디지스트, 자율주행용 최적 자원 분배 시뮬레이터 개발

최지웅 디지스트 교수(가운데 아래), 좌훈승 교수(좌측 아래), 김백규 교수(우측 아래) 공동연구팀. [사진=디지스트]

[이뉴스투데이 백연식 기자] 디지스트(DGIST)는 최지웅·좌훈승·김백규 전기전자컴퓨터공학과 교수 공동연구팀이 산학연 공동연구를 통해 차세대 6G 서비스에 최적화된 ‘통합 네트워크-컴퓨팅 부하분산 시뮬레이터(INCL Balancing)’를 개발했다고 11일 밝혔다. 이번 연구는 세계 최초로 자율주행 환경에서 네트워크와 연산 자원을 통합 고려한 부하분산 시뮬레이터를 구현한 성과다.

현재 자율주행 차량 시스템은 차량 내부에서 모든 센서 데이터를 처리하거나 일부 데이터를 VEC서버로 오프로딩(offloading)하는 방식이 일반적이다. 하지만 도심 교통환경처럼 데이터 수집량과 처리량이 많은 상황에서는 네트워크 및 컴퓨팅 자원의 병목현상이 복합적으로 발생해 자율주행 안정성에 영향을 줄 수 있다.

새롭게 개발된 INCL 밸런싱 시뮬레이터는 실제 도로 시나리오 기반 자율주행 시뮬레이터(VTD)와 네트워크·컴퓨팅 시뮬레이터(MATLAB 기반)를 통합한 구조다. 시공간 변화에 따른 네트워크 품질, 컴퓨팅 자원 상태, 에너지 소비량 등을 통합적으로 고려해 실시간 제어가 가능하다.

연구팀은 실제 도로 상황을 반영한 8가지 시나리오(플래투닝 주행, 교차로, 합류차로, 사고 대응 등)와 인천 청라지구 실측 도로 데이터를 활용해, 제안 기술이 기존 대비 얼마나 효과적으로 트래픽 및 연산 부하를 분산시키고, 지연시간 및 전력 소모를 줄이는지 실험적으로 검증했다.

차량 간 통신 링크의 신뢰도(PDR: Packet Delivery Ratio), 처리 지연, 에너지 소비 등을 고려한 부하 최적화 알고리즘을 수학적으로 설계했다. 이를 통해 기존 고정형 오프로딩 방식보다 더 높은 안전성과 성능을 확보했다. 시뮬레이션 결과 단순 VEC 오프로딩 방식 대비 평균 21.7% 에너지 절감, 기존 비용 최소화 기반 알고리즘 대비 73.3% 향상된 처리율을 달성해 자율주행 차량의 실질적 성능 향상 가능성을 입증했다.

최 교수는 “이번 연구는 통신 및 연산 자원이 실시간으로 변동하는 자율주행 환경에서 지연 시간, 에너지 효율, 안전성 간의 균형을 시뮬레이션 수준에서 정밀하게 분석할 수 있도록 한 데 의의가 있다”며 “자율주행 사업자, 차량 클라우드 플랫폼, 이동통신 사업자들이 활용할 수 있으며, 디지털 트윈 기반 서비스로도 확장 가능하다”고 말했다.