도로 위, GNSS 없으면 무용지물인 시대 온다

유럽연합, 2020년까지 위성 30개 확보
  • 2017년 09월호
  • 김영학 기자, yhk@elec4.co.kr


GNSS는 1970년대 초 특정 대상체의 위치를 정확하게 측정하기 위해 군사 목적으로 만든 미국의 GPS, 유럽 GALILEO, 러시아의 GLONASS, 중국의 BEIDOU, 일본의 QZSS, 인도의 IRNSS 등 다양하다.

현재까지 글로벌 위성 항법 시스템(Global Navigation Satellite System: GNSS) 시장은 미국의 GPS가 주도하고 있다. 하지만 미국의 GPS에 유럽, 중국, 러시아 등에서 거세게 도전장을 내밀고 있다. 아직까지 GNSS보다 GPS라는 용어가 더 익숙하지만, 스마트폰으로 위치를 확인하거나 내비게이션으로 길을 찾는 기능에 익숙하지만, GNSS의 활용 범위나 기술적 방식은 더욱 다양하다. 기상 이변을 예측하기도 하며, 군사, 재난 구조 등에서도 활용할 수 있고, 정밀 농업이나 다양한 산업 및 서비스에도 적용이 가능하다.

많은 국가에서 GNSS에 관심을 보이는 가장 큰 이유는 자율주행 자동차의 개발과 이와 관련한 ITS와 같은 인프라 개발에 필수적이기 때문이기도 하며, GNSS를 활용해야 만들 수 있는 제품과 서비스가 급증하고 있기 때문이기도 하다. 위성이 수집하는 대량의 정보를 수집하고 전송할 수 있는 기술은 전자, 조선, 항공 등 기술 집약적 산업에서 활용가치가 매우 높다.

특히 중국은 2020년까지 35개의 위성을 배치해 위치 추적, 기상 관측, 자원 탐사 등에 적극적으로 활용할 계획이다. 중국의 BEIDOU는 미국의 GPS보다 시작은 늦었지만 자금력을 앞세워 2018년 일대일로(육상 및 해상 실크로드) 주변국에 이어 2020년에는 전 세계에 위성 정보를 제공할 계획이다. 한편 유럽연합은 2002년부터 갈릴레오 프로젝트를 시작해 GNSS 경쟁에 뛰어들었다. 현재 14개의 위성을 운영하고 있지만 2020년까지 30개로 숫자를 늘려 전 세계에 GNSS 서비스를 제공할 계획이다.

GNSS 경쟁이 치열해지고 있지만 한국에서는 여전히 GPS 용어만 익숙한 상태다. 우리는 GNSS의 개념과 세계적인 추세에 대해 이해하고 접근할 필요가 있다. 유럽 GNSS 기구(European Global Navigation Satellite Systems Agency)에서 발간한 ‘GNSS Market Report’에는 GNSS를 둘러싼 이슈에 대해 상세히 소개하고 있다.


GNSS 세계 시장 지역별 현황 및 전망 〈출처: GNSS Market Report, 유럽 GNSS 기구〉
 

GNSS 요구사항

?GNSS 기술은 주로 대규모 시장이면서 전문적이고 안전을 중시하는 애플리케이션에 활용되고 있다. 다양한 애플리케이션에 활용되고 있는 GNSS에 대한 사용자들의 요구 사항을 정리해 보면 다음과 같다.

· 가용성(Availability): 충분한 수의 위성이 시간 백분율에 따라 정해진 시간 간격에 사용자의 시야 내에서 사용가능한 범위 신호(Ranging Signal)을 전송하는 것
· 정확도(Accuracy): 실제 위치와 계산된 위치의 차이(절대 위치)
· 연속성(Continuity): 작동이 시작된 후 중단 없이 필요한 성능을 제공 할 수 있는 기능
· 무결성(Integrity): 수신기에 의해 제공된 위치나 예측 시간에 정확하게 일치할 수 있는 신뢰의 척도
· TTFF(Time To First Fix): 요구되는 정확도 범위 내에서 수신기가 위성 신호 및 내비게이션 데이터를 수집하고 위치 솔루션을 계산하는 데 필요한 시간의 측정
· 견고성(Robustness): 수신기가 완화시킬 수 있는 공격이나 간섭 유형에 따른 질적 매개변수
· 인증(Authentication): 신뢰할 수 있는 소스로부터 신호나 데이터를 사용하고 스푸핑(Spoofing) 위협으로부터 민감한 애플리케이션을 보호함으로써 사용자가 확신할 수 있는 시스템의 능력

이 외에 직접적인 관련이 없는 매개 변수도 GNSS 기반 기술에 중요하다. 이 측면에서의 핵심적인 요구 사항은 전력소비, 탄력성, 연결성, 상호운용성 그리고 추적성을 꼽을 수 있다.

이러한 GNSS와 관련된 하부 시장은 크게 장치나 서비스, 소프트웨어 솔루션 및 콘텐츠에서 파생된 것들이다. 예를 들어, 스마트폰에는 위치 기반 서비스를 위해 GNSS 칩셋이 탑재되어 있으며, 차량용 내비게이션에서는 GNSS의 가치가 매우 높다. 또한 항공기의 비행 관리 시스템에 탑재된 GNSS 수신기, GNSS 수신기와 지도 및 탐색 소프트웨어가 유용하게 사용되는 정밀 농업 시스템, PLB(Personal Locator Beacon) 및 ELT(Emergency Locator Transmitters) 등이 GNSS가 가장 많이 활용되고 있는 분야라 할 수 있다.


전문 분야별 GNSS 현황 〈출처: GNSS Market Report, 유럽 GNSS 기구〉

2017 GNSS 탑재 기기 58억 개 전망

?유럽 GNSS 기구(European Global Navigation Satellite Systems Agency)는 2017년에 GNSS를 사용하는 기기의 수가 58억 개에 이를 것이라고 전망했다. 이 숫자는 2020년이면 거의 80억 개로 증가해 인구 1인당 2개 이상의 GNSS 기술이 적용된 기기를 사용하게 될 것으로 예측된다.

핸드헬드(Handheld) 기기의 가격 하락과 개발도상국 주요 지역에서의 구매력 증가로, 모바일 위치 기반 서비스를 지원하는 가장 인기 있는 플랫폼으로 남아 있는 스마트폰은 2017년 54억 개의 GNSS가 탑재돼 전 세계에 GNSS가 설치되는 기기 중 가장 큰 시장을 형성할 것이다. 유럽 GNSS 기구는 GNSS 전체 시장 중 스마트폰이 차지하는 비중은 2020년까지 현재의 기조를 유지할 것으로 내다봤다.

 

2015~2025년 분야별 누적 매출 비중 〈출처: GNSS Market Report, 유럽 GNSS 기구〉

유닛 수에서 스마트폰에 비해 많은 차이를 보이는 도로 분야에서 사용되는 위치기반 서비스(LBS: Location based Service)의 유닛 수는 2017년에 3억 8,000만 개에 이를 것으로 보인다. 한편 IVS(In-Vehicle System) 시장의 성장과 eCall에 대한 EU 규제에 힘입어 도로 분야에 사용되는 GNSS를 탑재한 기기는 2017년부터 2020년까지 11.4%의 연평균 성장률을 보일 것으로 예상된다.

비록 전문 시장에서 사용되는 GNSS 기기의 수는 적지만, 지속가능하고 비용 효율적인 농업 생산에 사용되는 것, 교통 네트워크 조성 효과에 사용되는 것 또는 전기통신 네트워크에 동기화된 GNSS의 활용되는 것과는 관계없이 전 세계적으로 수십억 명의 사람들이 혜택을 볼 것이다. 성숙한 규제 환경에 의해 조성된 GNSS가 적용된 드론 시장은 급성장할 것으로 기대되고 있는데, 특히 2025년에 이르면 전문 분야의 GNSS 점유율이 70% 이상을 차지할 것으로 예상되고 있다.


주요 국가별 GNSS 산업 점유율 〈출처: GNSS Market Report, 유럽 GNSS 기구〉

GNSS 전방 산업 중 SI 가장 안정적

?GNSS 산업은 다른 산업과 마찬가지로 몇몇 대기업과 많은 수의 중소기업으로 구성되어 있다. GNSS 산업에서 주요 기업들은 지속적으로 유망한 기업을 M&A하며 통합을 주도하고 있다.

이러한 통합 작업은 부품 및 수신기 제조업체 간의 매출 집중화에 잘 반영되고 있는데, 2015년 총 매출의 60%를 상위 5개 기업이 차지하고 있을 정도다. 이는 2012년 상위 5개 기업의 점유율보다 두 배가량 높은 것이다. 또한 세계 시장에서 대기업이 차지하는 비중은 2012년 12%에서 2015년 33%로 증가했다.

선도적인 부품 제조업체, 시스템 통합 업체, 부가가치 서비스 제공업체의 본사가 다수 위치한 미국(29%)은 전 세계 GNSS 시장을 지속적으로 선도하고 있다. 2015년 기준으로 유럽은 전 세계 매출의 25%를 차지하며 2위를 차지했고, 중국(11%)은 2012년 대비 4% 증가한 매출 점유율을 기록하며 4위를 기록하고 있다.

핵심 GNSS 전방 산업에서 부품 제조업체의 통합 작업이 증가하고 있는 추세다. 최근 M&A를 뒷받침하는 사례로 퀄컴(Qualcomm)과 브로드컴(Broadcom)과 같은 업계 주요 기업이 매출 40% 이상을 차지하고 있다.

SI(System Integrator) 업체는 주로 자동차 제조사와 스마트폰 벤더로 구성되는데, 여기에서 GNSS는 이들이 공급하는 제품의 일부에 불과할 뿐이다. 상위 10개 부품 제조업계의 상위 10위 안에서는 새로운 진입자를 찾아볼 수가 없기 때문에 이는 3개의 전방산업 중 가장 안정적이라 할 수 있다.

GNSS는 역사적으로 부가가치 서비스 제공업체가 제공하는 제품 중 일부에만 포함됐지만, GNSS는 현재 앱(App) 개발 측면에서 점점 큰 잠재력을 보여주고 있는 상태다. 특히 상황 인식 앱(Conext Aware App)의 2019년 매출은 2015년보다 3배 증가한 306억 유로(약 40조 9,262억 원)를 기록할 것으로 전망된다.


주요 국가별 GNSS 산업 점유율 〈출처: GNSS Market Report, 유럽 GNSS 기구〉


▲ GNSS 산업 시장 점유율 〈출처: GNSS Market Report, 유럽 GNSS 기구〉

기술 개발의 필수 요소로 자리잡은 GNSS
 

GNSS는 비용 효율적이고 전 세계적으로 이용 가능한 위치와 타이밍 정보의 근원으로, 기술과 산업군의 다양화 촉진에 기여해 왔다. 점진적인 성능 향상과 잠재력에 대한 사용자의 인식 증대에 힘입어 GNSS는 사물인터넷(IoT: Internet of Things), 빅데이터, 모바일 헬스(Moblile Health: mHealth), 증강현실(AR: Augmented Reality), 스마트 시티, 복합물류(Multimodal Logistics) 등을 포함한 동시대의 주요 기술 개발에 필수 요소로 자리매김했다.

사물 인터넷(IoT)
IoT에서는 위치 및 시간 정보를 얻기 위해 GNSS를 사용한다. 글로벌 IoT 시장의 미래 성장 잠재력에 대한 견해는 엄청나게 다르다. IoT를 좁고 보수적으로 정의하면, 전 세계 IoT 시장은 2020년에 1조 유로(약 1,337조 3,500억 원)의 수익을 창출할 것으로 전망된다. IoT를 포괄적으로 정의하면 2020년 전 세계 IoT 시장은 7조 유로(약 9,361조 4,500억 원)까지 예측해 볼 수 있다.

현재 예측의 대부분은 제조 및 공급망 체인, 스마트 시티 분야가 매출 측면에서 가장 큰 시장을 형성할 것으로 내다보고 있는데 2020년까지 각각 2조 5,000억 유로(3,343조 6,500억 원), 1조 3,000억 유로(약 1,739조 880억 원)의 매출 규모에 이를 것으로 전망된다. 또한 IoT 헬스케어 시장은 연평균 38%의 높은 성장률을 보일 것으로 전망된다.


IoT 적용 분야 〈출처: GNSS Market Report, 유럽 GNSS 기구〉

많은 분야에서 GNSS는 실시간 지리적 위치 정보와 타이밍 정보를 수많은 애플리케이션에 제공하고 있다. 미래의 IoT 인프라에서 GNSS를 채용해 발생하는 주요 이점을 가장 잘 활용할 것으로 보이는 분야는 물류와 LBS, 농업 등이다. 물류(도로, 해상, 철도, 항공) 분야에서 IoT의 확산은 사람, 프로세스, 데이터 사물을 기기와 센서로 연결해 공급망의 운영 방식을 크게 변화시킬 것이다. 

GNSS 확산의 주요 이점은 운송 분야 내에서 제조업체부터 소매업체에 이르기까지 모든 정보를 인식, 위치 확인, 추적 정보 등의 가시성을 확보할 수 있다는 점이다. 환경 데이터와 실시간 센서 데이터를 결합하면 전체 생산성에 대한 효과적인 의사결정을 내릴 수 있고, 공급망을 행동 우선 모드에서 사전 대책 모드로 전환할 수도 있다. 또한 재고, 차량관리, 연료 절감 등의 효과도 거둘 수 있다. 

최근의 농업은 물부족의 증가, 토지의 제한된 이용 가능성, 비용 관리의 어려움에 직면한 상황 속에서 세계인구 증가에 따른 소비 증가에 대응해야 한다. 농부들은 IoT를 활용해 토양의 수분, 작물의 성장 및 가축 사료 등을 감지할 수 있는 센서를 원격으로 모니터링할 수 있다. 또한 스마트 수확기와 관개 장비를 원격으로 관리하고 제어하며 인공 지능 기반의 분석 기술을 활용해 운영 데이터를 분석하고 새로운 통찰력을 얻으며 의사결정을 개선할 수 있다.

LBS의 근본적인 원동력인 GNSS는 스마트 시티와 스마트 홈을 위한 스마트 헬스케어 솔루션부터 IoT 커넥티드 자전거, 잔디 깎는 기기 등에 이르기까지 수많은 LBS 기기에서 생성된 지리위치와 타이밍 데이터에 의해 미래의 IoT 인프라를 뒷받침한다. 도시의 모든 곳에서 기기, 자동차, 인프라를 연결함으로써 정부와 기업들은 에너지 및 물 소비를 줄일 수 있으며, 사람의 안정성과 삶의 질을 향상시키면서 효율적으로 움직일 수 있도록 할 수 있다.


GNSS와 IoT의 활용 〈출처: GNSS Market Report, 유럽 GNSS 기구〉

빅데이터
전 세계에서 매일 2.5퀸틸리언(Quintillion) 바이트의 데이터가 생산되고 있으며, 이 데이터 중 90%는 지난 2년 동안 만들어진 것이다. 전통적인 데이터 프로세싱으로는 이러한 양의 데이터를 처리할 수 없기 때문에 복잡한 시스템이 현재 빅데이터를 처리하기 위해 개발되고 있다.

빅데이터 분야에서 GNSS는 위치 및 타이밍 정보를 제공하는 주요 데이터 소스를 구성하는 데 활용된다. 소비자 인사이트 획득에 관심이 있는 비즈니스를 위한 이용과 기업의 전략 조정을 위해 GNSS 기기의 활용이 확산됨에 따라 위치 및 타이밍 데이터 양이 급격히 증가하게 된다. 동시에 최종 사용자는 GNSS가 적용된 빅데이터를 기반으로 개인 맞춤형 서비스와 크라우드 소스(Crowd Source) 서비스를 제공받을 수 있다. 

GNSS를 탑재한 빅데이터가 가장 유용할 것으로 전망되는 분야는 LBS, 도로 인프라, 타이밍 및 동기화 분야다. GNSS를 지원하는 위치 기반 서비스(LBS)는 전 세계 휴대 장치를 통해 엄청난 양의 지도 데이터를 생성하게 된다. 도로 인프라와 관련해 GNSS가 탑재된 자동차는 매 시간 약 25 GB의 데이터를 클라우드에 업로드하게 되므로 신뢰성과 성능이 뛰어난 프로세싱 기술이 요구된다. 타이밍 및 동기화 분야에서 금융거래부터 스마트 그리드에 이르기까지 광범위하게 분산되어 있는 타이밍 정보의 필수 요소인 GNSS는 고성능 실시간 데이터 처리 기술을 필요로 한다.

모바일 헬스
모바일 헬스(mHealth)는 e헬스의 하위 분야로 모바일 장치가 지원하는 의료 및 공공보건 분야를 다룬다. 특히 모바일 헬스는 헬스, 웰빙 서비스, 정보를 위한 모바일 통신 기기의 사용을 포함하고 있다. 모바일 헬스 분야는 미래에 개인 건강 관리에 중요한 역할을 할 것으로 기대를 모으고 있다.

모바일 헬스는 건강 증진, 질병 예방, 의료전달체계를 포함한 광범위한 영역을 다루고 있다. 헬스케어에서 모바일 기기를 사용해 가치를 창출할 수 있는 5가지 유망한 분야는 자산 및 프로세스 최적화, 원격의료, 임상 혁신, 컨수머 웨어러블, 맞춤형 의료 서비스 등이 있다.

· 자산 및 프로세스 최적화: 모든 수준의 의료 워크플로에서 데이터를 연결 및 수집해 효율성을 확인하고 데이터 저장 및 새로운 워크플로 생성
· 원격 의료: 집중 치료시설과 스마트 기기, 커넥티드 기기를 상호 연결해 원격 모니터링, 진단 치료에 활용
· 임상 혁신: 스마트 기기, 커넥티드 기기를 사용해 환자 관리 향상과 실무자 양성의 새로운 방법 발견
· 컨수머 웨어러블: 개인 건강 지표 측정, 웰니스 및 모니터링에 중점을 둔 개별 건강 지표를 측정하는 웨어러블 및 센싱 장치
· 맞춤형 의료 서비스: IoT 기기(예. 알약 카메라, 게놈 센서)를 사용해 개별 환자를 위한 의료 솔루션 적용

한편, 모바일 헬스 분야에서 GNSS와 빅데이터의 융합이 유망한 부문은 장애보조, 웰빙(Well Being), 응급 등이다.

첫째, 현재 10억 명이 넘는 사람들이 장애를 가지고 있는 것으로 조사되고 있다. 모바일 헬스 기반의 제품·서비스는 공공 및 민간 서비스·인프라에 대한 액세스를 제한하는 장벽을 줄이기 위한 솔루션을 제공함으로써 인간의 삶을 개선할 수 있는 기회를 증가시키는 데 기여하고 있다.

이 카테고리에서 GNSS 기반의 제품은 주로 시력 관련 이슈(예. 시각장애인을 위한 내비게이션 솔루션)과 인지(예. 알츠하이머 환자를 위한 지오펜싱(가상 울타리) 및 위치 파악을 목표로 하는 추적 솔루션)를 위해 설계된다. 다른 GNSS 기반 내비게이터(예. 유럽 프로젝트인 INCLUSION)는 상체 및 하체 장애인 지원을 제공하기 위한 것이다.

둘째, 레저와 전문적 목적 모두를 위한 웨어러블 기기의 보급률 증가는 예방의료와 개인 웰빙을 유지하는 일반적인 경향의 일부다. 운동 효과, 거리 및 속도 측정이 가능해 특정한 스포츠 분야(조정, 골프, 육상, 축구 훈련, 스키 등)에서 사용되고 있는 GNSS가 탑재된 기기는 특정한 스포츠 능력과 개선사항을 식별할 수 있도록 해준다. 또한 새로운 이용 가능한 플랫폼은 데이터를 개인 건강 기록과 동기화할 수 있어 의료 전문가에게 환자의 생활에 대한 실시간 자료를 제공하고 지속적인 모니터링으로 연간 건강 검진을 대체하거나 통합할 수 있다.

셋째, 정확한 GNSS 위치 정보를 조난 신호용 비콘에 적용하면, GNSS는 탐색 및 구조 작업에서도 혁신적으로 활용될 수 있다. 2020년까지 모든 위성지원추적 시스템 위원회(Cospas-Sarsat)의 비상 개인 위치 탐지 비콘(구조를 위해 원거리나 사람을 구조해야 할지 모르는 상황에서 사용할 수 있는 등록된 개인 기기)은 정확한 GNSS 포지셔닝을 통해 응답 시간을 단축하고 생명을 구하는 데 도움이 될 것으로 예상된다.

지구 관측(예. Copernicus)나 기상 관측소와 같은 다른 시스템의 크라우드소싱 데이터를 통합한 재난 관리용으로 특수한 스마트폰 애플리케이션에 사용되는 GNSS 데이터는 시민 보호 서비스나 정책 입안자가 자연재해 발생 시 효과적으로 예방하거나 대응할 수 있도록 한다(예. 유럽 프로젝트인 iReact, Floodis).

 

GNSS 기기 유형별 출하 〈출처: GNSS Market Report, 유럽 GNSS 기구〉


증강현실
유럽 GNSS 기구에 따르면, 전 세계 증강현실(AR: Augmented Reality) 시장은 2016년부터 2022년까지 연평균 75%의 성장에 힘입어 2022년 1,080억 유로(약 144조 4,780억 원)의 규모에 이를 것으로 전망된다. 특히 스마트폰, 태블릿, PDA, 스마트 글래스 등 모바일 AR 시장은 가장 강력한 성장 드라이브로 꼽히며 2022년 750억 유로(약 100조 3,372억 원)의 시장으로 성장할 것으로 예상되는데, 이는 총 AR 시장 가치의 69%에 달하는 규모다.

현재의 AR 기술은 자이로스코프, 가속도계, 3D 카메라 등과 같은 센서를 블루투스, 비콘, 지그비와 같은 솔루션과 결합되고 있다. 여기에 GNSS는 주변 환경과 AR을 통해 투영된 디지털 가상 물체와의 연결이 가능해졌다. 이는 사용자에게 실외 내비게이션과 AR 애플리케이션과 관련된 특정 사물이나 지역의 지리 정보를 참조할 수 있도록 해준다.

AR의 발전 측면에서 다음 단계는 실내외의 AR 사이에서 사용자 경험을 원활하게 전환할 수 있는 하이브리드 위치 지정 기술을 사용하는 단일 기기를 활용할 수 있는 하이브리드 AR의 출현이다.

AR의 하이브리드화는 현재 사용 중이거나 개발 중에 있는 애플리케이션에 광범위하게 적용할 수 있다. LBS 분야에서는 문화유산 발견과 같은 다양한 역할을 수행하게 된다. 측량 분야에서는 건설 및 유지보수, 파이프 라인 및 전선의 시각화, 토지 계획과 같은 인프라 관리에서도 중요한 역할을 수행할 것으로 전망되고 있다.

스마트 시티
스마트 시티에서도 GNSS는 중요한 역할을 하게 된다. 도시화가 가속화될수록 효율적이고 지속가능한 도시 설계가 필요하다. 전 세계 인구의 50% 이상이 이미 도시에 거주하고 있으며 2050년에는 60%까지 증가할 것으로 전망되고 있다. 인간은 도시에 거주하며 더 나은 삶의 질, 정보에 대한 접근성, 교육, 직업 등뿐만 아니라 커넥티비티를 찾고 있다. 이러한 요구를 충족하기 위해 스마트 시티는 도시 데이터를 수집, 측정, 대조, 방송하고 시민과 방문자가 쉽게 접근할 수 있도록 통합 시스템을 갖추고 있다.

스마트 시티에서 GNSS는 다양한 서비스 및 이해관계자의 요구를 충족시킬 수 있다. 트래픽 흐름을 측정해 새로운 인프라를 계획하고 기존 인프라를 개선할 수 있으며, 스마트 버스 정류장 및 신호등의 효율적인 운영을 통해 자동차가 배출하는 CO2 배출량 감소에도 기여할 수 있다. 또한 인프라 모니터링을 개선하고 유지보수 계획과 비용 최적화에 도움을 줄 수 있다.

런던의 경우, 위성으로 8,000대 이상의 버스를 모니터링하고 관리할 수 있는 운영 제어 시스템을 운영해 20%의 교통 혼잡 개선효과를 거둘 수 있었다. 바르셀로나는 2015년에 세계에서 가장 뛰어난 스마트 시티로 선정된 바 있는데, GNSS 기반 솔루션 중 하나인 G-MOTIT를 GNSS 기반의 도시 이동성을 유지하기 위해 전기 스쿠터 공유 서비스에 활용하고 있다.

물류
복합 물류(Multimodal Logistics)는 도로, 철도, 해상, 항공 등에서 최소 두 가지 모드로 상품을 운송하는 것을 의미한다. 물류는 지속가능성, 경쟁력 있는 이동성, 안전성, 보안 및 환경 측면에서 중요한 역할을 하고 있다는 인식이 증가함에 따라 민감한 문제로 대두되고 있다.
복합 물류에서 GNSS가 제공하는 주요 이점은 효율성, 보안, 안전성을 크게 향상시킬 수 있다는 점이다. 이에 대해 간략히 정리해보면 다음과 같다.

첫째, 수탁자에서 위탁자에 이르기까지 전체 공급망과 함께 물류 모니터링을 개선한다. 이는 비용을 낮추고 운송 안전성 증가를 의미한다.

둘째, 획득한 정보를 기반으로 공급망 운영을 조정할 수 있다.

셋째, 컨테이너, 선박 및 트럭의 GNSS PNT(Positioning, Navigation, Timing) 정보는 자산 관리를 향상시키고 공급망에 따라 자산 운용을 최적화할 수 있다.

넷째, 운송 중 도난 및 공격 위험을 줄일 수 있다.

도로 인프라에서의 GNSS

GNSS가 가장 대중화된 사례는 내비게이션일 것이다. 자동차 내에 내장하거나 스마트폰을 활용한 내비게이션 장치는 운전자에게 교통혼잡을 피해서 원하는 목적지까지 가장 잘 안내해주는 제품으로 자리 잡았다.

하지만 GNSS의 모습은 여기에서 그치지 않고 지속해서 발전할 전망이다. 특히 미래의 자동차 관련 분야에서 중요한 역할을 수행할 것으로 전망되고 있다. 특히 전 세계적으로 전통적인 자동차 제조사뿐만 아니라 OEM 업체, 애플이나 구글과 같은 IT 기업 등이 대규모로 투자하고 있다.

자율주행 프로세스에 필요한 데이터의 가용성을 보장하기 위해서는 자동차 내 센서가 중요하다. LiDAR, 레이더, 카메라와 같은 기술과 함께 GNSS는 자율주행의 원동력이 되어가고 있다. 현재 GNSS는 디지털 지도를 사용해 탐색이 가능한 반자율주행 자동차에 활용되고 있는 중이다.

자율주행 자동차 개발을 위한 기술 발전이 지속되고 있는 상태에서 GNSS의 사용 방법에 대한 의견은 이해관계자마다 다르겠지만, 자율주행 기술이 매우 정확한 위치와 탐색을 보장해야 한다는 점은 공통된 요구사항이다. 또한 언제 어디서나 어떤 조건에서도 데시미터(10분의 1미터) 수준 이하에서 100% 정확도의 가용성을 요구하고 있다. 이러한 도전과제를 극복하기 위해 센서 융합은 완전 자율주행 기술의 개발을 위한 솔루션으로 간주되고 있다.

이 프레임에서 GNSS는 LiDAR, 레이더, 관성 센서, 카메라를 포함한 센서 융합의 요소에 해당한다. GNSS의 중요성은 시간이 지날수록 중요해질 것으로 전망된다. 장기적으로는 5G 네트워크를 통해 클라우드에서 HD 지도를 사용할 수 있게 된다면, LiDAR 및 카메라가 완전 자율 내비게이션을 위한 주요 지원요소가 될 것이며, GNSS는 지도 내에 차량의 위치를 배치하기 위한 핵심요소로 자리매김할 것이다.

 

▲ 자율주행 자동차에 탑재될 GNSS 기반 IVS 〈출처: GNSS Market Report, 유럽 GNSS 기구〉

유럽, 규제강화로 GNSS 도입 활성화

?완전 자율주행 시대가 오기 전까지 인간은 도로 위에서 전통적인 자동차와 반자율주행 자동차가 동일한 도로 인프라를 공유하는 현실에 직면하게 된다. 커넥티드카는 V2V, V2I, V2X를 통해 자율주행 자동차로의 길을 열어준다. 완전 자율주행 자동차가 실현되기 전까지 운전자는 기계처럼 행동할 반자율주행 자동차와 함께 운전한다는 생각에 불편함을 겪을 지도 모른다. 

이 점을 해결하기 위한 첫 단계는 고속도로에서 자율주행 시스템을 적극적으로 활용하는 것이다. 이동하는 자동차의 밀도가 높은 도시 지역과 비교할 때, 고속도로는 자율주행 자동차에 대해 덜 복잡한 환경을 제공한다. 주행하기 쉬운 환경은 다른 차량의 행동도 예측하기 쉽다. 자율주행 자동차의 핵심은 예측할 수 없는 보행자나 돌발 상황에서 최적의 동작을 결정하는 것이다. 이 문제를 극복할 수 있는 가능성은 자율주행 자동차가 주행할 도로를 C-ITS로 혁신하는 것으로, 많은 선진국가에서 C-ITS와 관련한 시험운행을 실시하고 있다.

2008년 도로용 GNSS 출하 대수가 5,000만 대를 돌파 한 이후, 2016년에는 7,600만 대의 출하량을 기록했다. 같은 기간 동안 IVS 출하량은 2008년 120만 대에서 2016년 330만 대로 급증했다.

보험 텔레매틱스는 이탈리아, 영국 및 미국과 같은 시장에서 보험 회사 및 사용자들 사이에서 인기가 높아짐에 따라 2012년부터 2016년까지 연평균 54%의 높은 성장률을 기록, 2016년 기준으로 900만 명의 사용자를 확보했다.

상용차의 RUC(Road User Charge)를 위한 온보드 유닛(OBU)의 출하량은 2016년 150만 개를 기록했는데, 7년간 지속 성장하며 안정적인 출하량을 기록 중이다. 도로 통행에 GNSS 기술을 사용하는 국가들이 증가함에 따라 RUC PBU 기반의 GNSS는 2016년에 520만 개가 설치된 것으로 예상된다.

주목해야 할 내용은 2018년부터 신차 및 경차 모델에 eCall 시스템 장착을 의무화하는 국가의 수가 증가할 것이라는 점이다. 유럽의 경우, 치명적인 사고가 발생했을 때 eCall을 이용해 112로 비상전화를 걸고 정확한 사고 위치와 관련 데이터를 전송해 효율적이고 효과적으로 대응할 수 있도록 하고 있다. 특히 유럽에서 판매되는 신차의 약 10%는 2018년에 출시될 신형 자동차 모델과 같은 eCall 기능을 탑재하고 있으며, 보급률 역시 급격히 증가할 것으로 전망된다. 이와 관련해 2021년에 출시될 유럽의 신차 중 약 90%인 1,300만 대에 eCall 시스템이 설치될 것으로 예상된다.

상업용 자동차에 초점을 맞춘 스마트 운행 기록계(Tachograph)는 2019년 6월부터 본격화될 전망이다. 운전자와 운행 기록계를 도입한 기업이나 기관에서는 차량의 위치뿐만 아니라 속도와 방향 등의 데이터를 제공해 운전자의 주행 및 휴식 시간 보장에도 효율적일 것으로 보인다. GNSS 칩셋이 탑재된 스마트 운행 기록계는 2025년까지 약 140만 대의 차량에 장착될 것으로 예상된다.

보다 구체적으로, 유럽의 독일, 슬로바키아, 헝가리, 벨기에 전역의 4만 3,000 km 이상의 도로에는 GNSS 기술이 적용되어 있다. 이로 인해 중량화물 자동차의 전자 요금 징수 체계를 확립했으며, 2019년까지는 불가리아의 1만 6,000 km에 해당하는 도로에 GNSS를 적용할 계획이다. 이밖에 스위스와 러시아도 GNSS 기술을 다른 기술과 접목해 요금 징수 체계를 강화하고 있으며, 싱가포르는 2020년까지 모든 자동차에 GNSS 기반의 도시 혼잡 부담금 시스템을 갖출 것이라고 발표하기도 했다.

 

IVS용 GNSS 기기 출하량 〈출처: GNSS Market Report, 유럽 GNSS 기구〉


IVS(In Vehicle Service) 출하량은 계속 증가해 2025년까지 6,300만 건에 이를 것으로 전망되며, 이는 2015년 대비 2배 이상 증가한 수치다. IVS를 통해 OEM은 다양한 커넥티드 서비스(Connected Service)를 제공할 수 있게 돼 부가가치를 창출할 수 있게 된다. 장기적으로 유럽 GNSS 기구는 IVS가 현재 애프터마켓 분야를 위한 플랫폼이 될 것으로 전망하고 있다. 해당 분야에서 핵심 카테고리인 보헌 텔레매틱스는 임베디드 하드웨어를 활용해 서비스 제공에 집중할 것으로 예상된다.

또한 2018년 이후 유럽에서 판매되는 모든 신형 자동차 모델에 eCall 시스템이 장착되어야 하기 때문에, eCall 출하량은 2025년까지 3,800만 개에 달할 것으로 보인다. 또한 2018년 이후 러시아의 eCall에 해당하는 ERA-GLOASS가 유라시아 경제 연합(Eurasian Economic Union)의 다른 회원국에도 도입될 것으로 예상되고 있으며, 특히 러시아는 카자흐스탄과 벨로루스에 GNSS 기능을 지원하는 긴급통화 시스템을 제공할 예정이다. 

RUC OBU, 스마트 운행 기록계 및 상업용 자동차 관리 시스템과 같은 상업용 자동차 관련 분야의 통합 출하량은 2015년 430만 개에서 2025년 1,540만 개로 증가하며, 기업 차량 관리 시스템은 연간 출하량의 50%가량을 차지할 것이다. 몇몇 상업용 자동차 OEM은 이미 기업 차량 관리 시스템 서비스를 지원하기 위한 하드웨어 및 소프트웨어를 개발, 적용해 나아가고 있다.

자율주행 자동차는 인간의 주행 경험에 대한 변화는 물론이고 자동차 산업에도 큰 변화를 가져올 것으로 전망된다. 자동차 산업에서 전통적인 경쟁 구도는 OEM들로, Tier 1과 Tier 2는 서로 협력하고 경쟁하는 관계를 지속하고 있다. 하지만 자율주행 자동차라는 아이디어는 이 경쟁 구도에 새로운 기업들을 끌어 모았다. 이동성 관련 기업, 기술 중심의 대기업, 특수한 기술을 보유한 OEM 등이 뛰어들면서 자동차 산업에서 점유율을 확보하려고 경쟁을 펼치고 있다. 점점 데이터와 소프트웨어에 의존하게 되는 자동차 산업에서 GNSS는 기존 OEM보다 우위에 있는 핵심 센서에 해당한다.

경쟁을 펼치는 기업들 사이에서도 시너지 효과는 존재한다. 최근, OEM 사이에서 지도 제작 기업, 이동성 및 기술 제공 기업 간에 복합적인 파트너십이 구축되고 있다. 예를 들어, 볼보(Volvo)와 지리(Geely)는 모두 전통적인 OEM이자 이동성 제공 기업으로, 자율주행하는 자동차 공유 서비스를 제공하기 위해 협력하고 있다. 전체 자동차 산업에서 전통적인 기업과 새로운 기술 기업(구글, 애플, 리프트(Lyft) 등) 간의 인수와 파트너십은 다양하게 진행되고 있다.

[표] 자율주행 자동차 배치에 대한 시나리오 

 시나리오

 전통적 시나리오

 파괴적 시나리오

2040년대

조건부 자율주행 자동차는 신규 판매의 30~35%를 차지

새로 판매되는 자동차의 90%는 완전 자율주행 자동차

2030년대

반자율주행 자동차 판매량은 1,800만 건이며, 완전 자율주행 자동차의 최초 사용 사례 등장

신차 판매의 15%는 완전 자율주행 자동차

2020년대

공공 도로에서 자율주행 자동차의 대규모 테스트 진행

기술 기반의 대기업과 상위 OEM에 의해 완전 자율주행 자동차가 시장에 등장

2016년

반자율주행 자동차는 1968년 도로 교통에 관한 비엔나 협약을 개정 한 UNECE가 지원하는 사설 도로 및 공공 도로에서 시험 진행

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