2019년 12월 상주영천고속도로 서군위나들목 인근 상행선 20명, 하행선 19명의 사상자를 낸 44 중 연쇄 추돌사고와 2020년 2월 48명의 사상자가 발생한 사매 2터널 사고는 ‘침묵의 살인자’라고 불리는 블랙아이스가 원인으로, 비가 내린지 수 분내 얼어버리는 ‘어는 비’로 인해 생성된 얇은 결빙은 도로 노면색과 비슷해 운전자의 눈에는 잘 보이지 않아 아차 하는 순간 차량의 제어력을 잃어버려 사고로 이어지기 쉽다. 특히, 서군위나들목 추돌사고는 첫 사고 목격자들이 위험을 알리려 애를 썼지만 소용없던 장면이 유튜브로 알려지면서 상당한 충격을 남겼고 이런 결빙 사고는 제설작업 여부와 관계없이 결빙 가능 구간에서의 감속 운행이 사고 피해를 경감한다는 국민적 공감대를 형성했다. 이에 2020년 4월 9일 정부 부처 합동 ‘2020 교통사고 사망자 줄이기 대책’에서 ‘예방적 도로교통 인프라 개선 및 확충’을 통해 대형사고 예방을 위해 관리 강화 방안을 마련하고 추진 중이다. 다만, 도로 표지판 및 VMS 등 시각적 정보 전달은 사고 예방에 한계가 있는데 이를 획기적으로 개선할 수 청각적 정보 전달이 가능한 ㈜소프트기어의 ‘고출력 초지향 스피커’를 찾아냈다. 이들이 소개하는 사이렌보다 유익한 스피커, 듀펜스를 알아보자.
도로 운전자와 보행자 모두를 보호하는 기술은 시각 사인보다 ‘음향 사인’
2020년 12월, 국토교통부가 주최하고 한국교통연구원 주관하는 ‘자율협력 주행 및 C-ITS 신규 서비스 아이디어 공모전’에서 사업모델 부문 선정된 소셜 벤처기업 소프트기어가 주목받고 있다. 세계 최초 고출력 초지향 스피커를 개발한 소프트기어의 김현철 대표는 소리를 통한 원거리 음성 정보 전달이 가능한 원천기술로 각광받는다. 김 대표는 일반 도로의 사고보다 위험한 고속화도로의 사고, 특히, 터널 진출입구 사고의 주원인은 도로 표지판과 전광판 등 시각적 정보를 인지하지 못한 상태인 전방주시태만, 졸음운전, 과속 진입으로부터 많이 발생한다고 전한다. 이런 사고가 더 위험한 까닭은 전방의 주행 상황을 인지하지 못하고 발생한 1차 혹은 2차 사고는 차량의 속도가 시속 100km인 경우 초속 28m로 대부분 감속을 통한 사고 경감 행위 없이 추돌사고가 발생하기 때문에 치명적인 부상은 물론 DOA(병원 도착 전 사망) 급의 사망률도 6.7배나 증가한다. 2016년 9월 회사 설립 때부터 2차 사고 예방 해결책을 고민한 김 대표는 LED 화살표, 스탠딩 비주얼 사인 개발 등 다양한 제품군 개발을 위한 회의를 했지만, “미처 못 봐서 발생한 사고를 시각 경고로는 해결할 수는 없다”는 결론을 내리고 소리, 그중에서도 사이렌 대신 단어 위주의 음성이 간단하고도 명확하게 전방 상황을 원거리에 전달할 수 있는 ‘고출력 초지향 스피커’가 대안이라는 결론을 내렸다고 한다. 지금까지의 확성기(혼 스피커 또는 고출력 지향성 스피커)는 고속(100km/h 이상) 주행 시 음원으로부터 약 50m에 근접해야 차량 안에서 사이렌 청치가 가능한데, 이때 급 브레이크를 밟아도 사고를 피할 수 없어 예방 효과가 없다고 여긴 김 대표는, 잠수함의 음파 탐지기 원리에 착안해 2017년부터 고출력 초지향 스피커 시제품 개발에 착수해 약 3여 년에 걸친 연구개발 끝에 한국도로공사와 일본 도로공단에 시연하고 개선해, 고속화도로상에서는 최대 5개 차로 350m의 가청 구간을 보장하지만 스피커 좌우 측 및 후면의 소리는 최대 30~40dB 감소하여 도로 주변부의 소리는 도로주행 소음과 비슷한 출력을 유지하는 특징이 있다. 소프트기어가 개발한 고출력 초지향 스피커의 송출지향각은 ±7도에서 –6dB(일반 스피커는 ±15도에서 –3dB 감쇄)로 매우 좁으며, 조용한 개활지에서는 X1 기준 최소 1km 이상 명확하게 음성 정보가 전달된다.
원거리 송출에 따른 왜곡 현상은 줄이고 고속주행 차량 내에 더 잘 들리는 ‘듀펜스’ 시리즈
전방의 도로 상황을 단순하고 명료한 단어를 사용(예, ‘전방 정체, 감속운전’ 또는 ‘결빙주의, 감속운전 등) 하여 반복 송출하는 김 대표의 기술은 현재 경부고속도로 등 7개소에 시범운영 중이다. 초지향 스피커는 원래 저출력(50W 이하)으로 설계되어 실내에서 음성 안내 또는 음악 감상용으로 사용되어 왔고, 소리가 레이저처럼 직진하는 원리는 잠수함의 음파탐지기 원리와 같이 초음파의 직진성을 활용한 것으로 비가청 대역인 초음파와 가청대역의 음성신호를 합성하여 송출하기 때문이라고 한다. 이런 저출력 기술을 최대 300W 155dB(X1 기준)까지 출력을 높여 안정적으로 소리가 송출되는 고출력 초지향 스피커는 전 세계에서 소프기어의 제품이 유일하다. 이런 제품군은 송출 음압이 높아 소리(단순 사이렌)가 최대 12km까지 퍼져나가지만 일반 혼 스피커를 기반으로 제작한 제품이라 송출 지향각이 넓어 도로교통 분야에 잘 맞지 않고 거리에 다른 소리의 왜곡 현상으로 음성 정보를 전달하기에 부적합하여 주로 바다에서 해적 퇴치 등에 사용되며 이를 벤치마킹한 국내 제품군들도 비슷한 목적으로 사용되고 있다. 소프트기어는 송출 지향각을 좁히고자 노력했으며 순수 100% 국내 기술과 국내 제작을 통해 고가로 판매되는 동등 성능의 외산 제품보다 50% 이상 낮은 가격에 제품을 공급을 결정함으로 제품의 저변 확대에 노력하고 있다. 그렇게 탄생한 ‘듀펜스(Dufense)’시리즈는 고출력 초지향 스피커로 도로교통분야에 적요된 첫 사례이며, 국내 특허는 물론 미국, 일본, 호주에 특허 출원되어 있다. 멀어질수록 소리가 뭉개져 명확하게 들리지 않는 소리의 왜곡 현상을 줄여, 고속주행하는 차량 운전자에게 원거리에서 음성 정보를 정확하게 전달함과 동시에 매우 좁은 송출각을 유지함으로 주변부의 소음을 억제한다. 특히, 고속화도로의 작업장에 설치된 사례를 보면 일반 확성기는 전후방 음압의 차이가 거의 없어 스피커가 설치된 차량 운전자와 작업 방호 구간 내의 작업자는 작업 중 최초 120dB 이상의 사이렌 소음에 지속적으로 노출되어 난청 위험이 매우 높은데 소프트기어의 듀펜스 시리즈는 스피커 후면의 음압이 도로 주행 소음 보다 작아 작업자 등의 난청도 예방할 수 있다.
빅데이터 모아 지역, 상황별 사고발생확률 계산하는 AI로 더 똑똑해지다
“일상에 내포된 위험을 공학적 방법을 통해 인지하고 그 인지된 위험을 적절한 기술을 통해 제거함으로 보다 더 안전한 사회를 만들어 가는” 소프트기어는 ‘듀펜스 시리즈’로 안전용품 기술을 입증하며 <2020 대한민국 사회공헌대상>을 수상했다. 김 대표는 “수익보다 생명을 살리는 목적으로 제품 가격대를 줄여 더 많이 공급하고 싶다”는 소감을 전했다. ‘듀펜스 시리즈’는 X1을 일정 간격으로 여러 개 설치하여 연동이 가능한 일본 도로공단 운영방식과 X2, X3 등 출력이 600W 이상인 제품 한 개로 200m ~ 350m 구간을 운용하는 한국도로공사 운영방식 등 두 가지 운영방식을 기반으로 음성 경고를 활용한 사고예방 시스템을 국내외 고속화도로 유지 보수 관련 기관에 공급하고 있다. 특히, 일본 도로공단에 적용할 음성안내 안전운행 계도 시스템은 정부의 연구개발 과제로 선정되어 ‘구매조건부 신제품 개발사업(해외수요처)’을 통해 개발이 진행 중이라고 한다. 김 대표는 최근 급작스러운 산사태와 시야로는 구분할 수 없는 겨울철 블랙아이스, 그리고 고속도로 터널 내 차량 충돌 화재 등의 위험 안내와 사고예방에 고출력 초지향 스피커의 수요가 증가할 것이라고 전망한다. 그리고 자율주행 차량(Lv 4 이상)의 출현으로 야기되는 차량 간의 기술격차는 안전주행 정보의 비대칭을 초래하게 되는데 이는 자율주행 차량 또는 V2X 단말기를 설치한 차량은 C-ITS를 통해서 주행 안전과 관련된 정보를 실시간으로 전달받고 위급한 상황에서는 차량을 직접 제어하며 사고를 능동적으로 회피하지만, 이런 신조 차량들과 일반 차량이 함께 주행하면 돌발 상황이 발생했을 때 일반 차량은 주행 안전 정보의 부족으로 즉각적인 대응이 어려워 사고의 위험에 쉽게 노출된다. 이런 상황을 예방하기 위해선, 자율 주행기능의 레벨과 관계없이 위험 구간을 통행하는 모든 차량에게 동일한 주행 안전정보를 전달해야 하는 데, 외부의 스피커를 통한 음성 경고 전달이 가장 효과적이다. 만약 터널 진입부에 최대 350m의 가청 구간을 형성하는 고출력 초지향 스피커가 터널 내부의 평균 속도보다 과속하여 진입하는 차량을 검지하고 음성으로 “사고 주의, 감속 운전” 또는 “터널 정체, 주의 운전”이라고 경고한다면 보다 효과적이 아닐까라고 김 대표는 설명한다. 터널 입구에 속도를 표시하는 LED 전광판이 설치되고 있지만, 표시된 터널 내 속도를 보고 터널을 진입하는 운전자들은 뭘 해야 하는지 잘 모른다. 심지어 잘 이러한 전광판의 인지율도 60%에 불과하다. 그러나 소리는 다르다. 미처 터널 평균 속도 전광판을 보지 못했어도 빠르게 진입하는 차량에게 음성으로 감속을 유도하고 이 소리는 가청 구간 내인 350m 구간에서 명확하게 들리고 운전자의 감속을 유도한다. 이렇게 고속주행하는 차량에게 명료한 음성 경고를 원거리 송출할 수 있는 고출력 초지향 스피커는 고속화도로는 물론 해안가 안내방송, 서울시내 공사현장에서도 이 기술을 활용하고 있으며, 곧 앰뷸런스나 소방차, 긴급 재난구조차량 등에 초지향 스피커를 장착해 더 많은 분야에서 사람들을 구하도록 빅데이터 기반 AI 기술이 적용된 제품 등 다양한 제품군을 선보일 것이라고 약속했다.
