 비현실적인 추진단계, 교통안전성 고려의 부족, 불명확한 서비스 분류 같은 문제를 안고 있었다. 보완 항목은 추진단계, 단계별 시기와 목표, 교통안전성 서비스 도출, 서비스와 시스템 재고찰, 재원 조달과 분담이다. 최근 동향은 9절에서 다룬다.

기준값은 아래 표로 모은다. 표의 값은 당시 계획의 기준이므로 현행 값과 구분해 쓴다.

국내 ITS 서비스 분야는 첨단교통관리시스템(ATMS), 첨단교통정보시스템(ATIS), 첨단대중교통시스템(APTS), 상용차량 운행관리 시스템(CVO), 차량 및 도로 시스템(AVCS)의 5개 분야다. 이 분류는 1997년 시점의 국내 서비스 구분이다. 기본계획 규모는 당초 목표라서 현행 구축 실적과 다르다.

기준을 답안에 쓸 때는 적용 대상과 조건을 함께 적는다. 법령의 기준은 지켜야 할 기준이고, 기본계획의 수치는 당초 목표다. 두 값을 같은 의미로 쓰면 채점에서 감점 요인이 된다.

국제 ITS 표준은 여러 기관에서 개발되며 추가 표준이 계속 나온다. 따라서 기존 표준을 먼저 조사해 현재 표준과 개발 중인 표준을 파악한다. 국내 서비스 아키텍처는 국토교통부(구 국토해양부)와 경찰청이 정의한다.