스마트카 적용 첨단 IT기술 및 산업표준 동향

LTE는 3G 이동통신 표준에서 진화한 기술로 미래의 요구에 대응해 3GPP에서 규정 및 개발하고 있는 차세대 이동통신 기술이다. LTE와 IoT(Internet of Things)간 시너지를 극대화할 수 있는 커넥티드카(Connected Car) 서비스는 자동차에 LTE 기반 브로드밴드 서비스를 도입해 카2.0시대를 선도하기 위한 ‘LTE 커넥티드카’가 추진되고 있다. 텔레매틱스 서비스뿐 아니라 클라우드 기반 음악, 영화 콘텐츠스트리밍, 개인 DVR 콘텐츠 액세스 서비스 등을 제공한다.

GM 쉐보레는 ‘On Star 4G LTE’ 인포테인먼트 시스템을 2014년 1월 CES에서 공개하였다((그림 1) 참조). 차량 외부 통신망은 LTE로, 내부망은 와이파이를 활용해 탑승자들이 모바일기기로 무선인터넷을 사용하고, 스마트폰을 통해 필요한 애플리케이션을 자동차에서 다운로드하여 사용할 수 있다. 아우디는 HMI(Human-Machine Intergrace) 기술을 적용한 계기판 및 LTE 모듈이 탑재된 인포테인먼트 시스템인 ‘아우디 커넥트’를 공개하였다((그림 1) 참조). 초고속 데이터통신을 기반으로 온라인 게임이나 비디오 스트리밍을 차량 내에서 자유롭게 즐길 수 있으며, 실시간 교통신호 정보제공 서비스를 통해 신호상황과 거리를 측정하고 적정 속도를 운전자에게 제시해준다. 벤츠는 운전자 습성 및 과거 이력을 토대로 사용자와 상호작용하는 ‘예측형 사용자 경험(Predictive User Experience)’ 시스템을 공개하였다. 이는 운전자의 습관을 자동차가 이해하고, 이를 실제 운전에 활용할 수 있도록 돕는 시스템이다.

(그림 1)

GM 온스타와 아우디 인포테인먼트 시스템

음성인식은 사람이 발성한 음성의 의미 내용을 컴퓨터장치를 사용하여 자동적으로 인식하는 것이다. 미래 자동차에서는 음성인식 전자정보 시스템을 이용해 마치 스마트폰의 음성검색처럼 음성명령을 내리면 전자장치를 움직일 수 있게 된다.

포드가 MS와 합작해 개발한 ‘싱크(Sync)’는 운전자가 음성으로 다양한 기기들을 제어할 수 있는 시스템으로 2013년 초 싱크가 향상된 음성인식 명령 등 주요 기능을 업데이트한다고 발표하였다. 싱크는 라디오에서부터 전화, 내비게이션, 실내온도조절 등 약 1만개의 음성명령을 인식하며 차량 내에서 와이파이 연결을 통해 다양한 애플리케이션을 이용한다((그림 2) 참조).

(그림 2)

포드와 아우디의 음성인식 기술

아우디는 ‘2012 CES’에서 음성으로 인포테인먼트(정보+오락) 시스템을 작동하는 ‘아우디 커넥트(Audi Connect)’를 선보였는데 “배고파(I’m hungry)”, “기름이 떨어졌어(I need gas)” 등을 말하면 해당 장소를 구글맵을 통해 바로 찾아주는 시스템이다((그림 2) 참조).

국내에서는 현대차가 ‘블루링크 텔레매틱스 시스템’을 처음으로 공개하면서 대화형 음성인식 시스템을 선보였고, 2013년 하반기부터 장착되었다. 음성으로 목적지를 말하면 블루링크센터에서 목적지 위치를 내비게이션으로 전송해주는 기술이다. iOS6가 탑재된 아이폰 사용자는 시리를 통해 오디오 등 차량기능을 작동시킬 수 있다.

최근 자동차에 무선통신기술이 결합되어 차량 중심의 네트워킹을 형성하고 차량 정보화환경을 제공하여 운전자에게 안전성과 편리성 증대 및 차량의 부가가치를 높이고 교통의 효율성을 증대시키는 방향으로 발전하고 있다.

차량을 중심으로 한 무선통신 기술은 차량내 디바이스간 네트워크(IVN: In-Vehicle Network), 차량간 통신 네트워크(V2V: Vehicle to Vehicle ad-hoc network), 차량과 인프라간 네트워크(V2I: Vehicle to Infrastructure network), 보행자와 차량간 네트워크(P2V: Pedestrian to Vehicle network)로 구분된다(<표 1> 참조). V2I 네트워크는 통신 인프라와 연결되는 형태로 IP 기반패킷 통신망이며, V2V와 P2V는 객체(사람, 차량, 센서)간 Ad-hoc 통신으로 인프라없이 이동하는 환경에서 패킷 통신망을 구성하는 특징을 보유하고 있다.

<표 1>

V2V/V2I 통신 응용서비스

미국은 정부 주도하에 2004년부터 VII프로젝트, IntelliDrive 프로젝트를, 2011년부터는 Connected Vehicle 프로젝트를 추진하고 있으며 WAVE(Wireless Access in Vehicular Environment) 통신기술과 응용서비스 개발 및 테스트베드에 적용하여 서비스 모델을 시험하고 있다. 차량간 통신 기반 차량안전지원서비스는 통신 인프라가 구축되지 않은 상태에서도 차량간 통신에 의해 안전지원서비스를 제공을 목적으로 자동차업체들이 컨소시엄을 구성하고 있다. 차량과 인프라간 서비스는 차량의 상태나 도로의 상태를 파악하여 차량에 정보를 제공하는 서비스로 2015년부터 통신 인프라를 구축한다는 목표로 자동차업체가 단말 장착을 주도적으로 하고, 통신 인프라는 주 정부가 추진한다. V2V 통신 인프라는 도심지와 고속도로 구간, 신호등과의 연계가 필요해 교통부(DoT: Department of Transportation) 산하기관을 통괄하는 JPO(Joint Program Office)에서 테스트베드 사업을 추진한다. 유럽에서도 미국과 협력해 2011년부터 C2X(Car to X) 테스트베드 사업을 7개 국가에서 구축하여 추진하고 있다. 테스트베드 사업은 상용화를 위해 필요한 단계로 전세계적으로 활용할 수 있는 서비스 발굴 및 서비스의 데이터 포맷과 통신 프로토콜을 표준화하여 단말기나 기지국 장치의 호환성을 제공한다. 또한, 테스트베드를 통해 교통사고를 줄이는 효과를 정량적으로 제시할 수 있는 시험데이터를 수집, 분석한다.

스마트워치, 스마트글라스 등 웨어러블 기기의 소형화로 웨어러블 컴퓨터와 스마트카가 결합된 서비스가 본격적으로 출시되고 있다.

벤츠는 차량의 주차위치나 도어잠김 여부, 주유상태, 충전상태 등을 패블스마트워치 또는 갤럭시 기어를 통해 서비스를 제공하고 있다((그림 3) 참조). BMW는 갤럭시 기어를 이용해 BMW 전기차 i3 원격시동, 목적지정보 전송, 차량 내부 온도조절, 배터리 잔량 확인, 충전 소요시간, 차문 개폐 상태 등의 서비스를 제공하고 있다((그림 3) 참조). 현대자동차는 구글 글라스 등과 같은 웨어러블 기기와 연동할 수 있는 텔레매틱스 시스템 ‘블루링크’를 공개했으며, 구글 글라스를 착용하면 오른쪽 눈앞에 작은 화면이 뜨는데 이를 이용하여 주유소 검색, 원격시동, 에어컨 제어 및 자동차 위치검색 등의 서비스를 제공하고 있다.

(그림 3)

벤츠와 BMW의 웨어러블 기기

스마트카의 발전으로 운전자가 사용할 수 있는 애플리케이션의 중요성이 부각되자 자동차업체들은 독자적으로 자사의 앱 스토어를 구축하여 후발업체와 차별화를 시도하고 있다. 앱 스토어 구축에 있어 스마트폰용앱 스토어 제공과 함께 헤드유닛용앱 스토어도 준비하는 등 점점 다양해지면서 주유, 거리, 위치 등 차량정보 파악과 고장 진단 등의 서비스를 제공하고 있다.

GM은 HTML5를 활용한 차량 내 앱 서비스 플랫폼 및 개발도구를 공개했는데 자동차에 탑재할 수 있는 앱 시장을 개발자들에게 오픈하여 개발자로부터 많은 아이디어를 얻겠다는 구상이다. 포드는 ‘앱 링크 2.0’ 시연을 공개했는데, 개발자들이 자동차 제어와 디스플레이, 음성인식 등의 기능을 갖춘 앱을 개발할 수 있도록 소프트웨어 툴킷을 제공하며 업버전된 개발툴에서는 차량 정보 업로드에 대한 부분이 포함되어 있다((그림 4) 참조). 캐나다의 QNX는 차량용 앱 플랫폼 ‘카인포테인먼트2’와 HTML5 웹표준을 활용해 앱을 만드는 개발도구를 출시하였다. QNX의 SDK는 HTML, CSS, 자바스크립트 같은 표준기술로 차량용 앱을 만들 수 있는 ‘블랙베리웹웍스’ 프레임워크를 확장시켰는데, IVI(In-Vehicle Infotainment)를 위한 홈스크린, 멀티미디어, 앱 스토어, 라디오, 개인화, 간명한 인터페이스가 특징이다.

(그림 4)

GM의 차량용 앱 스토어

스마트폰에서 애플의 ‘iOS’, 구글의‘안드로이드’처럼 자동차에서도 스마트카의 진전으로 자동차용 운영체제의 중요성이 부각되고 있다. 구글, 애플 등은 자동차 제조업체들과 협력을 통해 운영체제개발에 박차를 가하고 있다.

구글은 2014년 1월 오픈자동차연합(OAA: Open Automotive Alliance)의 출범을 발표하였으며 아우디, GM, 혼다, 현대자동차 등 4개사 외 그래픽카드 전문업체인 엔비디아와 함께 안드로이드를 차량용 운영체제로 적용하는 것을 목표로 협력하고 있다. OAA는 안드로이드 시스템을 자동차에 접목시켜 운전자가 보다 안전하고 편리하게 안드로이드 시스템을 사용 가능하도록 준비하고 있다. 애플은 2013년 6월 아이폰과 자동차 계기판을 통합하기 위한 ‘iOS 인 더 카’ 전략을 공개하고, 2014년 하반기 상용화할 계획으로 벤츠 등 12개 업체와 협력하고 있다.

클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing)은 인터넷상의 서로 다른 물리적 위치에 존재하는 컴퓨팅 자원을 가상화 기술로 통합하여 사용자에게 언제 어디서나 필요한 양만큼 편리하고 저렴하게 사용할 수 있는 환경을 제공하는 기술이다. 네트워크 상에 있는 애플리케이션이나 서버와 같은 리소스를 서비스로 제공하거나 이용하며, 자원은 스토리지, 컴퓨터, 네트워크 등이다.

포드는 2011년 9월 ‘IFA 2011’에서 자동차와 클라우드 컴퓨팅기술을 접목한 스마트카 ‘에보스’를 전시하였다((그림 5) 참조). 이 서비스는 운전자의 운전 가능 상태 진단 및 기상청 홈페이지에 자동접속해 목적지까지 대기 오염도가 가장 낮은 경로를 제시하고, 외부날씨에 따라 에어컨이나 히터로 차량 내의 온도 자동조절 등을 제공한다. 도요타는 2011년 4월 MS와 텔레매틱스 기술에 기반을 둔 스마트카를 만드는 프로젝트에 1,200만 달러를 투자하기로 합의하였다. 도요타는 MS의 클라우드 플랫폼 ‘애저(Azure)’를 전기차에 도입해 세계 어디서나 디지털서비스를 가능하도록 했다((그림 5) 참조). 디지털서비스는 GPS, 멀티미디어서비스뿐만 아니라 전기차,하이브리드자동차의 전력관리 솔루션 등이 있다. 이렇게 클라우드 네트워크를 이용해 어디서나 자동차에 안전하고 편리하게 접속할 수 있는데 MS의 애저는도요타에텔레매틱스 서비스를 제공하기 위해 광범위한 플랫폼을 제공한다.

(그림 5)

포드 에보스와 MS의 클라우드 플랫폼 애저

보안기술(Vehicle Security System)은 차량도난 및 절도방지를 위한 Smart Key 및 Immobilizer 시스템과 더불어 최근 차량의 전자화 및 지능화가 급속히 진행되면서 외부 위협들로부터 차량전자시스템 보호 및 개인의 프라이버시를 보호하기 위한 다양한 보호기술을 의미한다. 관련 기술분야로는 텔레매틱스 보안, 자동차통신 보안, ID 보호 등의 프라이버시 보호기술, DRM(Digital Rights Management) 및 Trusted 컴퓨팅기술, EDR(Event Data Recorder)을 위한 소프트웨어 배포기술, 도난/절도방지기술, 무선 채널 및 송수신 데이터에 대한 위변조/가로채기, 내부 유닛에 대한 공격(전자제어장치 및 내부제어버스 등) 등 다양한 위협 모델에 대한 정의 기술, 차량 네트워크 통신구조, 보안 메커니즘 기술(Key 및 ID 관리, 보안 통신 프로토콜, 위조방지 장치 및 암호기술), 차량 주변환경 인식(공간인식) 및 장애물 회피 기술, 센서 및 인프라기반 정보융합기술, 조향/제동 등 차량제어 기술 등이 있다. 차량 내외부 정보의 단절없는 연결성 요구에 따른 차량 네트워크의 통합을 위한 게이트웨이의 필요성과 중요성 또한 강화되고 있다.

자동차산업에서 전장시스템에 의한 새로운 가치 창출이 급격하게 높아지고 있다. 이러한 흐름의 일환으로 해외 선진 자동차업계에서는 자동차 임베디드 시스템의 기술혁신을 위해 표준 플랫폼 및 개발 방법론의 구축을 위해 노력하고 있다. 대표적인 사례가 AUTOSAR로 자동차 전자제어서비스의 공통 플랫폼 표준화 및 복잡한 소프트웨어를 모델 기반으로 개발할 수 있는 도구 기반의 개발 방법론을 함께 제시하고 있으며, 도구간 인터페이스를 표준화된 XML(eXtensible Markup Language) 문서로 제안함으로써 상호호환성을 보장하여 스마트카 신규 서비스들을 신속하게 개발할 수 있는 기반을 제공하고 있다. 국내는 현대기아자동차, 한국전자통신연구원이 프리미엄 멤버로 대성전기, 만도, 대구경북과학기술원이 참여 멤버로 활동 중에 있다[1]((그림 6) 참조).

(그림 6)

AUTOSAR 주요 회원사[1]

현재 자동차 완성차 업체에서는 AUTOSAR 규격이 공표된 버전을 중심으로 자동차에 적용하고 있으며, 자동차 임베디드시스템 기술의 선두주자인 BMW가 2006년에 자동차 바디 도메인에 시험적용한 이후 AUTOSAR의 9개의 핵심 회원들은 자사의 차량에 2017년까지 단계적으로 AUTOSAR 플랫폼을 적용한다고 공표하였다.

가. 기술개발 현황

현재 AUTOSAR는 Release 2.1.2, Release 3.2.3, Release 4.0.3, Release 4.1.3 등 주요 버전별로 병행 개발하고 있으며, AUTOSAR는 기본적으로 플랫폼의 명세를 개발하며 플랫폼의 구현은 참여하고 있는 회사의 몫으로, 현재는 주로 Vector, dSPACE, TTTech 등 소프트웨어 도구 벤더나 개발 서비스 제공업체에서 구현하여 자동차회사에 제공하고 있다. 그리고 AUTOSAR의 9개 핵심 회원들은 2008년부터 2012년까지 단계적으로 자사의 양산 자동차에 적용하였고, 2016년까지 지속적으로 확대적용할 예정이다((그림 7) 참조). 국내의 경우, 현대자동차에서 R2.0을 개발한 사례가 있으며, 현재 현대오트론을 중심으로 AUTOSAR 4.0.3을 국산화 개발하고 있다. ETRI에서는 2008년부터 정부과제로 AUTOSAR R3.0을 개발하였고, 인소프트 컨소시엄에서 현대모비스와 함께 AUTOSAR R3.1을 개발하였다.

(그림 7)

AUTOSAR 핵심 멤버의 양산 적용 일정[1]

나. 업체동향

AUTOSAR가 적용된 전자제어장치(ECU: Electronic Control Unit)의 개수는 (그림 8)에서 보는바와 같이 2016년에는 2012년 대비 10배인 대략 3억개 정도가 양산될 것으로 예상되고 있다.

(그림 8)

AUTOSAR 전자제어장치 Volume[2]

최근 AUTOSAR 오픈 컨퍼런스에서 콘티넨탈, 보쉬, BMW, 포드 등 대부분의 주요 자동차업체 및 부품업체들은 2013년 이후부터 4.0 버전을 사용하겠다고 밝혔다. 2011년 BMW는 전체의 56%를 AUTOSAR 기반으로 생산했고, 28%는 AUTOSAR 부품을 사용하였으며 16%는 BMW 자체 솔루션을 이용하였으나, 2013년까지 AUTOSAR 3.1.2 버전 기반의 제품을 출시하고, 2015년 9월 이후에 출시될 모든 차량에 대해 AUTOSAR 4.0 솔루션만을 적용할 계획이다. 또한, BMW는 재사용성이 높은 AUTOSAR 기반 애플리케이션 개발과 시스템 설계능력 확보에 중점을 두고 있다. 볼보의 경우, 2013년 이후에 출시될 차량에 대해서는 AUTOSAR 4.0.3을 기반으로 개발할 예정이고, 볼보사에 특화된 모듈에 대해서도 AUTOSAR BSW에 추가하는 방안을 검토 중에 있는 것으로 알려지고 있다. GM 은 2017년 이후 양산 적용되는 Global B 플랫폼 차량에 대해 AUTOSAR 4.0을 적용하겠다는 계획을 발표하였다. 도요타는 2013년 6월부터 AUTOSAR 4.1.1 버전에 대해 국산화 작업을 진행하고 있으며 2014년 국산화 완료 후, 2016년부터 자동차 제어파트에 적용하여 양산할 예정이다. 이외에도 아우디, 폭스바겐, 다임러 등 기업이 3.x 이상의 AUTOSAR 버전을 채택하여 사업화할 예정이다.

다. 표준화 현황

AUTOSAR는 2003년 AUTOSAR가 결성된 이후 지속적으로 표준을 제정 및 갱신하고 있다. AUTOSAR에서는 자동차 도메인을 바디, 섀시, 파워트레인, HMI, 멀티미디어/텔레매틱스 및 안전분야로 나누고 각 워크 패키지별로 표준화를 단계에 따라 Phase 1, 2, 3로 나누어 진행 중에 있다(<표 2> 참조).

<표 2>

AUTOSAR Release

AUTOSAR는 2014년 3월에 AUTOSAR R.4.1.3을 발표하였으며, 2014년 7월에 Acceptance Test specification v1.0을 발표하였다. AUTOSAR R.4.1.3의 개정된 주요 내용은 다음과 같다:

2014년 7월에 발표된 Acceptance Test specification v1.0은 기존의 R4.0에서 제공되었던 Conformance test specification을 대체하는 것으로 시스템의 인수자 입장에서 AUTOSAR 플랫폼이 적용된 타 전자제어장치와의 호환성을 확보하기 위한 기준을 제공한다. 국내는 AUTOSAR 표준화 관련하여 선도적인 신규 표준의 제안보다는 표준기술 및 동향파악을 목적으로 현대자동차, ETRI 등이 표준화활동에 참여하고 있다.