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콘티넨탈, 점점 지능화되는 차량의 효율적 구현을 위한 HPC 솔루션과 아키텍처 소개

  • 2020-10-28 13:02
  • ACROFAN=권용만
  • yongman.kwon@acrofan.com
콘티넨탈(Continental)은 10월 27일 온라인 미디어 브리핑을 통해, 빠르게 고도화되어 가는 자동차의 디지털화를 지원하고, 더욱 상시 연결되고 지능화된 자동차를 구현하기 위한 ‘고성능 컴퓨터(HPC)’ 솔루션과 이를 중심으로 한 새로운 차량 전자전기 아키텍처의 구성을 소개했다. 이 자리에서 콘티넨탈은, 향후의 자동차 전자전기 제어 구조는 더욱 다양한 기능을 효율적으로 구현하기 위해, 기존의 분산형 아키텍처에서 HPC를 중심으로 한 서버 중심 아키텍처로 이동할 것으로 전망했다.

자동차의 모든 부분에서 디지털 기술이 적극적으로 도입되고, 향후 자율주행 및 연결성이 고도화됨에 따라, 자동차의 전자전기 아키텍처는 복잡성이 크게 올라갔으며, 지속적인 혁신 반영을 위한 새로운 차량 아키텍처의 필요성이 높아지고 있다. 그리고 현재의 아키텍처는 소프트웨어가 탑재된 다수의 개별 ECU, 복잡한 하니스 설정, 확장성 및 표준화 부재 등, 미래의 모빌리티 개념을 구현하기에는 역부족으로 평가받고 있다. 콘티넨탈은 기존 구조의 문제점을 극복하기 위해 새로운 차량용 인프라가 개발되고 있으며, HPC는 현대식 전자전기 아키텍처의 초석이 되고, 향후 성숙하고 복잡한 ECU 네트워크는 수많은 마이크로컨트롤러와 함께 강력한 서버 아키텍처로 대체될 것으로 전망했다.

서비스 지향적인 아키텍처로 전환하기 위해, 자동차에는 소수의 데이터 노드에 대다수 컴퓨팅 성능이 집중되어 있으며, 이를 위해 콘티넨탈은 HPC라 칭하는 차량용 서버 컨셉을 개발해 생산을 시작했다고 소개했다. 콘티넨탈의 HPC 콘셉트는 크게 차량의 기능과 성능을 제어하는 바디 HPC(Body HPC), 사용자와 대면하는 디스플레이와 인포테인먼트 등을 제어해 사용자 경험을 극대화하는 ‘콕핏 HPC(Cockpit HPC)’, ADAS와 자율주행 부분을 지원하는 AD(Automated Driving) HPC 제품군으로 구성되어 있다. 이들 HPC는 ‘확장 가능한 하드웨어’와 고속 및 서비스 중심의 통신 인터페이스, 새로운 기능의 지속적 업데이트 능력을 갖추고, 궁극적으로는 기존에 ECU 분산 구성으로 구현되던 기능들을 HPC를 중심으로 구현해, 복잡성을 줄이고 확장성을 갖춘 플랫폼을 구현한다.

▲ 콘티넨탈 HMI 사업부 한국 총괄 장재균 전무

▲ 자동차에 있어 소프트웨어의 비중은 빠르게 높아지고 있다 (자료제공: Continental)

콘티넨탈의 HMI 사업부 한국 총괄 장재균 전무는 이 자리에서, 콘티넨탈의 차량네트워킹/정보(VNI) 사업부의 비전으로 ‘Always On’을 제시하며, 미래의 차량은 언제나 연결되어 있고, 사용자 친화적이며, 편안하고, 지능적이여야 한다고 밝혔다. 그리고 앞으로의 차량에서는 차량 내, 외부의 정보관리가 효율적인 모빌리티 솔루션과 서비스 실현을 위한 핵심이 될 것이며, 콘티넨탈은 이를 위한 통합적 연결성과 HMI(Human-Machine Interface)를 제공하고, 고객이 되는 차량 제조사에는 시스템 솔루션의 경쟁력을 확보할 수 있도록 지원할 것이라 소개했다.

현재와 미래의 자동차 시장에서 주목받고 있는 부분은 자율주행차나 지능형 차량의 구현, 그리고 더 많은 기능들의 탑재가 꼽히며, 이를 위해서는 고성능 하드웨어와 연결성 구현 기술이 요구되고, 구현에 있어서도 복잡성이 상당히 높아질 것으로 예상된다. 이에, 앞으로의 시장 요구사항들을 만족시키기 위한 신기술들의 접목에 있어, 새로운 아키텍처로의 변화가 요구되는 상황이라고 소개되었다. 그리고 ‘자율주행’은 모빌리티의 새로운 가능성을 제시하는 기술로, 레벨4 수준 이상의 자율주행차 시장은 2030년 이후 본격화될 것으로 예상하고, 안전 측면에서 운전자와 차량 시스템과의 신뢰성 확보와 함께, HMI 솔루션에서의 매끄러운 UX가 중요할 것이라 덧붙였다.

통합적인 연결성 또한 앞으로의 새로운 모빌리티에 ‘게임 체인저’가 될 것으로 기대된다. 네트워크에 연결된 ‘커넥티드 카’는 2025년까지 현재보다 3배 가량 증가할 것으로 기대되며, 스마트 시티 및 스마트 모빌리티 서비스와 연결되어 새로운 활용 사례가 가능할 것으로 전망되고 있다. 또한 5G 이동통신의 등장은 차량의 연결성에서도, 더 많은 차량들이 더 많은 데이터를 사용해, 다양한 서비스를 활용할 수 있는 기반을 마련할 것으로 기대된다. 물론 이러한 변화는 시스템의 복잡성을 높일 것이고, 자동차 또한 고성능과 새로운 기능을 받아들일 수 있는 아키텍처가 요구될 것으로 예상된다. 전기자동차의 확산 또한 자동차의 변화를 만드는 중요한 계기 중 하나인데, 기존 차량과는 다른 조작 방법이 가능하며, HMI 구조도 모바일 기기 연결 등을 포함해 매끄러운 경험을 제공해야 할 것이라고 지적했다.

이러한 새로운 변화들을 이끄는 것은 ‘소프트웨어’로, 차량에서 소프트웨어가 차지하는 비중도 점점 높아지고 있으며, 차체 제어 모듈(BCM)이나 게이트웨이에서의 코드 라인도 예전보다 크게 증가했고, 2013년 10% 정도에 그쳤던 소프트웨어의 비중은 2023년에 이르면 40%에 이를 것으로 예상된다. 이러한 소프트웨어의 복잡성 증가는 차량의 전자전기 아키텍처에 큰 부담으로 작용하며, 새로운 소프트웨어의 탑재와 보안성 확보, 업데이트 가능성 등의 까다로운 요구 사항들을 만족시키기 위해 새로운 전자전기 아키텍처가 요구되고 있다고 강조했다. 그리고 이러한 변화에서 바디, 콕핏, AD 등의 영역에 HPC를 중심으로 한 서버 아키텍처는 복잡성을 최적화하면서 더 많은 기능들을 탑재할 수 있는 여력을 제공할 것이라 덧붙였다.

▲ 콘티넨탈 리서치 및 선행개발 총괄 장원식 이사

▲ 차량의 전자전기 아키텍처도 단순 분산형에서 이제 서버 중심의 통합, 집중형으로 바뀌어 간다 (자료제공: Continental)

콘티넨탈의 리서치 및 선행개발 총괄 장원식 이사는 약 5년 전인 2015년 차량이 가진 연산 성능이 10~13만 MIPS 정도였고, 클라우드 연산 성능 활용도 제한적이였지만, 2030년에 이르면 자동차는 자체 연산 능력 뿐 아니라 클라우드의 능력까지 적극적으로 활용해, 2015년 대비 50배에 달하는 연산 성능을 활용하여 새로운 가능성을 제공하게 될 것이라 전망했다. 그리고 이러한 연산 성능 요구에 대응하기 위해, 차량에서는 고성능 프로세서를 기반으로 하는 HPC가, 그리고 클라우드에서는 성능과 반응성 측면의 요구사항을 충족시키기 위해 엣지 컴퓨팅이 적극적으로 활용될 것으로 기대했다.

차량의 전자화가 고도화되면서, 아키텍처 또한 변화가 요구된다. 지금까지는 여러 가지 기능들이 각자의 ECU를 가지고 구성, 연결되는 분산 형태의 아키텍처가 보편적이었다. 이 때, 기능을 추가하기 위해서는 새로운 ECU의 연결이 필요했으며, 현재 고급 차량에는 80~100개 가량의 제어기가 사용되고, 소프트웨어 업그레이드나 기능 추가 또한 쉽지 않은 구조다. 하지만 새로운 ‘서버 중심’ 아키텍처는 차량의 전체적 복잡도를 고려해 다수의 ECU를 대체하는 2~3개의 ‘서버’를 중심으로 하부 제어기를 연결해 복잡도를 줄이며, 향후에는 서버와 센서, 액추에이터 등이 표준화된 인터페이스를 통해 직접 연결할 수 있도록 변화할 것이라 전망했다.

차량에서 ‘서버’의 역할을 하는 HPC는 외부 메모리와 멀티 코어 마이크로프로세서를 포함한 확장 가능한 하드웨어, 고속 및 서비스 중심의 통신 인터페이스, 새로운 기능의 지속적 업데이트 능력 등을 특징으로 한다. 또한 HPC는 앱을 하드웨어 독립적으로 구동할 수 있는 계층화된 구조를 갖추고 있으며, 여기에는 하드웨어와 드라이버, OS와 하이퍼바이저, 소프트웨어 프레임워크, 무선 업데이트나 보안 솔루션, 진단 소프트웨어 등의 공통 HPC 서비스 등을 포함한다. 한편, 콘티넨탈은 이 HPC를 차량의 주요 기능 구성에 따라 바디, 콕핏, AD HPC 등으로 구성, 제공하고 있다.

▲ 바디 HPC는 최신 ‘서비스 지향’ 차량 시스템 아키텍처의 핵심 요소로 꼽힌다 (자료제공: Continental)

▲ 콕핏 HPC는 HMI 부분에서 ‘사용자 경험’을 통합 제공하는 역할을 한다 (자료제공: Continental)

바디 HPC는 서비스 지향 차량 아키텍처의 핵심 요소로 위치하며, OEM과 서드파티 소프트웨어 및 서비스를 통합하는 플랫폼으로의 역할이 요구된다. 또한 더욱 많은 장치들과 연결되고 다양한 기능을 구현함에 따라 더욱 높아지는 차량의 네트워크 속도에 대응할 수 있어야 하고, 차량의 수명기간 동안 신규 기능의 지속적인 업데이트 및 업그레이드의 가능성 또한 제공할 수 있어야 한다. 그리고, 콘티넨탈은 이 바디 HPC 플랫폼에서 플랫폼의 업데이트와 함께 연결된 모듈의 업데이트 지원, 사이버 보안 솔루션, 다양한 소프트웨어와 연결성을 통합하는 플랫폼 기능, 그리고 개방형 소프트웨어 생태계를 위한 플러그 앤 플레이 기능 등을 제공한다고 소개했다.

한편, 콘티넨탈은 바디 HPC 기반의 아키텍처로 서버-구역 전지전기 아키텍처 모델을 제시하는데, 이는 차량에 장착된 다양한 장비들이 HPC로 바로 연결되는 것이 아니라, 각 구역의 제어 장치를 거쳐 연결되는 형태로, 배선 문제 등에서의 복잡성을 현실적으로 해결할 수 있는 방법으로 소개되었다. 또한 ‘콘티넨탈 협업 포털’은 바디 HPC의 ‘플랫폼’으로의 역할에 있어 소프트웨어의 개발 및 통합을 돕는 환경이다. 이 환경은 소프트웨어 개발 및 통합 자동화를 제공하며, 안전하고 확장 가능한 프로젝트 기반 협업 환경을 통해, 세계 각지의 엔지니어들이 원활히 협업할 수 있도록 해 소프트웨어의 전반적인 품질과 개발 효율 향상을 기대할 수 있게 한다.

‘콕핏 HPC’는 최근 차량에서 중요성이 높아지는 ‘사용자 경험’을 위한 디스플레이와 기계-사용자간 인터페이스를 위한 부분이다. 이제 자동차에서도 ‘사용자 경험’은 제품의 경쟁력으로 직결되고 있으며, 이미 모바일 디바이스 등에서 새로운 인터페이스에 익숙해진 소비자들에게 만족할 만한 수준의 사용자 경험을 어떻게 전달할지, 사용성과 기술을 어떻게 융합할지가 HMI 개발에서 성공 요인이 될 것으로 전망된다. 이에, 콘티넨탈의 ‘콕핏 HPC’는 시각, 청각, 촉각적 상호작용 구현을 중앙에서 통합 구현하고, 디스플레이 솔루션과 내추럴 3D 디스플레이, 증강 현실 헤드업 디스플레이, 차량 실내 모니터링 등의 기능을 통해, 차량의 HMI 시스템이 통합적 사용자 경험을 제공할 수 있게 한다고 소개했다.

콕핏 HPC 또한 확장 가능한 하드웨어를 기반으로, 기능안전 측면에서 계기판, 카메라 등의 안전 관련 기능과 인포테인먼트 기능의 독립적 구동을 위한 하이퍼바이저와 파티션 구성을 사용하며, 애플리케이션의 업데이트가 가능한 개방형 구조와, 하드웨어 독립형 소프트웨어 개발을 지원하는 것이 특징으로 꼽혔다. 또한 엔트리부터 프리미엄 차량용 플랫폼에 이르기까지 동일한 아키텍처를 기반으로 하는 확장성을 제공하며, 엔트리 플랫폼에서는 비용의 최적화를, 프리미엄 급의 다기능 플랫폼에서는 확장 가능한 하드웨어와 강력한 성능, 8개 이상의 디스플레이 출력 등 기능과 성능의 최적화를 제공한다고 소개했다. 이 외에도 하드웨어와 소프트웨어의 분리로 다양한 소프트웨어 공급자를 포용할 수 있으며, 이에 다양한 전문 파트너와의 협업도 새로운 비즈니스 모델 창출에서 중요한 부분이라고 덧붙였다.