자율주행차의 신호 없는 교차로 교착 상태(deadlock) 문제 블록체인으로 해결 방법 제시- 김시호 교수

신호등 없는 먼저 교차로에 먼저 진입한 차가 먼저 통과하는 우선권을 갖는 방식으로 동작하는 교차로가 미국 등 서구 국가들에는 상당히 많이 있다. 이러한 교차로에서 자율 주행차가 거의 동시에 교차로에 도달한다면 어떤 차가 먼저 진입하였는지 각각의 자율주행차가 스스로 감지하여야 자신의 통행 우선권을 판단할 수 있다. 그러나, 현재에는 이러한 기술적인 방법이 존재하지 않아서 무신호 교차로에서 자율 주행차들이 운행하는 경우에는 먼저 도착한 차가 먼저 진입하는 방식에서 교착상태(deadlock)가 발생하게 된다. 인간 운전자들은 이러한 상황에서 상대방에게 얼굴을 마주 보면서 수신호 등으로 양보 할 수 있으나 인공지능 Agent 간에 양보의 방법을 가르치는 것은 아직 해결 하여야 할 문제이며, 어떤 자율주행자동차가 이런 상황에서 양보하도록 SW가 프로그램 되어 있다면 과연 소비자가 항상 양보하는 차를 선택할 것인가에 대한 복잡한 문제가 발생한다.

연세대 글로벌융합공학부 김시호 교수 팀에서는 블록체인을 이용한 차량간 신뢰네트워크(Blockchain based trust network) 기술을 개발하였으며, 이 차량간 신뢰 네트워크를 이용하여 교착 상태가 발생하지 않고 차량들이 우선권을 판단하여 주행이 가능한 기술을 최근 제안하였고 동작이 가능함을 입증하였다. 블록체인은 거래 등의 기록을 불특정 참여자간에 분산장부로 공유함으로써 기록의 위조, 변조 및 행위에 대하여 부인을 불가능하게 만드는 기술로써 차세대 보안 기술로 부각되고 있다. 기존에 널리 알려진 비트코인, 이더리움 등에 사용되는 블록체인 방법은 장부 기록을 수분 또는 수초 주기로 기록하기 때문에 초당 수백회 이상 거래가 발생하는 차량간 통신과 같이 실시간성이 요구되는 경우에는 적용이 불가능하였다. 연세대 연구팀은 최근 장부를 지역 동적 장부(LDB, Local Dynamic Blockchain)와 주장부(MB, Main Blockchain)으로 분리하여 구성하고, 실시간 정보는 지역 동적 장부에 기록하고, 중요한 이벤트만을 주장부에 기록함으로써 블록체인 기술을 초당 수백회 이상 발생하는 실시간 정보를 블록체인의 분산 장부에 기록하는 것이 가능한 기술을 개발하였다. 또한 제안된 기술은 주장부의(MB) 저장 용량이 무한대로 커지는 것을 방지함으로써 전국의 수천만대의 자동차가 운행하면서 통신하는 기록을 장부에 기록하는 것을 가능하게 하는 기술이다.

차량간 신뢰네트워크를 이용하면, 자율주행차는 자신이 교차로에 도달한 시간을주변 차량에 전송하고 이 전송 기록은 블록 체인의 지역 동적 장부(LDB)에 기록되며, 교차로의 차량들은 LDB의 기록을 실시간으로 확인하여 자신 보다 진입 우선권 가진 차량이 먼저 진입하도록 동작하면 된다. 이러한 방식을 이용하면 자율주행 차량간 무신호 교차로 운행시에 교착 상태가 발생하지 않으며 교차로에서 사고의 발생 가능성도 없앨 수 있고, 만일 사고가 발생한 경우에 어떤 차량에 과실이 있었는지도 블록체인에 저장된 장부 데이터를 통하여 확인이 가능하게 된다.

이 연구는 IITP ICT인재양성 사업의 후원을 받아 진행되었으며 Elsevier 출판사의 Advance in Computers 전문 저서 및 Computer Networks 저널을 통하여 2018년 9월에 발표하였다.

그림 : Use Case of Solving Intersection Deadlock Problem: Example of deadlock at traffic intersection without signals (on a first-come first served basis) for autonomous vehicles (신호등 없는 교차로에서 자율주행차 운행시 발생하는 교착 상태 해결을 위한 블로체인의 USE case)

그림 : Blockchain technology with local dynamic block and main block for V2X communication (블록 체인 기술을 차량간 통신 V2X에 적용하는 usecase)