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AI 강화학습을 적용한 UNIQ

도시교통 브레인(UNIQ) 추진 현황 요약

ETRI가 개발한 도시교통 브레인(UNIQ)은 AI 강화학습을 적용한 신호최적화 기술이 탑재되어 있다. 교통량이 변화하는 상황에서도 빠르게 교통신호를 바꿔주는 특징이 있다.

소규모 교차로의 신호최적화 기술은 한 곳이 개선되면 다른 부분이 안 좋아지는 풍선효과를 일으킨다. 하지만 ETRI가 개발한 클라우드 분산처리 기술을 적용하면 200개 이상의 대규모 교차로에서도 풍선효과 없이 신호최적화가 가능해진다.

ETRI는 대전시와 세종시, 티맵(T-map)으로부터 데이터를 제공받아 도로 지도와 1,500여 개 이상의 교차로 신호체계를 구축했다. 또한, 신호최적화 성능 향상을 위해 800여 개의 카메라로부터 수집한 영상정보를 딥러닝 기술로 분석했다. 자체 개발한 교통 시뮬레이션 기술 기반 데이터 생성 기술로 에러율 10% 미만^*의 교통량을 추정했다.
* 에러율 10%의 의미: 실측 통과 교통량과 추정 생성한 차량 수요를 사용한 시뮬레이션 결과 통과 교통량 사이의 차이로 MAPE(Mean Absolute Percentage Error)로 계산

클라우드 엣지 테스트베드 개념도

교통혼잡 해결해 줄 신호최적화 기술

UNIQ 기술의 핵심기술은 ▲AI 기술을 활용한 교통신호 최적화 기술 ▲클라우드 기반 대규모 교통 시뮬레이션 기술 ▲엣지-클라우드 협업 교통상황분석 기술이다. 본 기술은 신호등에 간단한 신호제어장치를 탑재하여 교통 분석 수집기, 영상정보 등을 통해 데이터를 수집한다. 수집한 데이터는 엣지 서버에서 처리하고 스마트도시통합센터와 연동되어 있는 온라인 시스템으로 신호최적화를 제어한다.

기존 교통신호 최적화 기술들은 보행자의 통행시간 등 신호의 제약조건을 전혀 고려하지 않아 실제 도로에 적용할 수 없었다. 하지만 ETRI 도시교통 브레인 기술은 보행자의 통행시간을 보장하고 예측 운전을 하는 운전자의 안전을 위한 신호의 순서와 주기를 유지하는 등 신호의 제약조건을 모두 지켜 실제 도로에 바로 적용할 수 있다. ETRI는 대전광역시 유성구 10개 교차로 신호등에 실제 적용하여 현실에 활용할 수 있음을 입증했다.

UNIQ 기술은 클라우드 플랫폼으로 제공되어 타 지방자치단체로 단계적 확대가 가능하다. 아울러 교통혼잡 개선에 따른 교통 불편 해소와 대기 환경 개선을 통해 시민 개개인의 삶의 질을 올릴 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 차선 변경이나 도로 신설, 대규모 시설 건축 등 도로 환경 변화에 신속히 대응할 수 있어 과학적 교통정책 수립에도 도움이 될 전망이다.

실용화를 위한 발걸음

ETRI는 본 기술의 빠른 상용화와 적용을 위해 지도, 신호, 통행량의 데이터와 교통 관련 지도의 데이터베이스화, 지자체의 보유 데이터, 보정 기술 등을 통합하는 추가적인 연구를 통해 시스템 구축을 진행할 계획이다.

ETRI는 향후 교통 관련 기업체나 스마트 교차로 사업 기업 등에 ▲교통시뮬레이션 SW ▲교통신호 최적화 모듈 ▲교통수요 데이터 생성 도구 등 기술을 이전하여 내년 중 상용화할 계획이다. 연구진은 본 연구를 통해 국내·외 특허 13건 출원, 국내·외 논문 28편 등 성과를 냈다.

ETRI 스마트데이터연구실 정문영 책임연구원은 “향후 개발한 기술을 바탕으로 행정관청의 이전이나 신건물의 입점 시 등 외부 환경요인의 변화에 따른 교통량 변화, 환경영향평가 등 추가연구를 할 계획이다”라고 밝혔다.