도심 내 교차로 환경에서 연비 최적 경로 결정 알고리즘에 관한 연구

Abstract

최근 자동차의 연료 소모량과 배기가스 배출이 많은 관심을 받고 있다. 또한 ITS (지능형 교통 시스템)의 도입으로 교통 상황 정보와 개별 차량의 정보를 이용할 수 있으며 이를 바탕으로 연료 소모량과 배기가스 배출량을 개선시키는 연구가 활발히 진행되고 있는 추세이다. 차량이 도로를 주행할 때 차량의 속도, 가속도와 같은 차량 주행 특성과 여러 교통류 특성 등이 연료 소모량에 미치는 영향이 매우 높기 때문에 ITS 기반으로 여러 정보를 제공받아 이러한 문제를 해결할 수 있는 방안들이 존재한다. 본 논문에서는 필요한 주행 정보와 교통 상황 정보를 이용해 연료 소모량을 최소화하는 경로, 즉, 에코 라우팅 (Eco-Routing)을 결정하는 알고리즘을 제시하고자 한다. 에코 라우팅에 대한 기존 연구들은 차량의 속도와 가속도만을 고려해 연료 소모량을 계산한다. 이러한 방법은 고속도로, 자동차 전용 도로 등과 같은 연속류 환경에서는 좋은 결과를 기대할 수 있지만, 도심 내 교차로 등의 단속류 환경은 신호등과 같이 여러 교통 제한 환경이 존재하기 때문에 차량 주행 정보만을 가지고 연료 소모량을 추정한다면 부정확한 결과를 초래한다. 따라서 이러한 문제를 해결하고자 본 연구는 차량 주행 특성 뿐만 아니라 교통 정보를 반영하여 연료 소모량을 추정하고 이를 Dynamic Programming(이하 DP)에 적용해 연비 최적의 경로를 결정하는 알고리즘을 제시한다. 또한, 실제 교차로 기반의 도로 모델링을 통해 시뮬레이션 환경을 구축하고, 다양한 시나리오에 대한 시뮬레이션 결과를 토대로 최단 거리 경로와 연비 최적 경로의 연료 소모량을 비교하여 알고리즘의 효과를 검증한다.